Prarancangan Pabrik Pupuk Amonium Nitrat dari Amonia dan Asam Nitrat melalui Proses Prilling (Low Density) dengan Kapasitas 120.000 ton/tahun
MUHAMMAD RAYHAN ARIANDRA, Ir. Wahyu Hasokowati, M.A.Sc., IPM.
2024 | Skripsi | TEKNIK KIMIA
Amonium nitrat adalah senyawa berbentuk padatan putih
yang terbentuk dari reaksi antara senyawa amonia dan asam nitrat. Senyawa ini
mempunyai rumus kimia NH4NO3 dan biasanya digunakan
sebagai pupuk, bahan peledak, dan obat-obatan. Pupuk yang dihasilkan oleh
amonium nitrat dapat meningkatkan kesuburan tanah sehingga banyak digunakan
oleh masyarakat. Pabrik amonium nitrat ini dirancang dengan kapasitas 120.000
ton/tahun dan beroperasi kontinyu selama 24 jam per hari dan 300 hari per
tahun. Alasan pemilihan kapasitas 120.000 ton/tahun untuk menutupi kekurangan kebutuhan
pupuk amonium nitrat sebesar 113.677,7 ton/tahun.
Produksi amonium nitrat dilakukan dengan metode prilling
yang terdiri dari 3 proses utama, yaitu proses reaksi, prilling, dan
coating. Bahan baku produksi berupa larutan amonia sebanyak 25.327,56
ton/tahun dan larutan asam nitrat sebanyak 93.805,61 ton/tahun. Larutan asam
nitrat akan dinaikkan tekanannya menjadi 4 atm kemudian dipanaskan dengan heat
exchanger menjadi 125oC sebelum diumpankan ke dalam reaktor. Sementara
untuk larutan amonia akan dinaikkan tekanannya menjadi 5 atm dan diuapkan di
dalam vaporizer sebesar 80% yang kemudian fase uapnya akan dipanaskan di
dalam heat exchanger hingga suhunya 125oC sebelum diumpankan
ke dalam reaktor juga. Reaktor yang digunakan adalah bubble column reactor yang
akan menghasilkan cairan amonium nitrat, sementara reaktan sisa reaksi akan
diumpankan ke unit pengolahan limbah dalam bentuk gas. Produk cair amonium
nitrat akan diturunkan tekanannya menjadi 1 atm dan dikurangi kadar airnya di evaporator
menjadi 96%. Kemudian diumpankan ke prilling tower agar hasilnya
menjadi butiran-butiran kecil. Lalu produk akan di coating dengan
amonium nitrat cair lalu di panaskan dengan rotary dryer hingga 95oC
sebelum kemudian didinginkan kembali dengan rotary cooler hingga 25oC
untuk menghasilkan produk dengan densitas rendah. Produk selanjutkan akan di screen
berdasarkan ukuran, di mana ukuran off-spec akan di-recycle kembali
ke mixing tank. Sementara ukuran on-spec sebesar 0,8 – 2,5 mm akan
dialirkan ke coating drum untuk di coating dengan kaolin cair
sebelum akhirnya disimpan di dalam silo untuk disimpan.
Pabrik Low-Density
Ammonium Nitrate (LDAN) ini direncanakan
akan didirikan di Cikampek, Karawang, Jawa Barat
dengan luas area 70.000 m2 dan memiliki karyawan sebanyak 188 orang.
Kebutuhan penunjang untuk menjalankan proses pabrik ini meliputi air sebanyak 51.903,18 kg/jam yang diambil dari Sungai Citarum. Pabrik ini juga memiliki
unit penyedia udara sebesar 40.057,15
kg/jam, pendingin pada cooling tower,
pembangkit steam sebesar 14.377,07 kg/jam, dan penyedia listrik sebesar 800 kW
yang dipasok dari PT Perusahaan Listrik Negara (PLN).
Pabrik ini memerlukan jumlah fixed capital sebesar
US$21.859.475,12 + Rp354.213.318.957,50; nilai working capital juga sebesar
US$17.754.448,06 + Rp10.018.245.394,15; dan nilai manufacturing cost sebesar
US$73.900.794,17 + Rp108.394.130.494,11. Nilai ROI sebelum pajak sebesar 27,86%;
POT sebelum pajak sebesar 2,64 tahun; BEP sebesar 45,93%; SDP sebesar 20,49%;
dan DCFRR sebesar 15,07%. Pabrik tergolong low risk karena suhu operasi
sebesar 175oC dan tekanan maksimal 5,2 atm yang digunakan tidak
terlalu tinggi, dan aplikasi
industrinya yang sudah banyak diterapkan. Dari hasil evaluasi yang dilakukan,
pabrik ini menarik dan layak untuk dikaji lebih lanjut.
Ammonium nitrate is a white solid formed from the reaction
between ammonia and nitric acid. This compound has the chemical formula NH?NO?
and is commonly used as a fertilizer, explosive, and in medications. The
fertilizer produced by ammonium nitrate can enhance soil fertility, making it
widely used by the community. This ammonium nitrate plant is designed with a
capacity of 120,000 tons/year and operates continuously for 24 hours a day and
300 days a year. The choice of a 120,000 tons/year capacity is to cover the
shortage of ammonium nitrate fertilizer needs, which amount to 113,677.7 tons/year.
The production of ammonium nitrate is carried out using
the prilling method, which consists of three main processes: reaction,
prilling, and coating. The raw materials for production include 25,327.58 tons/year
of ammonia solution and 93,805.61 tons/year of nitric acid solution. The nitric
acid solution will have its pressure increased to 4 atm and then heated with a
heat exchanger to 125°C before being fed into the reactor. Meanwhile, the
ammonia solution will have its pressure increased to 5 atm and will be
vaporized at 80% in a vaporizer, with the vapor phase then being heated in a
heat exchanger to 125°C before also being fed into the reactor. The reactor
used is a bubble column reactor, which will produce liquid ammonium nitrate,
while the leftover reactants will be fed to the waste treatment unit in the
form of gas.
The liquid ammonium nitrate product will have its pressure
reduced to 1 atm and its water content reduced in an evaporator to 96%. It is
then fed into a prilling tower to form small granules. The product is then
coated with liquid ammonium nitrate and heated with a rotary dryer to 95°C
before being cooled with a rotary cooler to 25°C to produce a low-density
product. The product is then screened based on size, with off-spec sizes being
recycled back to the mixing tank. On-spec sizes of 0.8–2.5 mm will be sent to a
coating drum to be coated with liquid kaolin before finally being stored in a silo
for storage.
The Low-Density Ammonium Nitrate (LDAN) factory is
planned to be built in Cikampek, Karawang, West Java, with an area of 70,000
square meters and employing 188 people. The supporting requirements for
operating this factory include 51.903,18 kilograms
of water per hour, sourced from the Citarum River. The factory also has air
supply of 40.057,15 kilograms of air per hour, cooling tower cooling, steam
generation of 14.377,07 kilograms per hour, and electricity supply of 800 kW,
provided by PT Perusahaan Listrik Negara (PLN).
The factory requires fixed capital of US$21,859,475.12
+ Rp354,213,318,957.50; working capital of US$17,754,448.06 +
Rp10,018,245,394.15; and manufacturing costs of US$73,900,794.17 + Rp108,394,130,494.11.
The pre-tax ROI is 27.86%, pre-tax POT is 2.64 years, BEP is 45.93%, SDP is
20.49%, and DCFRR is 15.07%. The factory is classified as low-risk due to its
moderate operating temperature which is 175oC and pressure at
maximum of 5,2 atm, and widely applied industrial applications. The results of
the evaluation indicate that this factory is attractive and worthy of further
study.
Kata Kunci : amonium nitrat, low density fertilizer, asam nitrat, amonia
