Prarancangan Pabrik Green Ammonia dengan Kapasitas 50.000 Ton/Tahun
AMANDA ARDELIA NURWAHID, Prof. Himawan Bayu Tri Murti P., S.T., M.E, D.Eng.?
2024 | Skripsi | TEKNIK KIMIA
Amonia adalah senyawa dengan rumus kimia NH3.
Amonia menjadi bahan baku yang terus meningkat kebutuhannya karena berperan
dalam pembuatan pupuk urea, serta solusi kimia bagi industri seperti tekstil,
pertambangan, dan farmasi. Produksi green ammonia merupakan solusi dari
produksi amonia untuk memenuhi peningkatan kebutuhan amonia dan mengurangi
emisi karbon. Green ammonia adalah amonia yang diproduksi menggunakan
sumber energi terbarukan, yaitu nitrogen dan hidrogen yang bersumber dari air,
sehingga tidak menghasilkan emisi karbon. Pabrik green ammonia ini
dirancang untuk beroperasi selama 24 jam per hari dan 330 hari per tahun. Bahan
baku yang digunakan adalah air sebanyak 415.966,3865 ton/tahun dan udara
sebanyak 194.062,2006 ton/tahun. Bahan baku nitrogen didapatkan dari memproses
udara di Pressure Swing Adsorption melalui packed bed bertekanan
tinggi dengan adsorben Carbon Molecular Sieve (CMS) untuk menyerap O2,
CO2, dan H2O yang terkandung di dalam udara. Bahan baku
hidrogen didapatkan dari elektrolisis air di Electrolyzer (R-101) untuk
pemisahan molekul hidrogen dan oksigen. Gas hidrogen dan nitrogen disintesis
menjadi amonia di dalam Ammonia Converter (R-301) dengan suhu 350oC
dan tekanan 135 bar. Jenis reaktor Ammonia Converter (R-301) adalah multibed
reaktor yang terdiri dari 2 bed, dilengkapi dengan Interbed Cooler. Amonia
keluaran converter kemudian diekspansi dan didinginkan hingga suhu -28oC
dan disimpan di tangki penyimpanan pada tekanan 1 atm. Pabrik ini dibangun
dengan luas 5,4 hektar dan memiliki 173 karyawan. Kebutuhan air pabrik sebanyak
759.169,3217 ton/tahun yang disuplai dari air waduk. Kebutuhan listrik pabrik green
ammonia adalah sebesar 67,1050 MW yang disuplai dari PLTA Cirata, Jawa
Barat. Pada operasional pabrik, pabrik membutuhkan biaya sebesar
$119.023.130,44 untuk fixed capital, $10.776.789,20 untuk working
capital, dan $39.985.590,34 untuk manufacturing cost. Pabrik green
ammonia ini memiliki nilai ROI sebelum pajak sebesar 13%, ROI setelah pajak
sebesar 9%, POT sebelum pajak sebesah 4,62 tahun, POT setelah pajak sebesar 5,41
tahun, BEP sebesar 52,15%, SDP sebesar 17,50%, dan DCFRR sebesar 18%. Berdasarkan
hasil evaluasi ekonomi tersebut, pabrik green ammonia ini menarik dari segi
ekonomi dan layak dikaji lebih lanjut.
Ammonia is a compound with the
chemical formula NH3. The demand for ammonia continues to increase
as it plays a crucial role in the production of urea fertilizers and serves as
a chemical solution for industries such as textiles, mining, and
pharmaceuticals. The production of green ammonia offers a solution to meet the
growing demand for ammonia while reducing carbon emissions. Green ammonia is
ammonia produced using renewable energy sources, specifically nitrogen and
hydrogen derived from water, thus generating no carbon emissions.This green
ammonia plant is designed to operate 24 hours a day and 330 days a year. The
raw materials used are 415,966.3865 tons of water per year and 194,062.2006
tons of air per year. The nitrogen raw material is obtained by processing air
in a Pressure Swing Adsorption unit through a high-pressure packed bed using
Carbon Molecular Sieve (CMS) to adsorb O2, CO2, and H2O
from the air. The hydrogen raw material is obtained from water electrolysis in
the Electrolyzer (R-101), which separates hydrogen and oxygen molecules.
Hydrogen and nitrogen gases are synthesized into ammonia in the Ammonia
Converter (R-301) at a temperature of 350°C and a pressure of 135 bar. The type
of reactor used in the Ammonia Converter (R-301) is a multibed reactor
consisting of two beds, equipped with an Interbed Cooler. The ammonia output
from the converter is then expanded and cooled to -28°C and stored in a storage
tank at 1 atm pressure. The plant is built on a 5.4-hectare area and employs
173 personnel. The plant’s water requirement is 759,169.3217 tons per year,
supplied from a reservoir. The electricity requirement for the green ammonia
plant is 67.1050 MW, supplied by the Cirata Hydroelectric Power Plant in West
Java. In the plant's operation, it requires $119,023,130.44 for fixed capital,
$10,776,789.20 for working capital, and $39,985,590.34 for manufacturing costs.
The green ammonia plant has a pre-tax ROI of 13%, a post-tax ROI of 9%, a
pre-tax POT of 4.62 years, a post-tax POT of 5,41 years, a BEP of 52,15%, an SDP of 17,50%, and
a DCFRR of 18%. Based on this economic evaluation, the green ammonia plant is
economically attractive and warrants further study.
Kata Kunci : green ammonia, air, udara, elektrolisis