Prarancangan Pabrik Green Ammonia dengan Kapasitas 50.000 Ton/Tahun
FLORETTA KEZIA NADINE, 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