Prarancangan Pabrik Blue Ammonia dari Gas Alam dengan Proses KBR PurifierPlusTM Kapasitas 530.000 Ton/Tahun
VARIN CEYSA PUSPITADEWI, Ir. Yuni Kusumastuti, S.T., M.Eng., D.Eng., IPM.
2024 | Skripsi | TEKNIK KIMIA
Blue
ammonia
merupakan amonia dengan proses produksi sygngas yang dilengkapi dengan
proses Carbon Capture Utilization (CCU). Amonia sendiri adalah
bahan kimia yang tidak berwarna dengan bau yang menyengat. Amonia banyak dimanfaatkan
di berbagai sektor, salah satunya di bidang pertanian yang memanfaatkan amonia
sebagai bahan baku pembuatan pupuk urea, pupuk amonium
fosfat, pupuk amonium nitrat, dan pupuk
amonium sulfat. Penggunaan amonia yang
sangat bervariasi ini menyebabkan peningkatan permintaan pasar terhadap amonia.
Kebutuhan yang semakin meningkat ini menyebabkan perlunya pembangunan pabrik amonia
untuk memenuhi kebutuhan amonia tersebut.
Prarancangan pabrik blue ammonia ini dirancang dengan kapasitas 530.000 ton/tahun yang
akan beroperasi selama 330 hari/tahun selama 24 jam/hari. Pabrik blue ammonia ini akan didirikan di
Gresik, Jawa Timur. Pada proses produksi ini terdapat proses Carbon
Capture Utilization (CCU) pada tahapan persiapan bahan
baku syngas yang berfungsi untuk mencegah emisi CO2 yang
dihasilkan selama proses agar tidak langsung terbuang ke lingkungan.
Proses
pembuatan blue ammonia ini
membutuhkan gas alam sebanyak 1406939,27 ton/tahun yang dipasok oleh PT
Husky-CNOOC Madura Limited melalui pipa East Java Gas Pipeline (EJPG).
Gas alam ini akan melalui tahapan persiapan bahan baku untuk menghasilkan syngas
yang akan digunakan untuk sintesis amonia. Tahap persiapan bahan baku ini
dilakukan pada unit Hydrotreater
(HT-01) yang berfungsi untuk mengubah sulfur organik menjadi H2S
menggunakan katalis Cobalt Molybdate
(Co-Mo) dan akan dijerap menggunakan
absorben ZnO di unit Desulfurizer
(DS-01). Gas hasil desulfurizer kemudian
dibagi menjadi dua aliran, yaitu 83,7% ke Primary Reformer (R-01) dan 16,7% ke KBR’s
Reforming Exchanger System (KRESTM). KBR’s Reforming
Exchanger System (KRESTM) ini merupakan salah satu dari dua
teknologi inovasi milik KBR’s PurifierPlus. Kebutuhan syngas sebagai
bahan baku sintesis amonia ini dihasilkan pada proses steam methane
reforming pada unit Primary Reformer
(R-01) yang kemudian akan dilanjutkan di Secondary Reformer (R-02) dan KBR’s
Reforming Exchanger System (KRESTM). Gas yang dihasilkan pada
proses steam methane reforming masih banyak mengandung CO yang sulit untuk dijerap pada proses
CO2 removal sehingga gas CO ini perlu diubah menjadi gas
CO2 pada unit High Temperature Shift Converter (C-01) dengan suhu tinggi yang berfungsi untuk
mempercepat reaksi dan suhu rendah pada Low Temperature Shift Converter (C-02)
dengan suhu rendah yang berfungsi untuk menggeser kesetimbangan ke arah produk
(CO2). Gas CO2 hasil reaksi di unit LTSC akan dilanjutkan
menuju proses CO2 removal yang dilakukan pada Absorber-Stripper
dengan menggunakan
larutan aMDEA yang kemudian CO2 yang dapat diambil akan dialirkan ke
sumur migas untuk Enhanced Oil Recovery (EOR). Gas CO dan CO2
yang masih tersisa dari proses sebelumnya ini akan diubah menjadi gas metana
(CH4) pada methanator. Gas
proses kemudian dihilangkan kandungan airnya di molecular sieve dryer. Gas
kemudian diumpankan ke Cryogenic
Purification untuk meminimalkan impurities pada syngas dan mengatur rasio H2/N2
menjadi 3:1. Cryogenic
Purification merupakan teknologi
kedua dari KBR’s PurifierPlus. Ammonia Converter terdiri dari 3
bed jenis horizontal multibed. Konversi N2 yang dihasilkan
sebesar 17,2%. Ammonia yang terbentuk didinginkan dan diembunkan dalam
refrigerator. Ammonia dengan suhu -33? akan disimpan kemudian gas H2
dan N2 yang tersisa akan di recycle ke ammonia
converter.
Pabrik blue
ammonia ini dirancang dengan modal tetap sebesar Rp
3.290.552.976.606, biaya produksi sebesar Rp 4.311.299.899.768, dan biaya kerja
sebesar Rp 1.559.626.069.472. Dari rincian tersebut produk dijual dengan harga
Rp 8.039.610.414.203 memperoleh keuntungan tahunan sebesar Rp 1.522.641.406.772
sebelum pajak dan Rp 1.141.981.055.079 setelah pajak. Pabrik yang tergolong high
risk ini disimpulkan layak untuk didirikan dengan perhitungan analisis
ekonomi untuk pay out time (POT) sebesar 1,81 before tax, return on
invesment (ROI) sebesar 46,27% before tax, break even point (BEP)
sebesar 42,87%, shutdown point (SDP) sebesar 28,06%, dan discounted
cash flow rate of return (DCFRR) sebesar 31,04.
Blue ammonia is ammonia produced through a
syngas process integrated with Carbon Capture Utilization (CCU). Ammonia itself
is a colorless chemical with a pungent odor. It is widely used in various
sectors, particularly in agriculture, where it serves as a raw material for the
production of urea fertilizer, ammonium phosphate fertilizer, ammonium nitrate
fertilizer, and ammonium sulfate fertilizer. The diverse applications of
ammonia have led to an increased market demand. This rising demand necessitates
the construction of new ammonia plants to meet the supply needs.
This preliminary design for a blue ammonia
plant is planned with a capacity of 530,000 tons per year, operating 330 days a
year, 24 hours a day. The plant will be located in Gresik, East Java. The
production process incorporates Carbon Capture Utilization (CCU) in the syngas
preparation stage to prevent the direct emission of CO2 into the environment.
The blue ammonia production process
requires 1,406,939.27 tons of natural gas annually, supplied by PT Husky-CNOOC
Madura Limited through the East Java Gas Pipeline (EJPG). The natural gas
undergoes raw material preparation to produce syngas, which is then used for
ammonia synthesis. This preparation stage occurs in the Hydrotreater unit
(HT-01), where organic sulfur is converted to H2S using a Cobalt Molybdate
(Co-Mo) catalyst and absorbed by ZnO in the Desulfurizer unit (DS-01). The
desulfurized gas is then split into two streams: 83.7% to the Primary Reformer
(R-01) and 16.7% to KBR’s Reforming Exchanger System (KRESTM). KBR’s Reforming
Exchanger System (KRESTM) is one of the two innovative technologies under KBR’s
PurifierPlus. The required
syngas for ammonia synthesis is generated through steam methane reforming in
the Primary Reformer (R-01), followed by the Secondary Reformer (R-02) and
KBR’s Reforming Exchanger System (KRESTM). The steam methane reforming process
produces gas with a high CO content, which is difficult to remove in the CO2
removal process. Therefore, the CO gas needs to be converted to CO2 in the High
Temperature Shift Converter (C-01) at high temperatures to accelerate the
reaction, and then in the Low Temperature Shift Converter (C-02) at low
temperatures to shift the equilibrium towards CO2 production. The CO2 produced
in the LTSC unit undergoes CO2 removal in the Absorber-Stripper using aMDEA
solution, and the captured CO2 is then directed to oil wells for Enhanced Oil
Recovery (EOR). The CO and CO2 gases are converted to methane (CH4) in the
methanator. The process gas is then dried in a molecular sieve dryer. The gas
is then fed into Cryogenic Purification to minimize impurities in the syngas
and adjust the H2/N2 ratio to 3:1. Cryogenic Purification is the second
technology under KBR’s PurifierPlus. The
Ammonia Converter consists of three horizontal multibed beds, achieving a N2
conversion rate of 17.2%. The formed ammonia is cooled and condensed in a
refrigerator. The ammonia, at -33?, is stored while the remaining H2 and N2
gases are recycled back to the ammonia converter.
This blue ammonia plant is designed with a fixed
capital of IDR 3,290,552,976,606, a production cost of IDR 4,311,299,899,768,
and working capital of IDR 1,559,626,069,472. With these costs, the product is
sold at IDR 8,039,610,414,203, generating an annual profit of IDR
1,522,641,406,772 before tax and IDR 1,141,981,055,079 after tax. Despite being
classified as high-risk, the plant is deemed feasible with an economic analysis
showing a pay-out time (POT) of 1.81 years before tax, a return on investment
(ROI) of 46.27?fore tax, a break-even point (BEP) of 42.87%, a shutdown
point (SDP) of 28.06%, and a discounted cash flow rate of return (DCFRR) of
31.04%.
Kata Kunci : blue ammonia, KBR’s PurifierPlusTM, CCUS