Prarancangan Pabrik Pupuk Amonium Nitrat dari Amonia dan Asam Nitrat melalui Proses Prilling (Low Density) dengan Kapasitas 120.000 ton/tahun
STEFANUS LINTANG AGUNG MUSTIKAJATI, Ir. Wahyu Hasokowati, M.A.Sc.
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 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 25.327,5579 ton/tahun dan larutan asam nitrat sebanyak 93.805,6081 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 dipanaskan 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 ini direncanakan akan didirikan di Cikampek, Karawang, Jawa Barat. Jumlah karyawan yang akan dipekerjakan sebanyak 188 orang. Pabrik ini memerlukan fixed capital sebesar US$21.859.475,12 + Rp354.213.318.957,50; working capital sebesar US$17.754.448,06 + Rp10.018.245.394,15; dan 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 dan tekanan yang digunakan tidak terlalu tinggi, bahan baku yang tidak flammable, 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 25,327.5579 tons/year of ammonia solution and 93,805.6081 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.
This factory is planned to be built in Cikampek, Karawang, West Java. The number of employees to be hired is 188 people. The factory requires a 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 cost of US$73,900,794.17 + Rp108,394,130.494.11. The ROI before tax is 27.86%; POT before tax is 2.64 years; BEP is 45.93%; SDP is 20.49%; and DCFRR is 15.07%. The factory is considered low risk because the operating temperature and pressure used are not too high, the raw materials are not flammable, and its industrial application is widely implemented. Based on the evaluation conducted, this factory is attractive and worth further consideration.
Kata Kunci : amonium nitrat, low density fertilizer, asam nitrat, amonia
