Prarancangan Pabrik Blue Ammonia dari Gas Alam dengan Proses KBR PurifierTM Kapasitas 500.000 Ton/Tahun

Alvin Arkhanul Agung Putra, Ir. Muhammad Mufti Azis, S.T., M.Sc., Ph.D., IPM.

2023 | Skripsi | TEKNIK KIMIA

Amonia merupakan bahan kimia yang memiliki bau menyengat yang khas, tidak

berwarna, bersifat korosif, dan mampu larut di dalam air. Amonia merupakan salah satu bahan

kimia yang penggunaannya sudah sangat luas dalam kehidupan sehari-hari. Pemanfaatan

ammonia yang paling umum adalah digunakan dalam industri farmasi untuk pembuatan obatobatan, bahan baku pembuatan pupuk (UREA dan ZA), refrigerant, dan menjadi bahan

intermediet untuk pembuatan senyawa kimia lain seperti asam nitrat, ammonium klorida,

pembuatan hydrazine, sampai dengan bahan baku pembuatan peledak (ammonium nitrat).

Kegunaan ammonia yang begitu beraagam ini, menyebabkan peningkatan permintaan

dan kebutuhan pasar terhadap amonia. Dari hal tersebut, dapat dilihat bahwa perlu adanya

suplai yang memadai terhadap permintaan yang tinggi. Akan tetapi, pemenuhan kebutuhan ini

terbentur dengan lingkungan. Pabrik ammonia merupakan salah satu penyumbang terbesar

emisi gas CO2 ke lingkungan. Gas CO2 yang dihasilkan dalam proses produksi ammonia

berkisar antara 1,5-1,6 ton/ton ammonia yang dihasilkan [1]. Hal inilah yang mendorong

prarancangan pabrik blue ammonia ini untuk memenuhi permintaan kebutuhan ammonia.

 

Pabrik blue ammonia di desain untuk menjalankan proses produksi amonia secara

kontinyu 24 jam selama 330 hari dalam satu tahun. Mekanisme produksi ini akan menghasilkan

amonia sejumlah 500.000 ton/tahun dengan mencegah emisi CO2 ke lingkungan dan

menggunakan skema carbon capture and utilization storage (CCUS). Pada proses

produksinya, sintesis ammonia dijalankan dengan melakukan steam-methane pre-reforming

dengan bahan baku gas alam pada unit primary reformer (R-01) kemudian dilanjutkan dengan

proses reforming utama pada secondary reformer (R-02) dimana pada unit ini akan

diinjeksikan udara yang mengandung N2 dimana nantinya senyawa tersebut akan digunakan

untuk bereaksi dengan gas H3 dan membentuk ammonia (NH3) di reaktor. Sebelum masuk ke

unit sintesis, gas hasil reforming harus dipastikan bebas dari komponen yang menghambat

proses sintesis ammonia, komponen-komponen itu antara lain adalah CO, CO2, dan inert

sintesis (Ar dan CH4).

Pemurnian ini dilakukan secara bertahap, mulai dari konversi senyawa CO menjadi

CO2 dengan proses water-gas shift reaction pada high temperature shift converter (C-01) dan

low temperature shift converter (C-02). Dengan CO slip yang sangat rendah, arus kemudian

dibawa ke unit CO2 removal untuk dijerap gas CO2 nya dengan solven aMDEA pada unit

absorber dan stripper. Gas keluaran absorber akan dibawa menuju unit methanator untuk

mengkonversikan CO dan CO2 yang lolos menjadi CH4, sedangkan gas keluaran stripper akan

dibawa menuju sistem carbon capture and utilization storage (CCUS) bersamaan dengan gas

outlet dari radiant section (zona pembakaran) primary reformer. Gas keluaran methanator

dikurangi kandungan airnya melalui molecular sieve dryer dan CH4 dihilangkan dari aliran

pada unit purifier. Selanjutnya proses sintesis amonia akan terjadi pada ammonia converter (R-03) dan ammonia yang dihasilkan akan dicairkan pada chiller (HE-CH-01/02) untuk

selanjutnya disimpan dalam tangki amonia (T-01).

Nantinya pabrik blue ammonia ini akan didirikan di Bontang, Kalimantan Timur

dengan luas 12,5 hektar dan 140 karyawan. Kebutuhan untuk menjalankan pabrik ini meliputi

listrik sebesar 89,52 MW, air 3.847.691,42 kg/jam, bahan baku gas alam 50.000 kg/jam, dan

udara instrumen peralatan sebesar 175m3

/jam.

Untuk menjalankan proses pada pabrik dibutuhkan modal tetap (fixed capital) sebesar

$247.490.480,96 dan Rp 1.319.854.737.948,30 serta modal kerja (working capital) sebesar

$55.618.325,00 dan Rp92.206.992.048,94. Berdasarkan skema proses yang dibuat dan konsep

blue ammonia yang digunakan, pabrik ini tergolong beresiko tinggi dengan nilai ROI sebelum

pajak sebesar 45,38?n sesudah pajak 27,23%. POT sebelum pajak sebesar 1,84 tahun dan sesudah

pajak 2,76 tahun. Adapun nilai BEP sebesar 49,37?n SDP 35,71%, sedangkan nilai DCFRR sebesar

35,33%. Berdasarkan beberapa nilai parameter evaluasi keekonomian di atas, pabrik ini menarik dari

segi ekonomi dan layak untuk dikaji lebih lanjut.

Ammonia is a chemical that has a distinctive pungent odor, is colorless, corrosive and

can dissolve in water. Ammonia is one of the chemicals that is widely used in everyday life. The

most common use of ammonia is in the pharmaceutical industry for the manufacture of

medicines, raw materials for making fertilizers (UREA and ZA), refrigerants, and as

intermediates for the manufacture of other chemical compounds such as nitric acid, ammonium

chloride, hydrazine manufacture, to raw materials for making explosives (ammonium nitrate).

The use of ammonia is so diverse, causing an increase in demand and market demand

for ammonia. From this, it can be seen that there is a need for adequate supply to meet high

demand. However, the fulfillment of this need collided with the environment. The ammonia

plant is one of the biggest contributors to CO2 gas emissions into the environment. The CO2

gas produced in the ammonia production process ranges from 1.5-1.6 tons/ton of ammonia

produced [1]. This is what prompted the design of the blue ammonia plant to meet the demand

for ammonia.

The blue ammonia plant is designed to run the ammonia production process

continuously 24 hours a day for 330 days a year. This production mechanism will produce

ammonia in the amount of 500,000 tons/year by preventing CO2 emissions into the

environment and using a carbon capture and utilization storage (CCUS) scheme. In the

production process, ammonia synthesis is carried out by carrying out steam-methane prereforming with natural gas as raw material in the primary reformer unit (R-01) then followed

by the main reforming process in the secondary reformer (R-02) where air containing N2 is

injected into this unit where later the compound will be used to react with H3 gas and form

ammonia (NH3) in the reactor. Before entering the synthesis unit, the reformed gas must be

ensured that it is free from components that inhibit the ammonia synthesis process, these

components include CO, CO2, and synthetic inerts (Ar and CH4).

This purification is carried out in stages, starting from the conversion of CO compounds

into CO2 with a water-gas shift reaction process in a high temperature shift converter (C-01)

and a low temperature shift converter (C-02). With very low CO slip, the current is then taken

to the CO2 removal unit to absorb the CO2 gas with aMDEA solvent in the absorber and

stripper units. The absorber output gas will be brought to the methanator unit to convert

escaped CO and CO2 into CH4, while the stripper output gas will be brought to the carbon

capture and utilization storage (CCUS) system together with the gas outlet from the primary

reformer radiant section. The water content of the methanator exhaust gas is reduced through

a molecular sieve dryer and CH4 is removed from the flow in the purifier unit. Furthermore,

the ammonia synthesis process will occur in the ammonia converter (R-03) and the resulting

ammonia will be liquefied in the chiller (HE-CH-01/02) to be stored in the ammonia tank (T-01)

This blue ammonia plant will be built in Bontang, East Kalimantan with an area of 12.5

hectares and will have 140 employees. The needs to run this factory include electricity of 89.52

MW, water of 3,847,691.42 kg/hour, natural gas raw material of 50,000 kg/hour, and

instrument air of 175m3/hour

The process requires fixed capital cost of $247.490.480,96 and IDR

1,319,854,737,948.30 and working capital of $ 55,618,170.13 and IDR 1.319.854.737.948,30.Based on the process scheme and the blue ammonia concept, this plant is classified as high

risk with a pre-tax ROI value of 45,38% and 27,23%. after tax. POT before tax is 1.84 years

and after tax is 2.76 years. The BEP value is 49.37% and SDP is 35.71%, while the DCFRR

value is 35,33 %. Based on some of the economic evaluation parameter values above, this

factory is attractive from an economic point of view and deserves further study.

Kata Kunci : blue ammonia, CCUS, KBR PurifierTM, produksi ammonia