TAHUN

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

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

0


digilib.uns.ac.id

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

iii-1


digilib.uns.ac.id

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

iii-2


digilib.uns.ac.id

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 Nitrat ............................ 6 commit toAmonium user iv-1


digilib.uns.ac.id

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-2


digilib.uns.ac.id

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-3


digilib.uns.ac.id

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-4


digilib.uns.ac.id

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-5


digilib.uns.ac.id

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 iv-6


digilib.uns.ac.id

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 ⁰C 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 2 m 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 vii

perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Amonium Nitrat dari Amonia dan Asam Nitrat Kapasitas 60.000 Ton/ Tahun

1 digilib.uns.ac.id

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 NH 4NO3 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 commit to user 2011 440.549,089

Bab I Pendahuluan 1

2 digilib.uns.ac.id

perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Amonium Nitrat dari Amonia dan Asam Nitrat Kapasitas 60.000 Ton/ Tahun 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-ofcompanies.org; 2. www.mnk.co.id; 3. www.tempo.co; tahun 2011) No. 1. 2. 3. 4.

Nama Pabrik Qingdao Chemstar Industrial Co., Ltd.1 Jintan Li Sheng Commerce Co., Ltd.1 PT Multi Nitrotama Kimia2 PT Kaltim Nitrate Indonesia3

Lokasi China China Indonesia Indonesia

Kapasitas 800.000 ton/tahun 60.000 ton/tahun 137.000 ton/tahun 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

commit to user

Bab I Pendahuluan

3 digilib.uns.ac.id

perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Amonium Nitrat dari Amonia dan Asam Nitrat Kapasitas 60.000 Ton/ Tahun Grafik Impor Amonium Nitrat Jumlah (Ton)

600,000 500,000

y = 1,908.58x2 - 7,631,854.23x + 7,629,591,402.43 R² = 0.95

400,000 300,000 200,000 100,000

0 2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

Tahun

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 commit to user ton/tahun, dibutuhkan asam nitrat sebesar 53.095 ton/tahun dan gas ammonia Bab I Pendahuluan


4 digilib.uns.ac.id

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.

Lokasi Pabrik Amonium Nitrat

commit to userdi Kawasan Industri Cikampek Gambar 1.2 Lokasi Pabrik Amonium Nitrat

Bab I Pendahuluan


5 digilib.uns.ac.id

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 digilib.uns.ac.id

perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Amonium Nitrat dari Amonia dan Asam Nitrat Kapasitas 60.000 Ton/ Tahun 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 digilib.uns.ac.id

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 commit to user separator dilewatkan melalui pemisah kabut dan sebagian besar digunakan Bab I Pendahuluan


8 digilib.uns.ac.id

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 digilib.uns.ac.id


Dari uraian proses di atas, maka dapat diperoleh perbedaan-perbedaan sebagai berikut : Tabel 1.3 Uraian Beberapa Proses Pembuatan Amonium Nitrat Proses UCB (Union Uraian

Proses

Proses Norsk

Stamicarbon

Hydro Pressure

0,98-3,92 bar

4 bar

4,5 bar

145-160 C

178 C

170-180 C

52-63 %

60%

60%

68-80 %

78%

70-80%

Chimique-Chemische Bedrijven)

Tekanan Suhu Konsentrasi HNO3 yang digunakan Konsentrasi NH4NO3 yang dihasilkan Penggunaan panas reaksi yang dihasilkan Steam yang dihasilkan dari reaktor

Pembentukan

Pembentukan

Pembentukan steam

steam secara

steam di external

dengan heat exchanger

langsung dengan

boiler dan

di dalam reaktor

menguapkan air

menguapkan air di

di dalam reaktor

dalam reaktor

Tidak tercampur amonia dan asam nitrat

Tercampur amonia dan asam nitrat

Tercampur amonia dan asam nitrat

Pemekatan larutan NH4NO3 yang

Dengan evaporator

dihasilkan

Dengan vacuum

Dengan vacuum

evaporator

evaporator

reaktor

Dari perbandingan proses – proses di atas, kami memilih proses UCB commit to user (Union Chimique-Chemische Bedrijven). Bab I Pendahuluan


10 digilib.uns.ac.id

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 commit to user dengan cepat di dalam reaktor, absorpsi asam nitrat dan amonia dalam larutan Bab I Pendahuluan



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, N 2O). commit to user

Bab I Pendahuluan

perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Amonium Nitrat dari Amonia dan Asam Nitrat Kapasitas 60.000 Ton/ Tahun 


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 → commit 2NaNHto H2 2 +user

Bab I Pendahuluan



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) : 

Berat molekul

: 63,02 gram/mol



Titik cair

: -42 C



Titik didih

: 86toCuser commit

Bab I Pendahuluan


Spesific gravity



Sangat larut dalam air.


: 1,502

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, commit to user nitroselulosa, trinitrotoluene, nitrofenol dan nitroparafin.

Bab I Pendahuluan



HNO3 + C6H6 → C6H5NO2 + H2O HNO3 + C3H8 → C3H7NO2 + H2O

1.4.4.2 Produk Amonium Nitrat Sifat Fisik (Patnaik, 2003) : 

Berat molekul

: 80,05 gram/mol



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



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



HNO3 H2O NH4NO3 H2O NH4NO3 HNO3 H2O

NH3 H 2O

Reaktor

Udara H2O

Evaporator

Prilling Tower

NH4NO3 H2O

Clay Mixing Tank

HNO3 H2O

NH3 H 2O

Udara H2O

NH4NO3 H2O

Screen

NH4NO3 H2O

Coating drum

NH4NO3 H2O

Gambar 1.3. Blok Diagram Pembuatan Amonium Nitrat dengan Proses UCB

commit to user

Bab I Pendahuluan

NH4NO3 H2O Clay


digilib.uns.ac.id

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

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)

b.



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

Asam Nitrat (sumber : PT Multi Nitrotama Kimia Cikampek) 

Wujud



Kenampakkan / warna : tidak berwarna



Massa jenis



Kemurnian, minimum : HNO3 60 % berat



Impuritas; maksimum : kadar air 40 % berat

: cair

: 1,1106 gr/ cm3

commit to user Bab II Deskripsi Proses

18


digilib.uns.ac.id


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

Bab II Deskripsi Proses


digilib.uns.ac.id


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) → NH4 NO3 (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 Bab II Deskripsi Proses


digilib.uns.ac.id


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 Bab II Deskripsi Proses


digilib.uns.ac.id


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)

Suhu operasi = 145 C = 418 K commit to user Bab II Deskripsi Proses

H = = -8354,76 J/mol


digilib.uns.ac.id


23

1 1 x     T1 T0  …………………………………………….(2.4)

ln

K1  H  K0 R

ln

K1 8354,76  1 1   x   K0 8,314  418 298 

ln

K1  0,968 K0

K1  0,3798 K0 K1  0,3798 1,8048 x 1016

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

NH4 NO3(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

=

konversi maksimum dalam lapisan film perpindahan massa sec ara difusi dalam lapisan film

𝑀𝐻2

=

k . CB . DA L ……………………………………………….. (2.5) K AL commit to user



digilib.uns.ac.id


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

68,6  11,0641  9,545 .10 9 = = 2,413 1,21.10 6

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 Bab II Deskripsi Proses


digilib.uns.ac.id


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 dpA = NA …………………………………………………….……..(2.6) pt dV

-

F dp = NA Av 1 − 𝜀 Ω𝑑𝑧……………………………………………(2.7) pt A

-

F pt

pA

in

− pA

out

= NA Av 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 = kAL CA 1 +

a DB CB ………………………………………….(2.9) b DA CA

dengan NA

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

kAL

commit to user = koefisien transfer massa gas di fase cair (m3/m2.s)



digilib.uns.ac.id


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


26


18

1

HNO3 H2O

1

1,1

110,8

113,5

NH4NO3 H2O

3,9

3,9

145

90

NH4NO3 HNO3 145 H2O

NH3 H 2O

Evaporator

1

NH4NO3 H2O

Reaktor

Udara H2O

Prilling Tower

113,5

Clay 1

1 4,6

Mixing Tank

30

100

NH3 H 2O

64,4

HNO3 H2O

1

NH4NO3 H2O

50

Udara H2O

1

1

52,2

50

NH4NO3 H2O

Screen

NH4NO3 H2O

1

30

42 Coating drum

4,8

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


NH4NO3 H2O Clay


19

HNO3 H 2O

NH3 H 2O

NH4NO3 HNO3 H 2O

155,55 kg 0,78 kg 156,33 kg

Reaktor

7311,74 kg 58,14 kg 3422,61 kg 10792,49 kg

58,14 kg 3037,78 kg 3095,92 kg

NH4NO3 7616,40 kg H 2O 386,36 kg 8002,76 kg

Udara 18906,29 kg H 2O 529,38 kg 19435,67 kg

Evaporator

NH4NO3 7311,74 kg H 2O 384,83 kg 7696,57 kg

Prilling Tower Clay 227,27

Mixing Tank NH3 H 2O

1555,51 kg 7,82 kg 1563,33 kg

HNO3 H 2O

NH4NO3 7616,40 kg H 2O 38,27 kg 7654,67 kg

NH4NO3 7311,74 kg H 2O 36,74 kg 7348,48 kg

Screen Udara 18906,29 kg H 2O 877,46 kg 19435,65 kg 5814,37 kg 3414,79 kg 9229,16 kg

NH4NO3 7311,74 kg H 2O 36,74 kg Clay 227,27 kg 7575,76 kg

Coating drum

NH4NO3 304,66 kg H 2O 1,53 kg 306,59 kg

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

28



digilib.uns.ac.id


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 Bab II Deskripsi Proses


digilib.uns.ac.id


31

tangki penyimpanan, larutan asam nitrat tersebut dipompa hingga tekanannya naik menjadi 4,6 atm, kemudian dilewatkan menuju ke heat exchanger (HE01) 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 (HE02) 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 Bab II Deskripsi Proses


digilib.uns.ac.id


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).



digilib.uns.ac.id


2.4.

33

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 HNO3 NH3 H2O NH4NO3 Udara Clay Total

Arus 1 5814,3712 3414,7894 9229,1606

Input (kg/jam) Output (kg/jam) Arus 2 Arus 7 Arus 12 Arus 4 Arus 8 Arus 13 - 58,1437 1555,5150 7,8167 529,3761 - 3037,7775 877,4622 36,7425 - 7311,7424 - 18906,2901 - 18906,2901 - 227,2727 - 227,2727 1563,3316 19435,6662 227,2727 3095,9212 19783,7523 7575,7576 30455,4311 30455,4311



digilib.uns.ac.id


34

2.4.1.2. Neraca Massa Alat 1.

Reaktor, R-01 Tabel 2.2 Neraca Massa pada Reaktor, R-01 Komponen NH3 HNO3 H2O NH4NO3 Total

2.

Input (kg/jam) Arus 1 Arus 2 1.555,51 5.814,37 3.414,79 7,82 9.229,16 1.563,33 10.792,49

Output (kg/jam) Arus 3 58,14 3.422,61 7.311,74 10.792,49 10.792,49

Evaporator, EV-01 Tabel 2.3 Neraca Massa pada Evaporator, EV-01 Komponen HNO3 H2O NH4NO3 Total

3.

Input (kg/jam) Arus 3 58,14 3.422,61 7.311,74 10.792,49 10.792,49

Output (kg/jam) Arus 4 Arus 5 58,14 3.037,78 384,83 7.311,74 3.095,92 7.696,57 10.792,49

Mixing Tank, M-01 Tabel 2.4 Neraca Massa pada Mixing Tank, M-01 Komponen H2O dalam Amonium NItrat NH4NO3 Total

Input (kg/jam) Arus 5 Arus 11 384,83 1,53

Output (kg/jam) Arus 6 386,36

7.311,74 304,66 7.696,57 306,19 8.002,76

7.616,40 8.002,76 8.002,76



digilib.uns.ac.id


4.

35

Prilling Tower, PT-01 Tabel 2.5 Neraca Massa pada Prilling Tower, PT-01 Komponen H2O NH4NO3 Total

5.

Input (kg/jam) Arus 6 386,34 7.616,40 8.002,76 8.002,76

Output (kg/jam) Arus 8 Arus 9 348,09 7.616,40 38,27 348.09 7.654,67 8.002,76

Screen, S-01 Tabel 2.6 Neraca Massa pada Screen, S-01 Komponen H2O NH4NO3 Total

6.

Input (kg/jam) Arus 9 38,27 7.616,40 7.654,67 7.654,67

Output (kg/jam) Arus 10 Arus 11 36,74 1,53 7.311,74 304,66 7.348,48 306,19 7.654,67

Coating Drum, CD-01 Tabel 2.7 Neraca Massa pada Coating Drum, CD-01 Komponen H2O NH4NO3 Clay Total

Input (kg/jam) Arus 10 Arus 12 36,74 7.311,74 227,27 7.348,48 227.27 7.575,75


Output (kg/jam) Arus 13 36,74 7.311,74 227,27 7.575,75 7.575,75


digilib.uns.ac.id


36

2.4.2. Neraca Panas 1. Reaktor, R-01 Tabel 2.8 Neraca Panas pada Reaktor, R-01 Komponen Panas Arus 1 Panas Arus 2 Panas reaksi Panas Panas Arus 3 Panas diterima pendingin Total

Panas Masuk (kJ/jam) 1.862.756,5200 103.658,7976 10.964.051,3882

Panas Keluar (kJ/jam)

4.086.923,0064 8.843.543,6994 12.930.466,7058

12.930.466,7058

2. Evaporator, EV-01 Tabel 2.9 Neraca Panas pada Evaporator, EV-01 Komponen Panas Arus 3 Panas Arus 4 Panas Arus 5 Entalpi penguapan Steam masuk Total

Panas Masuk (kJ/jam) Arus 3 2102871,2172 5073588,0164 10.582.296,26


Panas Keluar (kJ/jam) Arus 4 1126457,3892 1875628,9480 4174372,8964 7176459,2336


digilib.uns.ac.id


37

3. Mixing Tank, M-01 Tabel 2.10 Neraca Panas pada Mixing Tank, M-01 Komponen

Panas Masuk (kJ/jam) Arus 5 Arus 11 1.733.171,10 96,11 142.457,85 12.233,81 1.875.628,95 12.329,92 1.887.958,87

H2O NH4NO3 Total

Panas Keluar (kJ/jam) Arus 6 1.749.404,50 138.554,37 1.887.958,87

4. Prilling Tower, PT-01 Tabel 2.11 Neraca Panas pada Prilling Tower, PT-01 Komponen Panas Arus 6 Panas Pembekuan Panas Arus 8 Panas yang diserap udara Total

Panas masuk (kJ/jam) 1887958,8711

Panas keluar (kJ/jam) 34926,0152 558808,7026 1294224,1533

1887958,8711

1887958,8711

5. Heat Exchanger, HE-01 Tabel 2.12 Neraca Panas pada Heat Exchanger, HE-01 Komponen HNO3 H2O NH4NO3 Total

Panas masuk (kJ/jam) Arus 3 6916,1119 868071,0221 1174135,3794 2049122,5133


Panas keluar (kJ/jam) Arus 1 741990,5126 1307132,0007 2049122,5133


digilib.uns.ac.id


38

6. Heat Exchanger, HE-02 Tabel 2.13 Neraca Panas pada Heat Exchanger, HE-02 Komponen NH3 Arus 2 H2O Arus 2 HNO3 Arus 4 H2O Arus 4 Panas pengembunan Arus 4 Total

Panas masuk (kJ/jam) 477,4360 78268,2481 8373,4022 87119,0863


Panas keluar (kJ/jam) 86737,2186 381,8677 87119,0863


2.5.

digilib.uns.ac.id 39

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 alatalat 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



digilib.uns.ac.id


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 alatalat 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



digilib.uns.ac.id


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 Bab II Deskripsi Proses


digilib.uns.ac.id


4.

42

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



digilib.uns.ac.id


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.



digilib.uns.ac.id


44

Pintu Darurat Ruang Generator

AREA UTILITAS

AREA PERLUASAN

Control Room

AREA PROSES

Pemadam Kebakaran

Laboratorium

Safety

KANTOR

Pos keamanan

Bengkel

WAREHOUSE

Mushola

Kantin

Polikli nik

Parkir Tonton/Peti Kemas/Truk

Pos Keamanan

Parkir Mobil & Motor

Skala = 1 : 1000

Keterangan :

Taman

:

Arah jalan

to user Gambarcommit 2.4 Lay Out Pabrik Bab II Deskripsi Proses


digilib.uns.ac.id


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.



digilib.uns.ac.id


5.

46

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.



digilib.uns.ac.id


Gambar 2.5 Lay Out Peralatan Proses


47



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 commit to user

Bab III Spesifikasi Alat 48



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

3.2

-

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

Evaporator Kode

: EV-01

Fungsi

: Memekatkan larutan amonium nitrat hingga konsentrasinya menjadi 95% berat commit to user

Bab III Spesifikasi Alat


3.3


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

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



perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Amonium Nitrat dari Amonia dan Asam Nitrat Kapasitas 60.000 Ton/ Tahun 3.4.

Prilling Tower Kode

: PT-01

Fungsi

: Membentuk butiran prill

NH4NO3 dari

larutan NH4NO3.

3.5.

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

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 Panjang


: 0,7 m : 1,05 m commit to user

perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Amonium Nitrat dari Amonia dan Asam Nitrat Kapasitas 60.000 Ton/ Tahun Power

3.6.


: 7,5 HP

Screw Conveyor, SC-01 Kode

: SC-01

Fungsi

: Memindahkan prill dari screen ke coating drum

3.7.

Diameter

: 0,15 m

Panjang

: 10 ft = 3,048 m

Power motor

: 1 HP

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 m3

Kapasitas kerja

: 30 ft3 = 0,849 m3

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




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

:0o

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

:8m

Lebar belt

: 14 in = 0,3556 m

Sudut elevasi

: 0,2o

Kecepatan belt


Power motor

: 1 HP

commit to user




Bucket Elevator

3.9.1 Bucket Elevator-01 Kode

: BE-01

Fungsi

: Menaikkan prill dari belt conveyor-01 ke silo amonium nitrat

3.9.2

Ukuran bucket

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

Lebar belt

: 14 in = 0,3556 m

Panjang elevator

: 21,57 m

Kecepatan


Power motor

: 2 HP

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

Lebar belt

: 14 in = 0,3556 m

Panjang elevator

:5m

Kecepatan


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


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

Tinggi total

: 21,57 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

perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Amonium Nitrat dari Amonia dan Asam Nitrat Kapasitas 60.000 Ton/ Tahun -

T

: 30oC

-

P

: 1 atm

Material


Kapasitas

: 12,16 m3

Diameter

: 2,05 m

Tinggi

: 3,08 m

Tebal shell

: 0,25 in = 0,0064 m

Tebal head

: 0,25 in = 0,0064 m

Tinggi total

: 4,9 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

Material


Kapasitas

: 9250 bbl

Diameter

: 35 ft = 10,67 m commit to user



perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Amonium Nitrat dari Amonia dan Asam Nitrat Kapasitas 60.000 Ton/ Tahun Tinggi

: 54 ft = 16,46 m

Tebal shell

: Course 1

1

= 1 16 in = 0,0270 m

Course 2

= 1 in = 0,0254 m

Course 3

=

Course 4

= 16 in = 0,0222 m

Course 5

=

Course 6

=

Course 7

=

Course 8

=

Course 9

= 16 in = 0,0143 m

15 16

in = 0,0238 m

14

13 16 12 16 11 16 10 16

in = 0,0206 m in = 0,0190 m in = 0,0175 m in = 0,0159 m

9

Tebal head

: 3,3125 in = 0,084 m

Tinggi head

: 0,58 m

Tinggi total

: 17,04 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

perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Amonium Nitrat dari Amonia dan Asam Nitrat Kapasitas 60.000 Ton/ Tahun -

P


: 12 atm

Material


Kapasitas

: 348,72 m3

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 m2

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

- Bahan konstruksi : Stainless steel SA-304 grade C commit to user


perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Amonium Nitrat dari Amonia dan Asam Nitrat Kapasitas 60.000 Ton/ Tahun - Pressure drop

: 0,21 psi

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 m2

Inner pipe - Fluida

: Hasil atas evaporator

- OD tube

: 3,5 in =0,0889 m

- Panjang

: 15 ft = 4,572 m

- Bahan konstruksi : Stainless steel SA-304 grade C - Pressure drop

: 0,002 psi

Annulus - Fluida

: Gas amonia umpan reaktor

- OD annulus

: 4,5 in

- Bahan konstruksi : Carbon steel SA 283 - Pressure drop

: 0,026 psi

Jumlah pipa

: 1 pipa commit to user



perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Amonium Nitrat dari Amonia dan Asam Nitrat Kapasitas 60.000 Ton/ Tahun 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


perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Amonium Nitrat dari Amonia dan Asam Nitrat Kapasitas 60.000 Ton/ Tahun 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

NPSH required

: 2,27 ft = 0,6919 m

NPSH available

: 20,74 ft = 6,3215 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

3.13.3. 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


perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Amonium Nitrat dari Amonia dan Asam Nitrat Kapasitas 60.000 Ton/ Tahun Tenaga motor

: 7,5 Hp

NPSH required

: 2,33 ft = 0,7102 m

NPSH available

: 111,64 ft = 34,0279 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

3.14. 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


perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Amonium Nitrat dari Amonia dan Asam Nitrat Kapasitas 60.000 Ton/ Tahun Tipe Kondisi operasi

: throttle valve sebagai expander cairan : Tin = 145 °C Tout = 145 °C Pin

= 3,9 atm

Pout = 1,1 atm

commit to user



TAHUN

Recommend Documents