Bab i - Daftar Pustaka

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Industri kimia di Indonesia berkembang dengan sangat pesat, terbukti dengan

banyaknya industri kimia yang berdiri serta dibukanya kesempatan untuk penanaman

modal asing baik industri kimia yang merupakan industri hulu (memproduksi produk

yang berupa bahan baku bagi industri lain) maupun industri hilir (pemakai produk

industri hulu). Salah satu industri hulu yang telah berdiri di Indonesia adalah PT Black

Bear Resources Indonesia yang merupakan pabrik penghasil amonium nitrat yang

merupakan bahan baku untuk pembuatan pupuk nitrogen dan bahan peledak bagi

industri pertambangan yang ada di Indonesia.

PT Black Bear Resources Indonesia didirikan untuk menjawab tantangan akan

perkembangan aktifitas sektor pertambangan di Indonesia. PT Black Bear Resources

Indonesia bekerja sama dengan PT Dahana (Persero) dalam bentuk Joint Operation

dalam merintis pembangunan pabrik Ammonium Nitrate Solution di Kota Bontang

dengan kapasitas produksi mencapai 74.250 ton/tahun. PT Black Bear Resources

Indonesia telah memulai produksi sejak bulan Mei 2014 dengan pangsa pasar utamanya

yaitu industri pertambangan di Kalimantan Timur salah satunya adalah tambang milik

PT Kaltim Prima Coal.

Amonium nitrat bukan merupakan industri baru yang ada di Indonesia, bahkan di dunia.

Produksi amonium nitrat di dunia pada tahun 1981 mencapai 8.724.000 ton, sedangkan

pada tahun 1980 amonium nitrat di produksi oleh 55 pabrik dengan produk dalam

bentuk padat dan 77 pabrik memproduksi dalam bentuk larutan. Produk yang dihasilkan

PT Black Bear Resources Indonesia ini yaitu Ammonium Nitrate Solution, yaitu

amonium nitrat dalam bentuk larutan.

2

PT Black Bear Resources Indonesia dipilih sebagai tempat Praktik Kerja Lapangan

karena PT Black Bear Resources Indonesia merupakan salah satu industri kimia yang

memproduksi Ammonium Nitrate Solution sebagai bahan baku peledak di industri

pertambangan yang berhubungan dengan proses industri kimia yang merupakan disiplin

ilmu teknik kimia. Oleh karena itu, dengan pelaksanaan Praktik Kerja Lapangan ini

mahasiswa mampu mendalami sistem proses industri kimia yang ada di PT Black Bear

Resources Indonesia, sesuai dengan program studi yang di ambil yaitu Teknik Kimia.

1.1.1 Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah yang ingin dicapai pada Praktik Kerja Lapangan yang

dilakukan yaitu :

1. Bagaimanakah gambaran keseluruhan organisasi perusahaan PT Black Bear

Resources Indonesia?

2. Bagaimanakah proses pembuatan Nitric Acid sebagai bahan baku produk

Ammonium Nitrate Solution pada PT Black Bear Resources Indonesia?

3. Bagaimanakah proses pembuatan Ammonium Nitrate Solution pada PT Black

Bear Resources Indonesia?

4. Apa saja unit utilitas yang terdapat pada PT Black Bear Resources Indonesia?

1.1.2 Faedah yang Diharapkan

Adapun faedah yang diharapkan dari Praktik Kerja Lapangan ini adalah :

1. Bagi Mahasiswa

a. Dapat mengetahui proses industri kimia yang dilakukan mulai dari persiapan

bahan baku hingga menghasilkan produk yang diinginkan.

b. Memperluas wawasan, pengetahuan dan pendalaman sebelum terjun

kebidang yang sesungguhnya, serta dapat meningkatkan kemampuan diri

dalam menghadapi masalah yang berkaitan dengan proses industri kimia di

perusahaan khususnya di lingkungan kerja nantinya.

3

2. Bagi Perguruan Tinggi

a. Sebagai studi banding bagi mahasiswa mengenai proses industri kimia yang

terjadi di perusahaan di masa yang akan datang.

b. Sebagai bahan evaluasi dan mengevaluasi sampai mana Mahasiswa Teknik

Kimia mampu memahami dan mempraktikkan ilmu yang telah didapatkan di

bangku perkuliahan.

3. Bagi Perusahaan

a. Memperoleh gambaran mengenai sumber daya manusia pada umumnya,

serta sumber daya manusia Teknik Kimia di Kalimantan Timur secara

khusus.

b. Sebagai sarana untuk menjembatani hubungan kerja sama antara perusahaan

dengan Universitas Mulawarman Samarinda, khususnya mengenai

rekruitmen tenaga kerja.

1.2 Tujuan Praktik Kerja Lapangan

Adapun tujuan Praktik Kerja Lapangan yang dilakukan adalah sebagai berikut :

1. Mengetahui deskripsi proses pembuatan Nitric Acid

2. Mengetahui deskripsi proses pembuatan Ammonium Nitrate Solution

3. Mengetahui unit utilitas yang terdapat pada PT Black Bear Resources Indonesia

1.3 Ruang Lingkup Praktik Kerja Lapangan

Adapun yang menjadi ruang lingkup dalam Praktik Kerja Lapangan ini yaitu :

1. Mengetahui dan memahami proses pembuatan Nitric Acid

2. Mengetahui dan memahami proses pembuatan Ammonium Nitrate Solution

3. Mengetahui dan memahami unit utilitas yang ada di PT Black Bear Resources

Indonesia

4. Mengetahui komposisi emisi gas buang pada PT Black Bear Resources

Indonesia berupa NOx (NO2).

4

1.4 Sistematika Penulisan

Dalam penulisan laporan ini referensi diambil dari berbagai sumber sebagai penunjang

yang dapat digunakan untuk mengembangkan lebih lanjut tentang pembahasan laporan

ini yang berbentuk deskripsi, data gambar atau tabel maupun keterangan lainnya yang

sesuai dengan materi yang diambil dalam penulisan laporan ini.

Adapun metode pengumpulan data yang dilakukan selama penulisan laporan Praktik

Kerja Lapangan ini adalah sebagai berikut :

1. Melakukan pengamatan langsung di lapangan sehingga dengan cara ini diperoleh

data yang akurat pada lokasi Praktik Kerja Lapangan.

2. Inventarisasi, yaitu pengumpulan data baik sekunder maupun primer yang

selanjutnya sebagai bahan referensi dilapangan .

3. Dokumentasi, yaitu membuat dokumentasi secara visual dengan gambar foto – foto

kegiatan di lapangan guna mendukung penyusunan laporan.

4. Melakukan diskusi - diskusi baik kepada Process Engineer sebagai pembimbing

Praktik Kerja Lapangan, kepada Process Control, kepada karyawan bagian Utilitas,

kepada karyawan bagian Laboratorium, kepada bagian Safety, maupun kepada

karyawan yang berkaitan dengan Proses Produksi di PT Black Bear Resources

Indonesia.

5. Melakukan studi pustaka yang dapat menunjang penyusunan laporan Praktik Kerja

Lapangan ini yaitu dengan cara mencari data pada buku - buku penunjang yang

berhubungan dengan hal - hal yang dibahas pada laporan ini.

6. Identifikasi mengenai permasalahan - permasalahan yang di hadapi di lapangan

selama Praktik Kerja Lapangan ini berlangsung.

Untuk memudahkan pembahasan dalam penyusunan laporan Praktik Kerja Lapangan

maka digunakan sistematika penulisan laporan. Adapun urutan pokok penulisan laporan

Praktik Kerja Lapangan adalah sebagai berikut :

5

Bab I Pendahuluan

Pada bab pendahuluan menguraikan tentang latar belakang yang terdiri dari perumusan

masalah dan faedah yang diharapkan, tujuan Praktik Kerja Lapangan, ruang lingkup

Praktik Kerja Lapangan dan juga sistematika penulisan laporan.

Bab II Organisasi Perusahaan

Membahas mengenai sejarah singkat perusahaan, struktur organisasinya, dan bidang

usaha yang dikerjakan oleh perusahaan di tempat melakukan Praktik Kerja Lapangan.

Bab III Landasan Teori

Landasan teori memuat penjelasan tentang konsep dan prinsip dasar yang diperlukan

untuk memecahkan masalah pekerjaan dan untk merumuskan hipotesis apabila memang

diperlukan. Landasan teori dapat berbentuk uraian kualitatif, model matematis, atau

persamaan-persamaan yang langsung berkaitan dengan permasalahan yang dikerjakan.

Bab IV Tugas Khusus yang Dilaksanakan pada Saat Praktik Kerja Lapangan

Menguraikan tentang tugas khusus yang diberikan oleh dosen pembimbing maupun

pembimbing lapangan Praktik Kerja Lapangan.

Bab V Kesimpulan

Berisi tentang kesimpulan dari tinjauan teori terhadap hasil pengamatan dilapangan

berdasarkan tujuan yang telah dibuat pada Bab I.

Daftar Pustaka

Memuat semua literatur yang diacu dalam penyusunan laporan ini.

Lampiran

Lampiran dipakai untuk menjelaskan data atau keterangan lain yang sifatnya terlalu

terperinci atau terlalu besar untuk dimuat di dalam pembahasan.

6

BAB II

ORGANISASI PERUSAHAAN

2.1 Sejarah Perusahaan

PT Black Bear Resources Indonesia berdiri sejak tanggal 7 September 2009 dan

memulai produksi sejak bulan Mei 2014. PT Black Bear Resources Indonesia

merupakan pabrik penghasil Ammonium Nitrate Solution, yaitu amonium nitrat dalam

bentuk larutan (solution) di Indonesia. Beberapa pabrik amonium nitrat yang telah lebih

dahulu berdiri memproduksi amonium nitrat dalam bentuk padatan (prill), seperti PT

Kaltim Nitrat Indonesia (PT KNI) di Kota Bontang, Kalimantan Timur dan PT Multi

Nitrotama Kimia (PT MNK) di Cikampek, Jawa Barat. Selain amonium nitrat, PT Black

Bear Resources Indonesia juga memproduksi asam nitrat yang digunakan sebagai bahan

baku pembuatan Ammonium Nitrate Solution tersebut. Lokasi pabrik PT Black Bear

Resources Indonesia terletak di Jalan Kapal Tengker, Kelurahan Loktuan, Bontang,

Kalimantan Timur.

PT Black Bear Resources Indonesia memiliki kapasitas produksi Ammonium Nitrat

Solution hingga 74.250 ton/tahun, dengan bahan baku yang digunakan yaitu asam nitrat

dan amonia. Asam nitrat yang digunakan dalam satu hari proses produksi hingga 163

ton/hari dan diproduksi sendiri oleh PT Black Bear Resources Indonesia, sedangkan

amonia yang digunakan di datangkan dari PT Pupuk Kalimantan Timur, Bontang.

Pangsa pasar utama Ammonium Nitrate Solution yang dihasilkan adalah industri

pertambangan di Kalimantan Timur salah satunya tambang milik PT Kaltim Prima

Coal.

PT Black Bear Resources Indonesia mengusung semangat pengabdian untuk bangsa,

yaitu dengan berusaha mensinergikan antara potensi sumber daya alam, sumber daya

manusia dan kelestarian lingkungan Indonesia, khususnya kota Bontang untuk dapat

mewujudkan harmonisasi kehidupan.

7

2.2 Visi dan Misi Perusahaan

Adapun visi dan misi PT Black Bear Resources Indonesia adalah sebagai berikut :

a. Visi:

Menjadi perusahaan produsen Amonium Nitrat dan juga jasa pertambangan kelas dunia

yang handal dan merupakan kebanggaan bagi seluruh pemangku kepentingan termasuk

karyawan dan juga masyarakat kota Bontang.

b. Misi:

a. Berkomitmen untuk terus menambah wawasan dalam memproduksi Amonium

Nitrat dan jasa pertambangan, untuk secara kreatif mentransformasikan sumber

daya alam menjadi kesejahteraan dan pembangunan yang berkelanjutan dengan

memprioritaskan kesehatan, keselamatan kerja dan lingkungan hidup dengan

pemanfaatan dan juga peningkatan kualitas SDM kota Bontang untuk

meningkatkan kesejahteraan karyawan dan juga masyarakat kota Bontang.

b. Untuk mengoperasikan pabrik Amonium Nitrat kelas dunia yang mampu

bersaing dengan pabrik - pabrik terbaik di dunia.

c. Untuk menjadi kuartil terendah dari produsen nitrat.

2.3 Kerjasama Perusahaan

Dalam mendirikan perusahaan, PT Black Bear Resources Indonesia bekerja sama

dengan PT Dahana (Persero) yang merupakan BUMN yang bergerak dibidang bahan

peledak komersial dan pertahanan dengan membentuk Joint Operations untuk

membangun pabrik Ammonium Nitrate Solution.

Selain bekerja sama dengan PT Dahana (Persero), pada tahun 2013 PT Black Bear

Resources Indonesia mengadakan kerjasama dengan salam satu perusahaan tambang

terbesar di dunia yaitu Perusahaan AEL yang berpusat di Afrika Selatan. Dengan

masuknya AEL, maka AEL menguasai 42,59% saham PT Black Bear Resources

Indonesia dan AEL juga akan menempatkan sumber daya di PT Black Bear Resources

8

Indonesia. Salah satu poin penting dalam kerjasama ini adalah AEL bersedia meng-

offtake 100% hasil produksi dari PT Black Bear Resources Indonesia.

2.4 Lokasi dan Tata Letak Pabrik

Pabrik PT Black Bear Resources Indonesia terletak di Kelurahan Loktuan, Kecamatan

Bontang Utara, Kota Bontang Kalimantan Timur. Dimana pemilihan lokasi ini dianggap

memenuhi kriteria dalam pembangunan pabrik, yaitu :

1. Bahan Baku

Bahan baku utama produksi Ammonium Nitrate Solution yaitu amonia yang

diperoleh dari PT Pupuk Kalimantan Timur, yang letaknya ± 1 km dari lokasi pabrik

sehingga hal tersebut dapat mempermudah dalam perolehan bahan baku untuk

produksi.

2. Transportasi

Pemasaran produk dilakukan dengan menggunakan angkutan laut yaitu tanker, dan

lokasi pabrik juga berada di dekat pelabuhan Loktuan sehingga memudahkan dalam

memasarkan produk. Selain itu, lokasi pabrik juga dekat dengan jalan raya, sehingga

mempermudah pendistribusian bahan baku dan segala keperluan pabrik.

3. Tenaga kerja

Untuk memenuhi kebutuhan tenaga kerja diperoleh dari lulusan sekolah keahlian

(SMK dan sejenisnya) yang berada di sekitar kota Bontang ataupun perguruan

tinggi.

4. Utilitas (Air dan Listrik)

Untuk memenuhi kebutuhan air, maka air laut di sekitar lokasi pabrik diolah terlebih

dahulu pada sistem utilitas, untuk kemudian digunakan dalam proses produksi dan

kebutuhan di kantor. Sedangkan untuk memenuhi kebutuhan listrik diperoleh dari

PT Bumi Bayu Gemilang (PT BBG) yang terletak ± 2 km dari lokasi pabrik.

9

2.5 Disiplin Kerja

Disiplin kerja yang diterapkan di PT Black Bear Resources Indonesia sangat baik,

dimana ketepatan waktu dan efisiensi kerja selalu dijaga dengan baik. Adapun sistem

kerja yang ada di PT Black Bear Resources Indonesia terdiri dari 2 sistem, yaitu :

1. Sistem harian:

Jam kerja sistem harian:

Pagi : pukul 08.00 – 12.00

Istirahat : pukul 12.00 – 13.00

Sore : pukul 13.00 – 17.00

Jam kerja pada hari Jumat:

Pagi : pukul 08.00 – 11.30

Istirahat : pukul 11.30 – 13.30

Sore : pukul 13.30 – 17.00

2. Sistem shift:

Jam kerja sistem sift:

Pagi : pukul 07.00 – 15.00

Sore : pukul 15.00 – 23.00

Malam : pukul 23.00 – 07.00

2.6 Struktur Organisasi

Adapun struktur organisasi PT Black Bear Resources Indonesia disajikan pada gambar

Organization & Manning Chart PT Black Bear Resources Indonesia.

10

11

12

BAB III

LANDASAN TEORI

3.1 Sejarah Penemuan dan Perkembangan Amonium Nitrat

Kebutuhan akan bahan peledak yang semakin berkembang membawa para ilmuwan

kepada suatu penemuan baru, yaitu amonium nitrat. Penemuan ini bermula dengan

adanya kalium nitrat, yaitu suatu senyawa yang mudah meledak jika ditambahkan

dengan zat lain. Hal tersebut mengawali pembuatan gun powder oleh orang-orang Cina

yang kemudian digunakan pada senjata, meriam dan kembang api. Untuk mempercepat

reaksi, pada ilmuwan mengembangkan daya ledak yang lebih besar dengan

mencampurkan nitrogen, karbon, oksigen dan hidrogen (Anonim, 2010).

Nitrogliserin, yaitu zat dengan daya ledak dan kesensifitasan tinggi pertama kali

ditemukan oleh Afred Nobel yang kemudian digunakan sebagai bahan baku dinamit.

Hingga saat ini dinamit masih digunakan, namun sekarang telah digantikan oleh

penggunaan amonium nitrat (Anonim, 2010).

Pada mulanya amonium nitrat disintesis oleh Johann R.Glauber pada tahun 1965

dengan mengombinasikan amonium karbonat dengan asam nitrit, namun daya ledaknya

tidak ditemukan sampai Perang Dunia I. Sepanjang Perang Dunia I, sistem pembuatan

amonium nitrat telah dibangun dan digunakan di Jerman untuk membekali keperluan

bahan peledak negara tersebut. Sistem tersebut dapat mensintesis amonia dengan

menggunakan proses Haber - Bosch yang telah dikembangkan oleh peraih Hadiah

Nobel, Fritz Haber dan kemudian diindustrialisasikan oleh peraih Hadiah Nobel, Carl

Bosch. Proses tersebut mengombinasikan hidrogen dan nitrogen dibawah tekanan yang

sangat tinggi untuk menghasilkan amonia (Anonim, 2010).

Pada akhir Perang Dunia I, amonium nitrat diproduksi dalam jumlah besar dan hanya

ditumpuk saja bahkan ketika sistem pembuat amonium nitrat dihentikan. Tumpukan

13

besar tersebut disimpan di lapangan terbuka. Untuk menguraikan tumpukan tersebut

sebagai usaha untuk pembersihan, bahan peledak dimasukkan ke dalam tumpukan

tersebut. Berlawanan dengan harapan, seluruh tumpukan yang diledakkan menghasilkan

letusan sebanyak 4500 ton. Kejadian ini menelan korban sebanyak 600 jiwa. Ada dua

insiden lain dimana amonium nitrat merupakan sumber bencana yang terjadi di Texas

dan Oklahoma (Anonim, 2010).

3.2 Kegunaan Amonium Nitrat

Kegunaan dari amonium nitrat antara lain sebagai bahan baku pembuatan bahan

peledak, pembuatan pupuk dan untuk industri lainnya.

3.2.1 Amonium Nitrat sebagai Bahan Peledak

Amonium nitrat merupakan komponen utama dalam industri bahan peledak dan

nonmiliter. Amonium nitrat tidak terdapat di alam karena sifatnya yang mudah larut dan

mudah diuraikan. Amonium nitrat menjadi campuran yang mudah meledak ketika

dikombinasikan dengan senyawa hidrokarbon, khususnya bahan bakar diesel atau

minyak tanah. Campuran amonium nitrat dan fuel oil (ANFO) telah digunakan oleh

teroris sebagai bom, seperti pada peristiwa Oklahoma (Anonim, 2010).

Amonium nitrat digunakan dalam kemiliteran sebagai bom dan komponen dari amatol.

Campuran ini seringkali dibubuhi oleh bubuk aluminium untuk meningkatkan daya

ledaknya. Salah satu contoh campuran ini adalah ammonal yang terdiri dari amonium

nitrat, TNT (Trinitrotulena) dan aluminium. Campuran aluminium sangat efektif dalam

peledakan tempat tertutup, seperti peledakan bawah air yang menggunakan torpedo.

Amonium nitrat juga digunakan sebagai bahan pembakar roket. Namun, untuk

sementara waktu amonium perklorat lebih disukai karena performa yang lebih tinggi

dan kecepatan pembakaran yang lebih tinggi. Selain itu, amonium nitrat lebih disukai

pada indsutri roket karena tingkat bahaya dan kesensitifannya yang rendah (Anonim,

2010).

14

3.2.2 Amonium Nitrat-Fuel Oil (ANFO)

Bahan peledak amonium nitrat - fuel oil merupakan industri pembuatan bahan peledak

terbesar (dalam hal kuantitas) di Amerika Serikat. Produk ini terutama digunakan dalam

pertambangan dan penggalian. Pada umumnya komponen-komponen tersebut dicampur

di lokasi peledakan untuk alasan keselamatan. Produk campuran tersebut relatif aman,

mudah dibawa dan dapat dituangkan ke dalam lubang objek yang akan diledakkan.

Bahan peledak tersebut terdiri dari campuran minyak dan oksidator yang keduanya

tidak tergolong sebagai zat yang mudah meledak. Nitrokarbonitrat merupakan aturan

klasifikasi untuk bahan peledak yang dibuat oleh Departemen Transportasi Amerika

Serikat dalam hal pengepakan dan pengapalan. Bahan peledak tersebut terdiri dari nitrat

anorganik dan minyak bakar berkarbon dan mengandung zat tambahan yang tidak

mudah meledak seperti bubuk aluminium atau ferosilikon untuk meningkatkan massa

jenis. Bahan peledak tambahan yang digunakan adalah TNT yang dapat mengubah

letusan menjadi ledakan (Anonim, 2010).

Pencampuran antara minyak dan amonium nitrat sangat penting untuk menghasilkan

gaya ledakan yang penuh. Beberapa bahan peledak dicampur dan dikemas oleh

produsen. Salah satu cara yang biasa dan efektif untuk pencampuran adalah merendam

butiran padatan di kantung besar dengan 8-10% dari berat minyak. Setelah pengeringan

selama ± 1,5 jam, butiran padatan tersebut akan dipertahankan jumlahnya sebanyak

minyak (Anonim, 2010).

Fuel oil juga dapat dituangkan kedalam amonium nitrat ± sebanyak ukuran yang akan

dituangkan ke dalam lubang ledakan. Untuk tujuan ini, sekitar 1 gal fuel oil untuk setiap

100 pon amonium nitrat. Minyak tersebut dapat ditambahkan setelah setiap kantung,

dan campuran tersebut akan dimasukkan secara bersamaan (Anonim, 2010).

3.2.3 Bahan Baku Pupuk Nitrogen

Amonium nitrat adalah pupuk nitrogen murni yang memiliki kandungan nitrogen

sekitar 35%. 50% dari nitrogen sudah langsung tersedia bagi tanaman dalam bentuk

15

nitrat. 50% ammonium nitrat lainnya disediakan oleh bakteri tanah. Sehingga efek

langsung dari pemupukan menyebar serta perluasan tercapai (Widiasih, 2013).

3.2.4 Kegunaan dalam Bidang Industri

Amonium nitrat digunakan dalam bidang industri, antara lain :

a. Untuk memodifikasi zeolite

Pada pertukaran ion, zeolit mempertukarkan ion natriumnya dengan NH4+ pada

amonium nitrat. Proses ini membentuk katalis zeolit yang digunakan berbagai

macam industri, seperti industri perminyakan.

b. Untuk pembuatan obat bius dinitrogen oksida

NH4NO3(s) ↔ N2O(g) + 2H2O(g)

c. Amonium nitrat juga digunakan sebagai bahan pembakar roket karena tingkat

bahaya dan kesensitifannya yang rendah.

(Widiasih, 2013).

3.3 Sifat Fisika dan Kimia Bahan Baku dan Produk

3.3.1 Ammonia

a. Sifat Fisika

Rumus molekul : NH3

Wujud zat : gas, anhdydrous, liquid, nitro-sil

Warna dan bau : tidak berwarna dan berbau tajam

Berat molekul : 17,03 mol/gram

Titik leleh : -77,7 C

Titik didih : -33,4 C

Berat jenis : 0,682 g/ml (-33,4 °C)

Berat jenis uap : 0,6 g/ml (udara = 1)

Suhu kritis : 133 °C

Kelarutan dalam air : 31 g/100 g (25 °C)

(Lembar Data Keselamatan Bahan PT BBRI).

16

b. Sifat Kimia

Ammonia mengalami reaksi oksidasi pada suhu dari 750 °C sampai 800 °C

(1380 °F - 1470 °F), dengan reaksi berikut:

4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O

Secara kimia, keberadaan amonia di dalam air dapat sebagai gas amonia terlarut

(NH3) dan ion amonium (NH4+), maka total amonia dalam air adalah jumlah dari

NH3 ditambah NH4+. Bentuk yang paling dominan ditentukan oleh pH dan suhu

air, reaksi antara kedua bentuk tersebut ditunjukkan oleh reaksi berikut:

NH3 + H2O ↔ NH4+ + OH

-

Di dalam air permukaan dan air tanah yang cukup banyak mengandung oksigen,

amonia dapat mengalami nitrifikasi oleh aktifitas mikroorganisme, yaitu proses

oksidasi amonia menjadi nitrat oleh bantuan bakteri Nitrosomonas dan bakteri

Nitrobacter.

2NH3 +3O2 2HNO2 + 2H2O + Energi

2NO2- + O2 2NO3

- + Energi

Reaksi ammonolisis merupakan proses aminasi menggunakan amonia (NH3).

Aminasi adalah proses memperkenalkan gugus amino (-NH2) menjadi senyawa

organik seperti, misalnya :

C6H5OH + NH3 C6H5NH2 + H2O

HgCl2 + 2NH3 Hg(NH2)Cl + NH4Cl

(Widiasih, 2013).

3.3.2 Asam Nitrat

a. Sifat Fisika

Rumus molekul : HNO3

Wujud zat : Cairan jernih-kuning

HNO3 fuming : merah coklat

Berat Molekul : 63,02 g/mol

Titik leleh : - 42 °C

Titik didih : 86 °C

Berat jenis : 1,50269 g/ml (25 °C)

Berat jenis uap : 1,01g/ml (udara = 1)

Nitrosomonas

Nitrobacter

17

pH : 1

Tekanan uap : 62 mmHg (25 °C)

Viskositas : 0,761 Cp (25 °C)

Kelarutan dalam air : larut dan melepaskan panas

(Lembar Data Keselamatan Bahan PT BBRI).

b. Sifat Kimia

Produksi HNO3 dilakukan dengan proses Oswald, terdiri dari 3 langkah reaksi

dengan bahan utama amonia dan gas oksigen, yaitu:

4NH3(g) + 5O2(g) ↔ 4NO(g) + 6H2O(l)

2NO(g) + O2(g) ↔ 2NO2(g)

3NO2(g) + H2O(l) ↔ 2HNO3(aq) + NO(g)

Asam nitrat juga terbentuk dari nitrat oksida yang dioksidasi menjadi nitrogen

dioksida oleh udara atmosfer. Gas didinginkan pada 50 °C kemudian diserap air

dan udara, reaksinya adalah sebagai berikut:

2NO + O2 2NO2 2HNO3

Asam nitrat tidak stabil terhadap panas dan cahaya matahari dan akan terurai

sebagai berikut :

4HNO3 4NO2 + 2H2O + O2

Larutan asam nitrat pekat berwarna kuning yang berasal dari warna NO2

terlarut. Untuk mengurangi penguraian asam nitrat ini, maka asam nitrat

disimpan dalam botol berwarna coklat.

Nitrasi, yaitu reaksi antara asam nitrat dengan gliserin membentuk nitrogliserin.

C3H5(OH)3 + 3HNO3 C3H5(ONO2)3 + 3H2O

Campuran 1 bagian asam nitrat dan asam klorida disebut aqua regia atau air raja.

(Widiasih, 2013).

3.3.3 Amonium Nitrat

a. Sifat Fisika

Rumus Molekul : NH4NO3

Bentuk dan warna : Cairan bening hampir tidak berwarna

(135 - 140 °C)

H2O

O

18

Bau : Berbau seperti amonia lemah

Berat molekul : 80,04 g/mol

Tekanan uap : 2,3 kPa (20 °C)

Titik didih : 142 °C (101,3 kPa)

Titik kristalisasi : 88 °C untuk 88% solution

Suhu dekomposisi : 210 °C

pH larutan 1% : 4,5 - 6,0

Berat jenis : 1,36 g/ml (120 °C, 88% solution)

Kelarutan dalam air : 366 g/ 100 g (35 °C)

(Lembar Data Keselamatan Bahan PT BBRI).

b. Sifat Kimia

Amonium nitrat merupakan oksidator kuat

Bila amonium nitrat kering dipanaskan antara 170 °C (titik leleh) dan sekitar

250 °C, terjadi reaksi eksotermik sebagai berikut :

4NH4NO3 2NO2 +8H2O + 3N2

Reaksi eksotermis dapat terjadi bila gas nitrogen dioksida tidak diloloskan

secara bebas

NH4NO3 + 2NO2 N2 + 2HNO3 + H2O

Pada suhu 250 °C terbentuk asam nitrat dan amonia dengan reaksi endotermis

NH4NO3 HNO3 + NH3

Dekomposisi eksplosif dari ammonium nitrat dapat digambarkan reaksi dibawah

ini:

2NH4NO3 2N2 + O2 + 4H2O

(Widiasih, 2013).

3.4 Proses Pembuatan Amonium Nitrat

Sampai saat ini dikenal 4 proses pembuatan Amonium Nitrat yaitu Proses Grainer,

Proses Prilling, Proses Stengel dan Proses Uhde.

19

3.4.1 Proses Grainer

Proses ini merupakan proses yang sudah tua dan jarang digunakan lagi. Pada proses ini

pemekatan konsentrasi dilakukan di evaporator terbuka (panci tinggi), sehingga

konsentrasi larutan mencapai 98 - 98,5% berat pada suhu 150 - 155 °C. Kristalisasi

dilakukan pada Graining Kettle dimana larutan panas diaduk, sampai kristal yang

terbentuk mengandung 0,1% berat moisture. Proses ini mahal dan berbahaya, serta butir

yang dihasilkan terlalu kecil untuk digunakan sebagai pupuk walaupun cocok untuk

amunisi (Widiasih, 2013).

3.4.2 Proses Prilling

Gas amonia dan asam nitrat direaksikan dalam reaktor yang disebut vessel neutralizing

under agitation dari stainless steel. Kontak antar material menyebabkan larutan panas

dan konsentrasinya 85%. Hampir semua larutan netral dipompa ke vacuum evaporator

dan dipekatkan sampai 95%. Larutan amonium nitrat panas (125 – 140 °C) kemudian

dipompa ke atas spray tower atau prilling tower dengan ketinggian 60 meter, dimana

keluar melalui spray head. Dari bawah prilling tower di alirkan udara, bahan mengeras

menjadi pelet bulat kecil (disebut prills) seukuran gotri. Partikel disaring, dikeringkan

lebih lanjut dan kemudian ditaburi dengan clay untuk meminimalkan kecenderungan

penggumpalan. Partikel besar dan kecil dipisahkan di akhir screening, dilarutkan

kembali dan dikembalikan ke reaktor (Widiasih, 2013).

3.4.3 Proses Uhde

Proses ini merupakan alternatif yang sangat populer karena mempunyai biaya investasi

yang paling rendah. Proses Uhde ini dilakukan dengan mereaksikan gas amonia dan

asam nitrat di dalam bubbling reactor dengan reaksi netralisasi pada suhu mendekati

200 °C dan tekanan 4 - 5 bar (Widiasih, 2013).

20

3.5 Deskripsi Proses Pembuatan Ammonium Nitrate Solution di PT Black

Bear Resources Indonesia

3.5.1 Deskripsi Proses Nitric Acid

Nitric acid diproduksi dengan menggunakan proses Oswald, yaitu proses oksidasi

amonia (NH3 + O2). Proses Oswald ini dipelopori oleh Wilhelm Oswald sejak tahun

1901. Proses ini dilakukan dengan mengkonversi amonia menjadi asam nitrat melalui

oksidasi dengan menggunakan katalis platina.

Bahan baku yang digunakan dalam pembuatan nitric acid yaitu amonia dan oksigen.

Amonia yang digunakan berasal dari PT Pupuk Kalimantan Timur. Amonia dari PT

Pupuk Kaltim yang dalam bentuk cair terlebih dahulu di vapourkan di Ammonia

Vaporizer. Amonia cair di vaporkan di Ammonia Vaporizer dengan menggunakan Fresh

Steam lalu difilter di cloth filter dan sintered filter untuk menghilangkan pengotor

(seperti oli, minyak dan karat) sebelum masuk ke Gas Mixer. Sedangkan O2 diambil

dari udara di lingkungan lalu di kompresi di Demag Compressor. Udara bertekanan

tersebut lalu di filter di Process Air Filter lalu di panaskan di Process Air Heater.

Kemudian amonia dan udara dicampurkan didalam Gas Mixer. Hasil pencampuran

tersebut di alirkan menuju ke Converter yang berisi katalis Platinum - Rhodium, tempat

dimana terjadinya reaksi oksidasi NH3 dengan O2 dari udara.

Hasil reaksi antara NH3 dan O2 kemudian disebut Process Gas dan reaksi ini

menghasilkan panas (reaksi eksotermis) sehingga Process Gas perlu didinginkan secara

bertahap. Process Gas dari Converter kemudian masuk ke Tail Gas Reheater (TGR). Di

dalam TGR ini terjadi perpindahan panas antara Process Gas dan Tail Gas (gas - gas

yang tidak terserap di dalam Main Absorption Column dan High Efficiency Absorption

Column).

Setelah dari TGR, Process Gas kemudian dialirkan ke Proces Air Heater (PAH) untuk

memanaskan Process Air dari Compressor sebelum masuk ke dalam Gas Mixer.

Process Gas dari PAH, kemudian dipakai untuk menghasilkan steam di dalam Waste

Heat Exchanger (WHE).

21

Setelah dari WHE, Process Gas kemudian masuk ke Platinum Filter untuk

menghilangkan debu Platinum yang terbawa oleh Process Gas sebelum dialirkan ke

Tail Gas Preheater (TGP). Pada TGP terjadi perpindahan panas antara Process Gas

dengan Tail Gas.

Dari TGP, Process Gas kemudian dialirkan ke dalam Cooler Condenser A yang

berfungsi mengkondensasikan Process Gas. Pada cooler condenser A telah terbentuk

weak nitric acid. Sisa gas yang tidak terkondensasi masuk ke Cooler Condenser B

melalui Bend. Process Gas yang di kondensasi di Cooler Condenser B yang terhubung

langsung dengan Acid Separator untuk weak nitric acid yang terbentuk dengan Process

Gas yang tidak terkondensasi.

Weak nitric acid dari Acid Separator dan Cooler Condenser A kemudian masuk ke

dalam Main Absorption Column pada tray ke 10. Sedangkan Process Gas dari Acid

Separator masuk melalui bottom Main Absorption Column. Di dalam Main Absorption

Column kemudian dihasilkan Nitric Acid dengan konsentrasi 56%. Nitric Acid yang

dihasilkan kemudian disimpan di Nitric Acid Tank. Sedangkan Process Gas yang tidak

membentuk nitric acid yang keluar dari Main Absorption Column yang disebut Tail

Gas, masuk ke High Eficiency Absorption Column untuk di absorbs dengan air demin

dan Contaminan Condensate lalu diumpankan lagi ke Main Absorption Column.

Sedangkan Tail Gas yang tidak terlarut diumpankan ke Mist Separator untuk

memisahkan asam dari Tail Gas. Tail Gas dari Mist Separator masuk ke Tail Gas

Tempering Heater (TGTH) dimana Tail Gas dipanaskan sampai temperatur di atas

Boiling Point Nitric Acid. Selanjutnya Tail Gas dipanaskan secara counter current

dengan Process Gas yang dihasilkan dari Converter. Energi panas dari Tail Gas ini

dimanfaatkan sebagai penggerak Turbine sebelum dibuang ke atmosfer.

3.5.2 Deskripsi Proses Ammonium Nitrate Solution

Ammonium nitrate solution diproduksi dengan menggunakan proses netralisasi vakum

KRUPP - UHDE yaitu proses netralisasi nitric acid dengan tekanan vakum pada pH

rendah.

22

Ammonium nitrate solution dibentuk oleh reaksi dari nitric acid dan amonia. Amonia

dalam bentuk cair pertama kali harus diuapkan dan dikeringkan di ammonia vaporizer

atau superheater, setelah itu amonia dalam bentuk gas dialirkan ke Knock Out Pot (K.O

Pot) untuk menghilangkan kotoran yang terdapat pada amonia (seperti oli). Setelah

amonia bebas dari kotoran, amonia gas kemudian diumpankan ke reaktor 1 (Neutralizer

1). Di dalam reaktor 1 amonia dan nitric acid direaksikan dengan rasio stoikiometri

yaitu 1 : 3,7, sesuai reaksi di bawah ini:

NH3 + HNO3 NH4NO3

17 63 80

HNO3 / NH3 = 1 : 3,7

Ammonium Nitrate Solution yang terbentuk pada Reactor Neutralizer 1 kemudian

dialirkan ke Vapour Separator untuk memisahkan Ammonium Nitrate Solution dari gas-

gas yang terdapat pada Ammonium Nitrate Solution (contaminated steam).

Contaminated steam dan mengalir ke Process Condenser untuk dikondensasi dan

didinginkan dengan menggunakan cooling water. Sebagian besar Ammonium Nitrate

Solution di sirkulasikan kembali ke Reactor Neutralizer 1 dengan Ammonium Nitrate

Recirculation Pump. Sebagian Ammonium Nitrate Solution dari Vapour Separator

kemudian dialirkan ke Reactor Neutralizer 2 untuk dinaikan pH -nya hingga 4,5.

Setelah dari neutralizer 2, produk berupa Ammonium nitrate solution dengan

konsentrasi 82 - 85% kemudian dialirkan ke AN Holding Tank, New ANSOL A dan B.

3.6 Diagram Blok Proses

Adapun diagram blok proses pembuatan Nitric Acid dan Ammonium Nitrate Solution

dapat dilihat pada gambar 3.1 dan 3.2.

23

Gambar 3.1 Diagram Blok Proses Pembuatan Nitric Acid

Gambar 3.2 Diagram Blok Proses Pembuatan Ammonium Nitrate Plant

Ammonia

Vaporizer Mixer Converter Tail Gas

Reheater

Waste Heat

Exchanger

Process Air

Heater

Platinum

Filter Tail Gas

Preheater

Cooler

Condenser A

Main

Absorption

Column

High Efficient

Absorption

Column

Cooler

Condenser B

NA Storage

Tank

Ammonia

liquid

Process

Air

Ammonia

Vaporizer Neutralizer 1 Vapor

Separator

HEA

Contaminated

Condensate

Feed Tank

HEA Column

AN Tank

Start-Up

Neutralizer 2

Acid

Preheater

Contaminated

Condensate

Cooler

Contaminated

Condensate

Tank

NA Storage

Tank Process

Condenser

Ammonia

liquid

New

ANSOL

Tank B

AN Holding

Tank

New

ANSOL

Tank A

Nitric

Acid

24

BAB IV

TUGAS YANG DILAKSANAKAN SAAT PRAKTIK KERJA

LAPANGAN

4.1 Tugas Umum Deskripsi Proses Per - unit Operasi

4.1.1 Nitric Acid Plant

a. Ammonia Burn Tank (NA-FA301 / AN-FB301)

Ammonia Burn Tank merupakan tempat penyimpanan sementara (Buffer

Storage) dan mengatur kondisi amonia pada temperatur dan tekanan yang

diinginkan sebelum masuk ke Ammonium Vaporizer. Setelah kondisi operasi

(suhu dan tekanan) telah dicapai, amonia tersebut kemudian dialirkan masing -

masing ke Nitric Acid Plant dan Ammonium Nitrate Plant.

Ammonia Burn Tank terdiri dari 2 unit yaitu untuk Burn Tank Nitric Acid Plant

(NA-FA301) berkapasitas 34 m3 dan Burn Tank Ammonium Nitrate Plant (AN-

FB301) berkapasitas 30 m3. Amonia dari PT Pupuk Kalimantan Timur dengan

tekanan 25 bar g dialirkan ke Burn Tank NA-FA301 / AN-FB301. Sebelum

masuk ke Burn Tank, tekanan amonia telah dikondisikan menjadi 12,5 bar g

dengan temperatur sebesar 32,4 °C dengan menggunakan shell and tube

exchanger.

b. Ammonia Vaporizer (01W1101)

Ammonia Vaporizer berfungsi untuk mengubah fasa amonia cair menjadi gas

dengan menggunakan panas steam. Ammonia vaporizer yang digunakan

berbentuk Shell and Coil Heat Exchanger. Shell side terbuat dari bahan Carbon

Steel dengan 2 helical coil berupa Steinless Steel. Amonia dengan tekanan 12,5

bar g dan temperatur 32,4 °C masuk kedalam shell side dan bertukar panas

dengan steam yang masuk melalui coil. Steam yang digunakan untuk pemanasan

mempunyai tekanan 16 bar g temperatur 200 °C. Gas amonia yang keluar dari

Ammonia Vaporizer bertekanan 12,5 bar g dan temperatur 65,5 °C. Temperatur

25

amonia meningkat menjadi 110 °C akibat pemanasan oleh steam tracing

sebelum masuk kedalam gas mixer (01T1101).

Menghitung laju alir Nitric Acid :

Basis desain 163 ton/hari (basis 100%)

Basis NH3

Misalkan laju alir pada keluaran filter amonia = 1276 kg/jam, maka laju alir

Nitric Acid :

c. Ammonia Gas Filter (01F1102A / 01F1102B)

Ammonia Gas Filter berfungsi untuk menyaring gas amonia dari Ammonia

Vaporizer dari kotoran - kotoran berupa logam, karat, minyak, debu dan bahan

pengotor lainnya sebelum dicampur dengan udara proses. Penyaringan amonia

dilakukan dengan menggunakan 2 alat yaitu, Ammonia Cloth Filter (01F1102A)

dan Sintered Metal Filter (01F1102B). Kondisi operasi feed Ammonia Filter

Cloth yaitu 12,5 bar g dan 65,5 °C dan kondisi operasi outputnya yaitu 12,3 bar

g dan 110 °C dimana temperatur meningkat menjadi 110 °C akibat pemanasan

oleh steam tracing yang kemudian masuk ke sintered metal filter dengan kondisi

operasi outputnya yaitu 12 bar g dan 110 °C.

d. Demag Compressor System (01V1101)

Demag Compressor System berfungsi untuk mengkompresi udara yang diambil

dari lingkungan untuk kebutuhan Process Air, Cooling Air dan Bleaching Air.

Compressor System terdiri dari 4 tahapan Turbo - compressor yang digerakkan

oleh motor dan Hot Gas turbine yang memberikan daya 2,7 MW. Total daya

yang dibutuhkan Compressor adalah 3,9 MW. Turbo - compressor mempunyai 3

intercooler untuk mendinginkan udara setelah melewati tahap pertama, kedua

dan ketiga kompresi. Minyak untuk pelumasan dan kontrol hidraulik dijaga

26

tekanannya pada masing - masing 55 psi g dan 110 psi g di temperatur maksimal

48 °C.

Udara dengan tekanan 1 bar g dan temperature 35 °C (temperatur udara ambien)

di filter 2 tahap di sebuah Suction Air Filter yang mengandung 2 Band Filters di

tahap pertama dan 8 Pocket Filters di tahap kedua. Kemudian udara masuk ke

Compresor 4 tahap dimana setelah dikompresi di setiap tahap, udara akan di

dinginkan di 3 intercooler kecuali di tahap ke 4. Udara yang telah dikompresi

bertekanan 8,4 bar g dengan temperatur 140 °C. Cooling Water yang masuk

kedalam setiap intercooler mempunyai temperatur 34 °C dengan tekanan 4 bar

g.

Compresed Air dengan laju alir 33.000 NM3/h yang meninggalkan Turbo-

compressor dibagi untuk 4 aliran yaitu:

a. 24.438 NM3/h sebagai Process Air ke Process Air Filter (01F1103),

b. 5.860 NM3/h sebagai Cooling Air ke turbin, dan

c. Sekitar 3.000 NM3/h sebagai Bleaching Air ke Absorbtion Column (01K1101 A)

dan Air Lift.

e. Process Air Filter (01F1103)

Process Air Filter adalah vessel yang terbuat dari Stainless Steel yang berisi 8

pleated sintered metal ‘cylinders’ yang digunakan untuk menyaring karat,

minyak dan sisa kotoran pada Process Air yang menuju Converter.

Process Air yang masuk ke dalam filter bertekanan 8,4 bar g dengan temperatur

140 °C dan Process Air bersih yang sudah di filter bertekanan 8,3 bar g dengan

temperatur 140 °C. Process Air ini kemudian diumpankan ke Process Air

Heater.

f. Process Air Heater (01W1102)

Process Air Heater merupakan alat penukar panas yang terbuat dari Stainless

Steel yang berbentuk Shell and Tube. Pertukaran panas yang terjadi yaitu antara

27

Process Air yang akan dipanaskan oleh Proses Gas. Process Air mengalir pada

Shell - side dan Process Gas melewati Tube - side secara counter - current.

Process Air yang keluar dari dari Process Air Heater mempunyai temperatur

280 °C dengan tekanan 8,3 bar g.

g. Gas Mixer (01T1101)

Gas Mixer berfungsi untuk mencampurkan gas amonia dengan Process Air.

Pada Gas Mixer terdapat filter berupa Ni - Chrome steel mesh yang berguna

untuk menghilangkan kontaminan yang merugikan seperti :

a. Minyak, karat atau pengotor yang menjadi racun katalis

b. Kontaminan yang akan bereaksi dan mengakibatkan temperatur meningkat

sebelum reaksi dan akan menguraikan amonia di aliran proses.

Gas amonia masuk kedalam Gas Mixer dengan tekanan 12 bar g dan temperatur

110 °C dicampurkan dengan Process Air bertekanan 8,3 bar g dan temperatur

280 °C. Campuran gas amonia dan Process Air selanjutnya disebut Process Gas

bertekanan 8,3 bar g dan temperatur 270 °C.

h. Converter

Converter berfungsi untuk mengoksidasi gas amonia dengan oksigen dari

Process Air dengan bantuan katalis Platinum - Rhodium dengan temperatur 900-

925 °C. Rasio amonia dan udara proses mengandung 10,5% volume (6,0% berat

ammonia). Batas maksimal agar tidak terjadi ledakan untuk ratio NH3/udara

proses adalah 12% volume pada tekanan operasi.

Hasil reaksi dipengaruhi oleh temperatur dan tekanan pada saat operasi. Pada

temperatur 850 °C dan tekanan rendah, N2O terbentuk. Pada temperatur 900 -

925 °C, NO dan NO2 terbentuk. Pada temperatur ˃950 °C, N2O4 terbentuk.

Semua reaksi ini sangat eksotermis. NO dan NO2 merupakan hasil reaksi yang

diinginkan untuk pembentukan Nitric Acid. Oleh sebab itu temperatur operasi

dijaga 900 – 925 °C pada tekanan operasi untuk mendapatkan hasil reaksi

berupa NO dan NO2.

28

Reaksi yang terjadi didalam Converter adalah:

a. 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O +216.600 cal

b. 4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O +302.700 cal

c. 4NH3 + 6NO → 2N2 + 6H2O +431.900 cal

Reaksi tersebut di atas merupakan reaksi eksotermis (reaksi yang menghasilkan

panas), sehingga Process Gas perlu didinginkan secara bertahap agar sebagian

Process Gas dapat dikondensasi untuk dapat diserap di dalam Unit Absorpsi.

i. Tail Gas Reheater (TGR / 01A1101)

Tail Gas Reheater (TGR) merupakan alat penukar panas tipe jacket shell dan

tube yang terbuat dari Stainless Steel. Tube pada Tail Gas Reheater berbentuk U

- Tube yang terletak dibawa katalis Converter. TGR berfungsi untuk mengambil

panas reaksi dari Process Gas dengan menggunakan Tail Gas. Tail gas adalah

gas - gas yang tidak terserap di dalam Main Absorption Column (01K1101A)

dan High Efficiency Absorption Column (01K1101B). Tail gas mengandung gas

- gas N2, uap H2O, O2, dan NO + NO2 ≤ 1000 ppm.

Process Gas dengan temperatur 925 °C tekanan 8,2 bar g keluar dari Converter

lalu masuk ke dalam Tail Gas Reheater melalui shell side. Di dalam TGR ini

terjadi perpindahan panas antara Process Gas yang melewati shell side dan Tail

Gas yang masuk melalui jacket kemudian melalui U - tube side. Tail gas yang

masuk kedalam TGR melalui jacket mempunyai temperatur 170 °C dan tekanan

6,1 bar g. Pada pertukaran panas ini temperatur Process Gas turun dari 925 oC

menjadi 610 oC pada tekanan 8,1 bar g, sedangkan temperatur tail gas naik dari

170 oC ke 242

oC (saat melalui jacket) kemudian naik lagi menjadi 600

oC pada

tekanan 6,0 bar g (saat melalui U - tube side). Tail gas keluar dari TGR

digunakan energi panasnya untuk penggerak Turbine.

Dari TGR, Process Gas dialirkan ke Proces Air Heater (PAH / 01W1102).

Proces Air Heater (PAH / 01W1102) berfungsi untuk memanaskan Process Air

dari Compressor dari 140 oC menjadi 280

oC sebelum masuk ke dalam Gas

29

Mixer. Sementara itu Process Gas yang keluar dari Process Air Heater

mempunyai temperatur 610 °C dengan tekanan 8,1 bar g.

j. Waste Heat Exchanger (01W1103)

Waste Heat Exchanger merupakan alat penukar panas tipe shell and tube dari

bahan stainless steel untuk pembangkit steam (steam generator). Generator ini

mampu memproduksi steam sebanyak 3,75 - 4,0 ton/h pada tekanan 16 bar g.

Process Gas yang keluar dari Process Air Heater (PAH / 01W1102) akan

bertukar panas dengan Boiler Feed Water untuk memproduksi steam. Process

Gas yang masuk melalui tube side mula - mula mempunyai temperatur 560 °C

dengan tekanan 8,1 bar g. Setelah panas Process Gas diambil oleh Boiler Feed

Water yang melewati shell side, temperatur process gas akan menurun sampai

230 °C dengan tekanan 8,0 bar g.

k. Platinum Filter (01F1104)

Platinum Filter terbuat dari bahan stainless steel dengan tipe cartridge yang

digunakan untuk menyaring katalis Platinum yang kemungkinan terdapat pada

Process Gas. Cartridge yang digunakan berbentuk silinder mengandung lapisan

serat kaca (glass fibre). Glass Fibre pada cartridge akan dilepas dan dikirim ke

pabrik katalis untuk menghilangkan debu platinum setelah pemakaian 90 hari.

Waktu optimal pemakaian platinum filter adalah ± 90 hari, jika lebih dari 90 hari

maka kinerja platinum filter akan berkurang dan tidak optimal.

Process Gas yang membawa katalis Platinum masuk kedalam Platinum Filter

bertekanan 8,0 bar g dan temperatur 230 °C. Setelah melewati cartridge,

Process Gas yang meninggalkan Platinum Filter mempunyai tekanan 7,5 bar g

(pressure drop platinum filter optimum kurang dari 1 bar) dan temperatur 230 °C

lalu diumpankan ke Tail Gas Preheater.

30

l. Tail Gas Preheater (01W1104)

Tail Gas Preheater merupakan alat penukar panas tipe shell and tube berbahan

stainless steel. Tail Gas Preheater berfungsi untuk mengambil panas Process

Gas dengan Tail Gas yang akan masuk kedalam Tail Gas Reheater. Proses

pertukaran panas ini memakai prinsip aliran secara counter - current

(berlawanan arah) dengan Process Gas dari Platinum Filter masuk melalui tube

side dari top vessel dan Tail Gas melalui shell side dari bottom vessel.

Process Gas dari Platinum Filter masuk kedalam Tail Gas Preheater pada

tekanan 7,5 bar g dengan temperatur 230 °C melewati tube side bertukar panas

dengan Tail Gas yang masuk melalui shell side dengan tekanan 6,1 bar g dan

temperatur 80 °C. Process Gas yang keluar dari Tail Gas Preheater mempunyai

temperatur 185 °C dengan tekanan 7,3 bar g untuk diumpankan ke Cooler

Condenser A. Sedangkan Tail Gas yang keluar dari Tail Gas Preheater

mempunyai temperatur 170 °C dan tekanan 6,1 bar g lalu diumpankan ke Tail

Gas Reheater.

m. Cooler condensers A/B (01W1105 A / 01W1105 B)

Cooler Condensor A/B adalah alat penukar panas tipe shell and tube yang

berfungsi untuk mengkondensasikan Process Gas menjadi Nitric Acid. Di

Cooler Condenser A, aliran Process Gas pada tube side dan aliran cooling water

counter-current pada shell side.

Pada Cooler Condenser A, Process Gas yang masuk dengan temperatur 185 °C

dan tekanan 7,3 bar g dikondensasi dengan cooling water dengan temperatur 36

°C dan tekanan 3,0 bar g menghasilkan kondensat asam lemah (konsentrasi

asam 40%) dengan temperatur 40 °C dengan tekanan 5,7 bar g. Asam lemah dari

Cooler Condenser A lalu diumpankan ke Main Absorption Column dengan Air-

Lift. Sedangkan Process Gas yang belum terkondensasi mempunyai temperatur

58 °C dengan tekanan 6,5 bar g akan menuju Cooler Condenser B. Sedangkan

Cooling water yang meninggalkan Cooler Condenser A mempunyai temperatur

57 °C dan tekanan 2,0 bar g.

31

Process Gas yang belum terkondensasi akan mengalir melalui bend berupa pipa

penghubung antara Cooler Condenser A dan Cooler Condenser B. Pada Bend

memungkinkan konversi semua NO dan NO2 yang berupa gas akan membentuk

weak nitric acid. Konversi ini akan terbentuk pada Process Gas temperatur

rendah setelah pendinginan pada temperatur 40 °C di Cooler Condenser A.

Temperatur di Bend berkisar 40 °C – 58 °C.

Process Gas dengan temperatur 58 °C dan tekanan 6,5 bar g yang masuk

kedalam Cooler Condenser B akan dikondensasikan lagi dengan Cooling Water.

Cooler Condenser B terhubung langsung dengan Acid Separator untuk

memisahkan Process Gas yang terkondensasi menjadi asam lemah dengan

Process Gas yang belum terkondensasi.

n. Acid Separator (01B1102)

Acid Separator adalah vessel yang terbuat dari Stainless Steel untuk

memisahkan asam lemah dari Process Gas yang meninggalkan Cooler

Condenser B sebelum masuk ke Main Absorbtion Column. Process Gas yang

dari Cooler Condenser B mempunyai temperatur 40 °C dengan tekanan 6,5 bar g

masuk ke Acid Separator untuk memisahkan weak nitric acid dari Process Gas.

Weak nitric acid dari Acid Separator yang mempunyai temperatur 40 °C dengan

tekanan 6,3 bar akan dicampurkan dengan weak nitric acid dari Cooler

Condenser A ke Air - Lift untuk didorong oleh udara ke Main Absorbtion

Column di tray ke 10. Process Gas yang masih mengandung weak nitric acid

akan dialirkan masuk ke Main Absorption Coloum pada bottom Main

Absorbtion Column. Process Gas ini mempunyai temperatur 40 °C dengan

tekanan 6,3 bar g.

o. Main Absorption Column (01K1101 A)

Main Absorption Column merupakan Stainless Steel Tower dengan tipe Bubble-

cap Plate. Column ini mempunyai 35 trays dengan tipe Bubble - cap dan 2

Bleacher trays pada bagian bawah untuk mendistribusikan Bleaching Air yang

berfungsi untuk menghilangkan gas terlarut dari Nitric Acid yang akan membuat

32

warna produk menjadi kuning gelap. Bleaching ini menggunakan Compressed

Bleaching Air pada temperatur 140 °C dan tekanan 8,4 bar g.

Weak Nitric Acid dari Cooler Condenser A dan Acid Separator masuk ke Main

Absorption Column di tray ke 10 bercampur dengan asam lemah dari HEA

Column yang masuk melalui top Main Absorption Column lalu mengabsorpsi

NO2 dan sisa NO yang masuk dari Bottom Column. Process Gas pada

temperatur 40 °C dan tekanan 6,3 bar g g dari bottom akan melewati setiap tray

dan Weak Nitric Acid akan turun dari top column.

Proses Absorpsi NO2 dan sisa NO dengan Weak Nitric Acid bersifat eksotermis.

Proses absorpsi ini dilakukan pada temperatur rendah. Sehingga column

mempunyai 6 Cooling Water coils pada setiap tray kecuali pada bagian paling

atas absorbs terdapat 4 coils karena proses absorbsi NO2 dan sisa NO lebih

banyak terjadi di tray - tray selain tray paling atas. Cooling water yang masuk ke

setiap coil mempunyai temperatur 36 °C dan tekanan 4,0 bar g.

Reaksi yang terjadi di Main Absorption Column adalah:

2NO + O2 ↔ 2NO2

3NO2 + H2O ↔ 2HNO3 + NO

Nitric Acid pada bottom column mempunyai konsentrasi 56% dengan temperatur

40 °C dan tekanan 6,2 bar g akan disimpan di Nitric Acid Tank. Process Gas

(lean tail gas ) yang lolos pada top Main Absorption Column dengan temperatur

34 °C dan tekanan 6,2 bar g akan diumpankan ke bottom High Efficiency

Absorption Column (HEA Column).

p. High Efficiency Absorption Column (HEA Column) (01K1101 B)

High Efficiency Absorption Column (HEA Column) adalah column absorption

dengan 7 trays Sieve-plate yang berfungsi untuk mengurangi NOx (NO+NO2)

dari Lean Tail Gas dari Main Absorbtion Column yang masuk melalui bottom

HEA Column. Lean Tail Gas ini akan diabsorbsi oleh demineralized water atau

33

Low pH Contaminated Condensate dengan temperatur 35 °C dan tekanan 7 bar

g sebagai umpan di top HEA Column.

HEA Column terdiri dari 7 sieve-plate dan 1 tray pada bagian atas sebagai

pendistribusi air yang diumpankan di top HEA Column. HEA Column juga

mempunyai Cooling Water Coils dibawah setiap Sieve-plate untuk menurunkan

suhu reaksi absorbs NO dan NO2 pada Lean Tail Gas. HEA Column

memungkinkan NOx content pada Tail Gas yang dikeluarkan kurang dari 1000

ppm. Tail gas yang keluar mempunyai temperatur 34°C dan tekanan 6,1 bar g g.

Sedangkan asam lemah yang mempunyai temperatur 34°C dengan tekanan 6,1

bar g hasil absorbs NO2 oleh demineralized water atau Low pH Contaminated

Condensate diumpankan ke top Main Absorption Column.

q. Mist Separator (01B1103)

Mist Separator adalah tangki Stainless Steel yang mempunyai Demister pad

yang berfungsi untuk memisahkan asam lemah yang masih terkandung dalam

Tail gas dari HEA Column. Tail Gas dari HEA Column masuk ke Mist Separator

dan mengalir melewati Demister pad sebelum keluar dari top vessel. Sedikit

asam akan dialirkan ke Acid Sump Tank. Pada Mist Separator tidak ada

perubahan tekanan dan temperatur.

r. Tail Gas Tempering Heater (TGTH) (01W1106)

Tail Gas Tempering Heater adalah alat penukar panas tipe shell and tube dengan

SS tubes untuk memanaskan Tail Gas dari 34°C ke atas boiling point dari Nitric

Acid pada tekanan 6,1 bar g dengan menggunakan media pemanas steam. Hal ini

dilakukan karena Nitric Acid pada Boiling point bersifat sangat korosif terhadap

Stainless Steel.

Tail Gas dengan temperatur 34°C dengan tekanan 6,1 bar g masuk dari top

vessel melalui tube side dan steam dengan bertekanan 16 bar g masuk melalui

shell side pada top vessel. Tail Gas dipanaskan hingga temperatur 80°C lalu

masuk kedalam Tail Gas Preheater.

34

s. Turbine

Gas panas dengan temperatur dan tekanan tinggi digunakan untuk

menggerakkan turbin dan mengubahnya menjadi energi mekanis sebesar 2,7

MW untuk digunakan di Compressor. Tail Gas dari Tail Gas Reheater dengan

temperatur 600°C dengan tekanan 6 bar g dicampur udara dari Compressor

dengan temperatur 140°C dengan tekanan 8,4 bar g sebelum memasuki Turbin.

Turbin akan digerakkan oleh gas panas sisa dari Nitric Acid Plant saat

beroperasi. Tekanan gas panas yang akan diumpankan ke Turbin sebesar 6 bar g

dengan temperature 580°C. Sisa Tail Gas yang bertekanan 0,98 bar g dengan

temperatur 300°C akan di buang ke atmosfer melewati Exhaust Stack.

t. Exhaust Stack (01A1102)

Exhaust Stack adalah cerobong tinggi yang berfungsi untuk mengeluarkan gas

buang dari turbin ke atmosfer. Gas buang ini akan bercampur dengan udara

sekitar dengan melewati Exhaust Stack Fan yang mendilusi Tail Gas yang

meninggalkan turbin sebanyak 3 kali. Gas emisi pada top Stack mempunyai

temperatur 80°C dan tekanan 1 bar g dengan kandungan NOx kurang dari 300

ppm (0,025%).

4.1.2 Ammonium Nitrate Plant

a. Ammonia Vaporizer (E-10)

Amonia vaporizer merupakan heat exchanger berupa vertical shell and tube

dengan bahan Carbon Steel dimana amonia dievaporasi di dalam sisi shell and

vapour condensing di dalam tube. Amonia yang berasal dari burn tank dengan

tekanan 12,5 bar dan temperatur 30°C terlebih dahulu di turunkan tekanannya

menjadi 6 bar menggunakan valve PV 3100, setelah itu amonia masuk ke dalam

ammonia vapourizer melalui Shell yang di flash kemudian diumpankan ke

ammonia vaporizer. Amonia dalam bentuk liquid dievaporasikan dengan

menggunakan fresh Steam (3,5 bar) saat start up dan proses vapour dari vapour

separator ketika pabrik telah beroperasi.

35

Hasil dari ammonia vaporizer yaitu gas amonia dengan tekanan 6 bar dan suhu

30°C, gas amonia yang tidak teruapkan kemudian dialirkan ke ammonia stripper

untuk dihilangkan kondensat yang terdapat pada gas amonia. Setelah bebas dari

kondensat, gas amonia kemudian dialirkan menuju ke Knock Out Pot (KO Pot)

untuk memisahkan gas amonia dengan kontaminan berupa oil, air atau minyak.

Gas amonia dari KO Pot kemudian diumpankan ke Reaktor 1/ Neutralizer 1.

b. Acid Preheater (31E002)

Acid Preheater adalah alat penukar panas tipe Shell and Tube Stainless Steel

dengan aliran Co-current yang berguna untuk memanaskan Nitric Acid dengan

menggunakan LP Steam (3,5 bar g).

Nitric acid pada NA storage tank memiliki kondisi operasi tekanan 1 bar dan

temperatur 50 °C. Nitric Acid dipompakan ke Acid Preheater untuk dipanaskan

menjadi 60°C. Setiap kenaikan temperatur 5°C acid akan menaikan konsentrasi

AN solution sebanyak 1%. Hal ini terjadi karena semakin tinggi temperatur

asam, temperatur reaksi akan semakin tinggi dan semakin banyak flashing di

Vapor Separator dan akan meningkatkan konsentrasi pada AN solution.

Kondensat yang terbentuk pada acid preheater kemudian dialirkan ke

Contaminated Condensate Tank. Setelah dari Acid Preheater, Nitric Acid

kemudian dialirkan ke Neutralizer 1 untuk direaksikan dengan Amonia.

Temperatur Nitrid Acid yang keluar dari Acid Preheater adalah 60° dengan

tekanan 1 bar g.

d. Reaction Loop

Neutralizer Reactor 1 merupakan reaktor dibagi menjadi 2 bagian, inlet nozzles

untuk reaktan masuk dari bottom dan reaktan yang tercampur dari sirkulasi AN

solution dengan mengunakan Recirculation Pump. Reaktan dan AN solution

naik melalui pipa ke bagian atas reaktor dan mengalir ke Vapor Separator.

Dibagian injeksi Acid ke reaktor terdapat 4 injection nozzle yang terbuat dari

PTFE ( Polytetrafluoroethylene) yang berada di sekeliling bottom perimeter dan

36

dibawah aliran gas amonia untuk mencegah korosi akibat temperatur asam yang

tinggi.

Neutralizer 1 merupakan reaktor yang berbentuk plug flow reactor dengan

kapasitas 240 m3/jam. Reaksi yang terjadi di dalam Neutralizer 1 ini adalah

reaksi antara gas amonia dan Nitric Acid dari Acid Preheater dengan rasio 1 :

3,7. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

NH3 + HNO3 NH4NO3

BM 17 63 80

1 : 3,7

Amonia dan Nitric Acid diumpankan ke dalam reactor 1. Kenyataannya nilai pH

akan tetap berubah-ubah antara daerah asam dan amonia. Untuk mencegah hal

ini reaksi AN dioperasikan dalam kondisi asam pada nilai pH sekitar 1,2-1,5.

Kondisi asam dipilih sehingga mengurangi kelebihan Amonia yang dapat

menguap dari AN solution di Vapour Process. Percampuran reaktan ini

menghasilkan AN solution dengan konsentrasi 60% dengan temperatur 140°C

dan tekanan 2,5 bar g.

Ammonium Nitrate Solution yang telah terbentuk kemudian di alirkan ke vapor

separator untuk memisahkan Ammonium Nitrate Solution dari gas-gas yang

terdapat pada Ammonium Nitrate Solution.

Vapour Separator digunakan untuk menaikkan konsentrasi AN solution dari

70% menjadi 82-85% karena adanya perbedaan tekanan. Didalam vapour

separator terdapat demister berupa Filter Plate untuk menyaring AN solution

yang bercampur dengan uap air yang keluar pada bagian atas Vapour Separator.

Vapour separator bekerja pada tekanan vakum 0,45 bar abs atau -0,55 bar g

(vakum).

Pada inlet nozzle dari vapour separator, Ammonium Nitrat Solution diflash ke

dalam vapour separator dimana contaminanted steam yang terbentuk

37

dipisahkan dari Ammonium Nitrat Solution. Sebagian besar Ammonium Nitrat

Solution disirkulasikan kembali ke reactor Neutralizer 1. Aliran Ammonium

Nitrat Solution diumpankan ke overflow ke dalam Neutralizer Reactor 2 dengan

aliran gravitasi. Contaminated Steam dengan temperatur 80°C dan tekanan 0,55

bar g digunakan untuk vaporasi Amonia di dalam ammonia vaporizer dan

dikondensasikan di Process Condenser.

e. Neutralizer Reaktor 2 (31R002)

Neutralizer Reaktor 2 berfungsi untuk menaikan pH Ammonium Nitrat Solution

dari 1,2-1,5 menjadi 4,5-5,5 dengan menginjeksikan Amonia dari Ammonia

Vaporizer. AN Solution yang memiliki pH 4,5-5,5 dengan temperatur 110°C dan

tekanan 1 bar g di simpan di AN Holding Tank, New ANSOL Tank A dan B.

f. AN Tank Start-up, AN Holding Tank, New ANSOL Tank A dan B

ANSOL Tank berbentuk vertical cylindrical dari Stainless Steel dengan sebuah

steam coil. Terdapat 1 AN Tank sebagai Start Up tank dan 3 Tank sebagai

tempat penyimpan AN Solution. AN Start Up tank digunakan untuk menyimpan

AN solution yang terbentuk saat start up pabrik dan akan disirkulasikan ke

reaction loop. 3 AN Solution Tank digunakan untuk menyimpan produk AN

Solution yang akan di loading untuk kemudian di distribusikan kepada

konsumen (buyer).

g. Process Condenser (31E001)

Process Condenser berbentuk shell and tube exchanger yang terbuat dari

Stainless steel pada shell dan tube-nya dengan kapasitas 5 m3/jam. Cooling

water dari cooling water pumps pada bagian tube dan contaminated steam dari

vapor separator pada bagian shell. Contaminated Steam dari Vapor Separator di

kondensasikan di Process Condenser dengan menggunakan cooling water

secara counter current.

Tekanan contaminated steam yang masuk ke Process Condenser adalah 0,55 bar

g dan temperature 80°C, sedangkan Cooling Water yang masuk ke Process

38

Condenser mempunyai tekanan 3 bar g dan temperature 33°C. Contaminated

steam yang tidak terkondensasi seperti Amonia, masuk ke Steam Ejector. Steam

ejector digerakan dengan menggunakan LP steam lalu didorong menuju mist

separator untuk memisahkan gas-gas dari kondensat yang kemungkinan

terdapat pada zat-zat tersebut. Gas-gas tersebut kemudian dialirkan menuju

udara (atmosfer) sedangkan kondensat yang masih ada dialirkan menuju ke

Contaminated Condensat Tank.

h. Contaminated Condensate Tank (AN-FB202)

Aliran yang masuk pada contaminated condensate tank berasal dari:

a. Process Condenser

b. Ammonia Vaporizer

c. Acid Preheater (biasanya berupa kondensat berupa air yang bersih tanpa

campuran zat lain, kecuali jika terdapat kebocoran pada tube Acid Preheater).

d. Mist Separator

Selain itu, aliran juga masuk dari pump recycle dan Demin water line. Level

pada Contaminated Condensate Tank dijaga dengan minimum level 50%.

Kondensat ini akan dialirkan ke HEA Column Contaminated Condensate Feed

Tank untuk digunakan di HEA Column pada Nitric Acid Plant sebagai absorben

Tail Gas.

4.1.3 Unit Utilitas

a. Sea Water Intake Basin

Sea Water Intake Basin berfungsi untuk menyediakan bahan baku air laut untuk

keperluan air pendingin, bahan baku air proses dan bahan baku Steam. Air laut

masuk sistem melalui sea water intake tanpa filtrasi dan dilakukan injeksi

chlorinasi. Injeksi diharapkan dapat menghambat pertumbuhan algae dan

mikroorganisme yang dapat mengganggu jalannya proses heat transfer pada

exchanger.

39

Air laut dipompa dengan pompa sentrifugal berkapasitas 135 m3/h dengan rate

92 m3/h. Pompa tersebut mendistribusikan air laut dari intake basin ke unit

Desalinasi (22 m3/h), injeksi kimia (0,001 m

3/h), dan Cooling Tower (70 m

3/h).

b. Unit Desalinasi

Unit Desalinasi adalah unit yang berfungsi mengubah air laut menjadi air tawar

dengan menggunakan Reverse Osmosis Unit dari PT Aozora Agung Perkasa.

Prinsip kerja RO adalah proses dimana air dipaksa dengan tekanan melewati

membran semi-berpori. Air lewat melalui membran sedangkan materi dan zat-

zat terlarut akan tertinggal. Ketika tekanan digunakan pada pada larutan

berkonsentrasi, maka air akan dipaksa melewati membran dari bagian

berkonsentrasi tinggi ke bagian yang berkonsentrasi rendah.

Ada 4 faktor utama yang mempengaruhi membran RO:

1. Tekanan : tekanan berlebih dapat merubah atau memadatkan bentuk dari

membran. Pemadatan menyebabkan membran menjadi kurang berpori, sehingga

akan mengurangi produksi dari air.

2. Bakteri : jika dibiarkan berkembang di membran, maka akan memakan bagian

atas lapisan dari membran dan mengurangi kemampuan membran menjadi

garam.

3. Temperatur : temperatur diatas 95°F (maksimum 135°F) harus dihindari karena

akan menjadi masalah di membran terkait struktur dan kecepatan pemadatan dan

tingkat hidrolisis. Laju produksi dari membran akan meningkat dengan

temperatur yang tinggi dan akan turun dengan temperatur yang rendah.

4. Permukaan lapisan atau fouling : permukaan lapisan atau fouling adalah masalah

yang sering dihadapi di RO. Yaitu garam-garam (calcium carbonate, dll) yang

mempercepat di membran. Garam-garam ini akan menyumbat pori-pori dan

saluran, sehingga mengurangi laju produksi air.

Air laut dengan laju alir 22 m3/h dengan tekanan 3 bar, dengan TDS ≈ 36.000

mg/L masuk ke Unit RO di Multi Media Filter (F-101 A/B) lalu ditampung di

Filter Tank (T-104). Setelah itu air laut dipompakan dengan Booster Sea Water

40

Pump (P-100 A/B) lalu diinjeksikan bahan kimia Anti Scale dan Dechlorinasi.

Anti Scale ini bertujuan untuk menghindari kerak pada membran dengan dosis

yang direkomendasikan 5 ppm. Bahan kimia Dechlorinasi diinjeksikan untuk

melindungi membran dari kerusakan bertahap yang disebabkan oleh pengotor

chlorine di air umpan RO. Setelah itu air laut di filter lagi di Sea Water Catridge

Filter (F-102 A/B) yang menyaring partikel dibawah 5 mikron lalu dibuang agar

melindungi membrean RO dan pompa tekanan tinggi. Air umpan dipompakan

dengan Sea Water HP Pump (P-101 A/B) dan Energy Recovery Turbo (PT-101

A/B) untuk meningkatkan tekanan air menjadi 750 psi. Booster tekanan energi

recovery akan menerima energi dari pressure drop di sistem air reject yang

selanjutnya akan digunakan untuk membosster tekanan dari aliran air umpan ke

membran.

Air bertekanan kemudian diumpankan ke membran Sea Water Reverse Osmosis

(SW-101 A/B). 40% dari total umpan akan keluar sebagai hasil RO sementara

60% lainnya keluar sebagai air reject mealui header booster energy recovery.

Setelah itu air laut tersebut diinjeksi Alkali untuk menjaga pH dari air produk

lalu masuk ke Holding Tank (T-101). Air ini akan dikurangi tekanannya dan di

venting ke atmosfer. Selanjutnya tangki ini akan mensuplai air untuk pengolahan

air selanjutnya.

Air payau (Brackish Water) dari Holding Tank dipompakan dengan Brackish

Water Inter Stage Pump (P-102 A/B) lalu diinjeksikan anti scale kemudian di

filter di Brackish Water Catridge Filter (P-102 A/B). Brackish Water kemudian

di pompakan dengan Brackish Water HP Pump (P-103 A/B) menuju Brackish

Water Reverse Osmosis (BW-101 A/B). Setelah itu, Brackish Water yang keluar

dari Brackish Water Reverse Osmosis (BW-101 A/B) di sterilisasi di Ultraviolet

Sterilizer (UV-101) kemudian air produk sebanyak 6,7 m3/h dengan tekanan ˂ 4

bar di tampung di Desalinated Water Tank.

Produk Desalinasi mempunyai spesifikasi sebagai berikut:

- pH : 6,0-7,5

41

- Conductivity : ≤ 40 μmhos

- TDS : ≤ 10 ppm

- Cloride : ˂ 10 ppm

- Fe : ˂ 0,03 ppm

Air Desalinasi ini kemudian didistribusikan untuk:

1. Cooling Water Circuit ( 13, 2 m3/h),

2. Portable Water Tank untuk Sefety Shower dan Control Building (2,8 m3/h),

3. Demineralisasi Unit (5 m3/h), dan

4. Converter Water Tank (1 m3/h)

c. Demineralisasi

Demineralisasi merupakan unit yang berfungsi mengolah air desal dari unit

desalinasi menjadi air bebas mineral di Mix Bed Cation/Anion Exchanger (W-

DU1002 A/B). Ion-ion mineral berupa garam bermuatan positif dan negatif

ditukar dengan ion positif dan negatif pada resin kation dan anion; Kedua resin

ini berada dalam sebuah vesseldan dilewati aliran air yang masih mengandung

garam mineral. Pada unit ini, kandungan mineral akan dijaga serendah mungkin

dengan menjaga parameter konduktivitas air demin produk ˂ 1µS/cm.

Ada 4 faktor yang mempengaruhi kerja resin Mix Bed, yaitu:

1. Tekanan: Tekanan air diperlukan agar aliran dapat melewati susunan media resi

dan pertukaran ion terjadi secara sempurna. Tekanan yang terlalu rendah akan

menyebabkan pertukaran ion berlangsung lebih lama dan menurunkan kualitas

output Mix Bed. Tekanan yang terlalu besar akan menyebabkan media resin

terkikis dan hancur. Tekanan kerja Mix Bed berada pada 2-3,5 bar.

2. Laju Aliran: laju aliran yang sesuai dengan karakterisasi desain bertujuan untuk

menghasilkan output dengan kadar garam mineral yang sangat kecil. Dengan

laju alir yang tepat (5 m3/h), pertukaran ion antara ion-ion positif (kation) dan

ion-ion negatif (anion) dengan garam mineral pada air berlangsung sempurna.

42

3. Temperatur: Temperatur operasi diatas 36°C (maksimal 42°C) akan

menyebabkan proses pertukaran ion berjalan lambat dan resin akan terkikis.

Temperatur normal operasi adalah 33°C.

4. Kadar garam mineral dalam air: Kadar garam mineral yang tinggi menyebabkan

Lifetime (masa aktif) resin akan berkurang. Hal ini disebabkan karena proses

pertukaran ion yang cukup tinggi. Sehingga ion-ion pada resin akan tereduksi

dan tertukar dengan garam mineral pada air. Pada fasa ini, resin menjadi tidak

aktif, utnuk mengaktifasi resin maka resin Mix Bed harus di regenerasi dengan

asam untuk kation (resin ion positif) dan basa untuk anion (resin ion negatif).

Air Desal dipompa dengan menuju Mix Bed Cation/Anion Exchanger (W-

DU1002 A/B) di unit demineralisasi. Proses yang terjadi dalam unit ini adalah

kation dan anion yang terlarut dalam air umpan akan terserap oleh resin secara

bersama-sama. Kation dan anion dalam air desal diikat oleh resin kation dan

resin anion. Indikasi adanya penyerapan di dalam mix bed adalah konduktivitas

air yang keluar rendah. Konduktivitas rendah berarti padatan atau mineral yang

terlarut didalamnya juga rendah. Semakin murni kadar suatu air maka daya

hantar listriknya akan semakin kecil. Dengan Mix Bed Cation/Anion Exchanger,

conductivity yang tecapai bisa mencapai ˂ 1µS/cm.

Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

Resin Kation : R – H + A+ ↔ R – A + H

+

Resin Anion : R – OH + B- ↔ R – B + OH

-

Proses diatas terjadi secara reversibel sehingga bila resin sudah jenuh, atau tidak

bisa menangkap atau mengikat ion mineral positif/negatif, bisa diregenerasi

kembali. Regenerasi dilakukan dengan mereaksikan resin dengan asam/basa

sehingga ion mineral positif yang sudah terikat di resin akan terlepas lagi.

Apabila kemampuan resin mengikat ion-ion dalam air berkurang, ditandai

dengan indikasi konduktivitas air demin naik, maka perlu dilakukan regenerasi

untuk mengaktifkan kembali resin cation dan anion. Resin yang sudah jenuh

diregenerasi dengan menggunakan asam (HCl 5 %) untuk resin kation dan

43

menggunakan basa (NaOH 6 %) untuk resin anion. Air bekas regenerasi akan di

tampung di Netutralizer Basin sebelum di umpankan ke Waste Water Treatment

Pond (WWTP).

Air Demin mempunyai spesifikasi sebagai berikut:

- pH : 6,0-7,5

- Conductivity : ˂ 1,0 μS/cm

- TDS : ≤ 10 ppm

Air Demin ini di tamping di Demineralized Water Tank untuk di distribusikan

ke:

1. Daerator (4 m3/h)

2. Laboratorium (0,021 m3/h)

3. Demin Tank AN Plant (0,3 m3/h)

4. Chemical Injection Tank (0,001 m3/h)

d. Steam System

Untuk mendapatkan kualitas steam yang diinginkan maka pengolahan air untuk

feed boiler menjadi hal yang sangat penting. Pengolahan Boiler Feed Water

(BFW) yang sesuai dapat mengurangi resiko timbulnya masalah yang umum

terjadi antara lain korosi dan scalling. Pengolahan air demin yang akan

digunakan sebagai BFW dilakukan dalam Deaerator. Daerator berfungsi untuk

menghilangkan gas-gas terlarut seperti O2, CO2 dengan tujuan untuk memenuhi

persyaratan dari kualitas BFW.

Air Demin diinjeksikan bahan kimia seperti Eliminox dan Amine. Eliminox dapat

mengikat oksigen pada air demin sedangkan Amine adalah suatu jenis inhibitor

yang dikenal sebagai neutralizing amines atau volatile amine biasanya

digunakan untuk menjaga pH agar mencegah korosi.

Boiler pada unit utility terdiri dari dua jenis yaitu Package Boiler dan Waste

Heat Exchanger. Steam yang diproduksi Package Boiler diperoleh dari panas

44

hasil pembakaran diesel pada burner. Sedangkan panas yang digunakan untuk

memproduksi steam di Waste Heat Exchanger utamanya diperoleh dari

pemanfaatan panas dari Process Gas di Nitric Acid Plant.

Package Boiler merupakan penghasil steam yang digunakan di proses pada saat

start up pabrik. Package Boiler menghasilkan steam bertekanan 10 bar. Package

Boiler merupakan pembangkit steam tipe Fire Tube. Steam di produksi Package

Boiler dengan dari panas hasil pembakaran diesel pada burner. Sisa

Pembakaran dibuang melalui Stack.

Waste Heat Exchanger di desain untuk menghasilkan HP Steam (16 Bar).

Sumber panas utama dari boiler ini adalah panas Process Gas di Nitric Acid

Plant yang mempunyai temperatur 560°C. BFW masuk ke steam drum lalu

dengan gravitasi yang terjadi karena adanya perbedaan densitas akibat

pemanasan. Boiler water mengalir turun dan mengisi tube-tube karena

mempunyai densitas yang lebih besar, sedangkan air beserta steam yang

terbentuk setelah proses pemanasan akan mengalir ke steam drum akibat

mempunyai densitas yang lebih kecil.

e. Sea Cooling Water System

Pada unit ini, air laut digunakan untuk mendinginkan air pendingin (cooling

water) dari proses sehingga air pendingin ini dapat digunakan kembali. Air

Desal digunakan sebagai Cooling Water Circuit di Intercooler Compressor,

Main Absorption Column, HEA Column, Process condenser dan Condensate

Cooler.

Cooling Water dengan temperatur 30oC dipompa menuju ke Cooling Water

Circuit digunakan sebagai pendingin peralatan dan proses. Cooling Water yang

telah digunakan sebagai pendingin akan naik temperaturnya dan akan

diumpankan ke Plate Heat Exchanger (CW-EA2001) untuk bertukar panas

dengan air laut. Panas dari Cooling Water akan ditukar dengan panas dari air

laut. Plate Heat Exchanger merupakan alat penukar panas yang terdiri dari plat-

45

plat logam tipis yang disusun sedemikian rupa sehingga Cooling Water dapat

mengalir di pada satu sisi sedangkan air laut mengalir pada sisi yang lain.

Cooling Water ini kemudian digunakan lagi di Cooling Water Circuit.

Air laut yang telah bertukar panas dengan cooling water akan didinginkan di

Cooling Tower Cooling tower merupakan sistem pendingin terbuka denga

menggunakan 2 Fan. Didalam Cooling Tower terdapat 2 Fan, Double Screen

dan Cooling Tower Basin. Untuk menjaga kualitas air laut, maka diinjeksikan

anti Foam dan Hipocloride di Cooling Tower Basin. Setelah air laut ini dingin,

maka akan digunakan lagi untuk mendinginkan Cooling Water di Plate Heat

Exchanger.

f. Instrumen Air (IA) dan Plant Air (PA)

Suplai kebutuhan normal plant air adalah dari Boge Compressor. Plant air

digunakan sebagai udara yang secara umum digunakan di utility (Utility Header

Station). Instrument air (IA) dimaksudkan sebagai udara kering (low dew point)

yang digunakan hampir seluruh media power untuk seluruh instrument yang

beroperasi secara pneumatic.

Udara disuplai ke Boge Compressor (I-GB5001 A/B) dengan kapasitas desain

600 m3/h ssetiap unit. Udara masuk ke Plant Air Receiver lalu dibagi untuk

Plant Air (ke Utility Header Station) dan Instrument Air. Plant Air dikeringkan

terlebih dahulu sebelum digunakan untuk Instrument Air. Plant Air masuk ke

Pre Filter (1-FD5001 A/B) lalu di keringkan di Air Dryer (I-GB5002 A/B) pada

Dew Point (-40°C) untuk mencegah kerusakana peralatan instrument. Udara

kering meninggalkan dryer mengalir lewat After Filter (I-FD5002 A/B) dan

masuk ke Instrument Air Receiver dengan tekanan 5 bar.

g. Waste Water Treatment Pond (WWTP)

Waste Water Treatment Pond (WWTP) adalah kolam pengolahan air buangan

proses sebelum air limbah dibuang ke laut. Air limbah dari Neutralization Basin

dan Contaminated Condenate Tank di umpankan ke WWTP. Di WWTP, air

46

limbah kemudian di netralisasi (pH di jaga antara 6,5-8,5) dengan Caustic

Solution dan Nitric Acid dan di aerasi dengan udara dari Plant Air. Air limbah

ini kemudian dipompakan dengan WWTP Pumps (W-GA7001 A/B) untuk di

buang ke laut.

h. Unit Penyedia Listrik

Dalam memenuhi kebutuhan listrik PT Black Bear Resources Indonesia disuplai

dari PT Bumi Bayu Gemilang (PT BBG)

4.2 Tugas Khusus

4.2.1 Hubungan antara kondisi vakum pada vapor separator terhadap pH dan

konsentrasi Ammonium Nitrat yang dihasilkan

a. Pendahuluan

Separator secara umum memisahkan fluida produksi menjadi dua atau tiga fase

dengan temperatur dan tekanan tertentu. Prinsip pemisahannya adalah dengan

mengubah kecepatan fluida tersebut, sehingga liquid dan gasnya terpisah karena

perbedaan densitasnya. Fluida yang lebih berat jatuh ke bawah dan yang lebih

ringan berada di atasnya (Yudiastuti, 2011).

Separator adalah tabung bertekanan yang digunakan untuk memisahkan

campuran fluida menjadi cairan dan gas, dimana pemisahannya dapat dilakukan

dengan beberapa cara yaitu :

1. Prinsip penurunan tekanan

2. Gravity setlink

3. Turbulensi aliran atau perubahan arah aliran

4. Pemecahan atau tumbukan fluida

(Abdulrohim, 2011).

Untuk mendapatkan efisiensi kerja yang stabil dengan kondisi yang bervariasi,

gas liquid separator harus mempunyai komponen pemisah sebagai berikut :

47

1. Bagian pemisah pertama, berfungsi untuk memisahkan cairan dari aliran fluida

yang masuk dengan cepat berupa tetes fluida dengan ukuran besar.

2. Bagian pengumpul cairan, berfungsi untuk memisahkan tetes cairan kecil

dengan prinsip gravity setlink.

3. Bagian pemisah kedua, berfungsi untuk memisahkan tetes cairan kecil dengan

prinsip gravity settlink.

4. Mist separator, berfungsi untuk memisahkan tetes cairan berukuran sangat kecil

(kabut).

5. Peralatan kontrol, berfungsi untuk mengontrol kerja separator terutama pada

kondisi over pressure.

(Abdulrohim, 2011).

Vapour Separator digunakan untuk menaikkan konsentrasi AN solution dari

70% menjadi 82-85% karena adanya perbedaan tekanan. Didalam vapour

separator terdapat demister berupa Filter Plate untuk menyaring AN solution

yang bercampur dengan uap air yang keluar pada bagian atas Vapour Separator.

Vapour separator bekerja pada tekanan vakum -0,55 bar g.

Pada inlet nozzle dari vapour separator, Ammonium Nitrat Solution diflash ke

dalam vapour separator dimana contaminanted steam yang terbentuk

dipisahkan dari Ammonium Nitrat Solution. Sebagian besar Ammonium Nitrat

Solution disirkulasikan kembali ke reactor Neutralizer 1 dan sebagian aliran

Ammonium Nitrat Solution yang lain diumpankan ke overflow ke dalam

Neutralizer Reactor 2 dengan prinsip gaya gravitasi. Contaminated Steam

dengan temperatur 80°C dan tekanan 0,55 bar g digunakan untuk vaporasi

Amonia di dalam ammonia vaporizer dan dikondensasikan di Process

Condenser.

b. Tujuan

1. Mengetahui penyebab kondisi vakum dalam Vapor Separator

2. Mengetahui hubungan kondisi vakum dalam Vapor Separator terhadap

konsentrasi produk Ammonium Nitrate Solution

48

c. Pembahasan

Vapor separator bekerja pada tekanan -0,55 bar g, yaitu kondisi vakum yang

bertujuan untuk meningkatkan konsentrasi Ammonium Nitrate Solution dari 70%

menjadi 82-85%. Vapor Separator memisahkan antara Ammonium Nitrate

Solution dengan gas-gas seperti ammonia dan uap air. Campuran gas ammonia

dan uap air ini disebut Contaminated Steam.

Contaminated Steam yang terbentuk, terpisah dari Ammonium Nitrate lalu

masuk ke Process Condensor untuk dikondensasi dan zat yang tidak dapat

terkondensasi di dorong oleh ejector dengan steam untuk dibuang ke atmosfer.

Hal ini menyebabkan kondisi di Vapor Separator menjadi vakum.

Semakin vakum sistem tersebut maka akan semakin banyak contaminated steam

yang terbentuk sehingga konsentrasi dari Ammonium Nitrat semakin meningkat

dan pH Ammonium Nitrat semakin kecil. Akan tetapi vakum dibatasi hingga -

0,55 bar g untuk memperoleh ANSOL 82-85% pada konsentrasi acid 52-54%.

d. Kesimpulan

1. Penyebab kondisi vakum dalam Vapor Separator adalah mengalirkan

contaminated steam yang terbentuk di Vapor Separator ke Process Condensor

untuk dikondensasi sehingga dengan adanya penurunan temperatur maka akan

menurunkan tekanan sedangkan gas yang tidak dapat terkondensasi di dorong

oleh ejector dengan menggunakan steam untuk dibuang ke atmosfer.

2. Hubungan kondisi vakum dalam Vapor Separator terhadap konsentrasi produk

Ammonium Nitrate Solution adalah Semakin vakum sistem tersebut maka akan

semakin banyak contaminated steam yang terbentuk sehingga konsentrasi dari

Ammonium Nitrat semakin meningkat dan pH Ammonium Nitrat semakin kecil.

Akan tetapi vakum dibatasi hingga -0,55 bar g untuk memperoleh ANSOL 82-

85% pada konsentrasi acid 52-54%.

49

4.2.2 Alasan kondisi proses saat pembuatan Ammonium Nitrate di Neutralizer 1

/ Reactor 1 dijaga tetap asam (pH = 1,2 – 1,5)

a. Pendahuluan

Proses pembentukan Ammonium Nitrate diperoleh dari reaksi Amonia (NH3)

dan NIitric Acid (HNO3). Reaksi ini terjadi didalam Reactor 1/Neutralizer 1

dengan rasio NH3: HNO3 sebesar 1 : 3,7. ini Reactor 1/ Neutralizer 1 merupakan

reaktor yang berbentuk plug flow reactor dengan kapasitas 240 m3/jam. Reaksi

yang terjadi adalah sebagai berikut:

NH3 + HNO3 NH4NO3

BM 17 63 80

1 : 3,7

Amonia dan Nitric Acid diumpankan ke dalam reactor 1. Reaksi pembentukan

AN dioperasikan dalam kondisi asam pada nilai pH sekitar 1,2-1,5. Percampuran

reaktan ini menghasilkan AN solution dengan konsentrasi 70% dengan

temperatur 140°C dan tekanan 2,5 bar g.

b. Tujuan

1. Mengetahui fungsi Reaktor 1 (Neutralizer 1) pada Ammonium Nitrate Plant

2. Mengetahui alasan Ammonium Nitrate Solution yang dihasilkan di Reaktor 1 di

jaga pada kondisi asam (pH 1,2 -1,5)

c. Pembahasan

Amonia dan Nitric Acid diumpankan ke dalam reactor 1 dengan rasio 1 : 3,7.

Tipe reaktor yang digunakan yaitu plug flow reactor sehingga amonium nitrat

yang diinginkan langsung terbentuk (secara continous). Reaksi pada reactor 1 ini

dioperasikan pada kondisi asam yaitu dengan nilai pH sekitar 1,2-1,5. Kondisi

asam dipilih karena akan mengurangi kelebihan amonia yang dapat menguap

dari AN solution di Vapour Process. Percampuran antara amonia dan nitric acid

ini akan menghasilkan AN solution dengan konsentrasi 70% dengan temperatur

140°C dan tekanan 2,5 bar g.

50

Selain itu, amonia memiliki densitas lebih rendah daripada nitric acid, sehingga

amonia lebih mudah menguap dibandingkan nitric acid (ρ amonia = 0,599 kg/L,

ρ nitric acid = 1,408 kg/L). Jika ammonia yang menguap lebih sedikit, maka

kerugian kehilangan ammonia dapat diminimalisasi dan pencemaran lingkungan

dengan gas ammonia dapat dikurangi. Jika ammonia yang ikut menguap lebih

sedikit di contaminated steam, maka contaminated condensat dari contaminated

steam dari vapor separator yang dikondensasikan di Process Condensor akan

memiliki pH rendah (pH kondensat < 3,5). Sehingga contaminated condensat

dapat digunakan sebagai absorben di HEA Column untuk menyerap Process

Gas sehingga menghasilkan Weak Nitric Acid 20% di bottom HEA Column.

d. Kesimpulan

1. Fungsi Reaktor 1 (Neutralizer 1) pada Ammonium Nitrate Plant adalah

mereaksikan gas ammonia dengan Nitric Acid dengan rasio 1 : 3,7 sehingga

menghasilkan Ammonium Nitrate Solution 70 % dengan pH 1,2-1,5.

2. Alasan Ammonium Nitrate Solution yang dihasilkan di Reaktor 1 di jaga pada

kondisi asam (pH 1,2 -1,5) adalah untuk mengurangi kelebihan Amonia yang

dapat menguap dari AN solution di Vapor Separator dan contaminated

condensat dari contaminated steam dari vapor separator absorben di HEA

Column.

4.2.3 Kontaminan yang dapat meningkatkan titik didih Ammonium Nitrat

a. Pendahuluan

Amonium nitrat, senyawa dengan rumus molekul NH4NO3 secara umum

berbentuk padatan pada suhu ruangan dan tekanan standard. Sesuai dengan

sifatnya sebagai pengoksidasi, senyawa ini mempunyai berbagai banyak fungsi

dalam berbagai bidang. Sejak Perang Dunia I, senyawa ini dikenal sebagai

bahan peledak yang berkekuatan tinggi sehingga penggunaannya hingga saat ini

masih untuk berbagai kegunaan (Anonim, 2010).

51

Sifat fisik dan kimia Ammonium Nitrate Solution adalah sebagai berikut:

a. Sifat Fisika

Rumus Molekul : NH4NO3

Bentuk dan warna : Cairan bening hampir tidak berwarna

(135-140°C)

Bau : Berbau seperti amonia lemah

Berat molekul : 80,04 g/mol

Tekanan uap : 2,3 kPa (20°C)

Titik didih : 142°C (101,3 kPa)

Titik kristalisasi : 88°C untuk 88% solution

Suhu dekomposisi : 210°C

pH larutan 1% : 4,5-6,0

Berat jenis : 1,36 g/ml (120°C, 88% solution)

Kelarutan dalam air : 366 g/ 100 g (35°C)

(Lembar Data Keselamatan Bahan PT BBRI).

b. Sifat Kimia

Amonium nitrat merupakan oksidator kuat

Bila amonium nitrat kering dipanaskan antara 170 °C (titik leleh) dan sekitar

250 °C, terjadi reaksi eksotermik sebagai berikut:

4NH4NO3 2NO2 +8H2O + 3N2

Reaksi eksotermis dapat terjadi bila gas nitrogen dioksida tidak diloloskan

secara bebas

NH4NO3 + 2NO2 N2 + 2HNO3 + H2O

Pada suhu 250 °C terbentuk asam nitrat dan amonia dengan reaksi endotermis

NH4NO3 HNO3 + NH3

Dekomposisi eksplosif dari ammonium nitrat dapat digambarkan reaksi dibawah

ini:

2NH4NO3 2N2 + O2 + 4H2O

(Widiasih, 2013).

52

Sebelum Perang Dunia I, material peledak telah diteliti oleh para ilmuwan. Sejak

saat itu, sistem pembuatan bahan peledak mulai dikembangkan hingga sekarang.

Perkembangan bahan peledak mencapai puncaknya pada Perang Dunia I,

dimana amonium nitrat menjadi salah satu zat yang diteliti dan dikembangkan

untuk maksud ini. Ditemukan bahwa amonium nitrat sangat berpotensi dalam

hal peledakan. Hal ini terbukti dari penggunaannya dan produksinya yang

mencapai skala besar pada saat Perang Dunia I untuk kepentingan militer.

Sampai sekarang pun, amonium nitrat masih digunakan dimana penggunaannya

merambah bidang non-militer. Karena sifatnya yang berbahaya, maka

penggunaannya harus memperhatikan faktor-faktor keamanan (Anonim, 2010).

Amonium nitrat dianggap sebagai garam (kristal) yang sangat stabil, walaupun

garam amonium dari asam kuat umumnya meniadakan amonia dan menjadi

sedikit asam pada saat penyimpanan. Pada amonium nitrat, peruraian endotermis

pH rendah berlangsung pada suhu 169°C.

NH4NO3 ⟶ HNO3 + NH3 ∆H = 175 kJ/mol (41,8 kcal/mol)

Ketika garam dipanaskan dari suhu 200 hingga 230°C, terjadi peruraian

eksotermis. Rekasi berlangsung dengan cepat dan dapat dikontrol. Inilah hal

dasar untuk pengolahan komersial nitrogen oksida.

NH4NO3 ⟶ N2O + 2 H2O ∆H = -37 kJ/mol (-8,8 kcal/mol)

Diatas 230°C, penyisihan eksotermis N2 dan NO2 dimulai.

4NH4NO3 ⟶ 3N2 + 2NO2 + 8H2O ∆H=-102 kJ/mol (-24,4 kcal/mol)

Akhir reaksi eksotermis terjadi dengan cepat dan dahsyat ketika amonium nitrat

meledak.

2NH4NO3 ⟶ 2 N2 + 4 H2O + O2 ∆H = -118,5 kJ/mol (-28,5 kcal/mol)

Biasanya, amonium nitrat dikelompokkan sebagai zat pengoksidasi. Garam

murni tidak dikelompokkan sebagai bahan mudah meledak karena sifatnya yang

sukar untuk meledak. Percikan, nyala api, atau resistansi tidak menyebabkan

ledakan, dan amonium nitrat relatif tidak sensitif jika digoncang. Bagaimanapun,

berbagai zat, seperti minyak dan klorida, diketahui dapat mensensitifkan

53

senyawa. Jadi, industri berusaha untuk mengeliminasi zat-zat tersebut dalam

proses (Anonim, 2010).

Untuk menghasilkan ledakan, amonium nitrat dicampur dengan fuel oil dan

pensensitif lain seperti bubuk amonium. Densitas amonium yang lebih rendah

lebih disukai untuk membuat perumusan ledakan, karena akan menyerap lebih

banyak minyak dengan efektif. ketika diledakan, campuran ini mempunyai daya

ledak ± 40 hingga 50% daya ledak TNT (Anonim, 2010).

b. Tujuan

1. Mengetahui fungsi dan bahaya Ammonium Nitrate

2. Mengetahui kontaminan yang dapat menaikan titik didih Ammonium Nitrate

c. Pembahasan

Amonium nitrat mempunyai karateristik zat yang sangat khas sehingga

penggunaannya lebih disukai dalam beberapa bidang, seperti dalam industri

roket. Tidak hanya sebagai bahan peledak, amonium nitrat juga mempunyai

beberapa fungsi lain yang berguna untuk mensintesis zat kimia lainnya. Namun,

jika dilihat berdasarkan sifat, kegunaan, dan sisi histrosinya, maka faktor

keamanan pengelolaan senyawa ini patut diperhatikan dan dijaga agar tidak

menimbulkan dampak dan efek yang tidak diinginkan (Anonim, 2010).

Ketika garam dipanaskan dari suhu 200 hingga 230°C, terjadi peruraian

eksotermis. Rekasi berlangsung dengan cepat dan dapat dikontrol. Inilah hal

dasar untuk pengolahan komersial nitrogen oksida.

NH4NO3 ⟶ N2O + 2 H2O ∆H = -37 kJ/mol (-8,8 kcal/mol)

Diatas 230 °C, penyisihan eksotermis N2 dan NO2 dimulai.

4NH4NO3 ⟶ 3N2 + 2NO2 + 8H2O ∆H=-102 kJ/mol (-24,4 kcal/mol)

Akhir reaksi eksotermis terjadi dengan cepat dan dahsyat ketika amonium nitrat

meledak.

2NH4NO3 ⟶ 2 N2 + 4 H2O + O2 ∆H = -118,5 kJ/mol (-28,5 kcal/mol)

54

Dalam pembuatan Ammonium Nitrat, bahan baku berupa Amonia dan Nitric

Acid selalu dijaga bebas dari kontaminan. Kontaminasi pada Ammonium Nitrate

yang dapat mengakibatkan titik didih meningkat seperti ion klorida, nitrit, klorat,

dan permanganate, logam bukan besi (copper, chrome, chromium alloys, nikel,

zinc) dan bahan organic seperti kertas, hydrocarbon (minyak) diketahui dapat

mensensitifkan senyawa dan dapat membakar AN pada suhu 130°C. Jadi,

industri berusaha untuk mengeliminasi zat-zat tersebut dalam proses.

Selain itu menurut Lembar Data Keselamatan Bahan PT Black Bear Resources

Indonesia, Ammonium Nitrate (90%) yang mengering dan terkontaminasi

dengan Amonium Sulfat kering ketika disimpan bersama dapat menimbulkan

kebakaran dan meledak. Ketika Cair, Ammonium Nitrat dapat terurai karena

kejutan dan tekanan.

d. Kesimpulan

1. Fungsi Ammonium Nitrate adalah sebagai bahan peledak dan berguna untuk

mensintesis zat kimia. Bahaya Ammonium Nitrate adalah dapat memperhebat

api sebagai pengoksidasi, bahan peledak jika ditambahkan bahan bakar, diberi

kejutan dan tekanan.

2. Kontaminan yang dapat menaikan titik didih Ammonium Nitrate seperti ion

klorida, nitrit, klorat, dan permanganate, logam bukan besi (copper, chrome,

chromium alloys, nikel, zinc) dan bahan organic seperti kertas, hydrocarbon

(minyak) diketahui dapat mensensitifkan senyawa dan dapat membakar AN

pada suhu 130°C.

4.2.4 Emisi gas buang (tail gas) di PT Black Bear Resources Indonesia

a. Pendahuluan

Udara adalah suatu campuran gas yang terdapat pada lapisan yang mengelilingi

bumi. Udara dalam istilah meteorologi disebut atmosfir yang merupakan

campuran gas-gas yang tidak bereaksi satu dengan lainnya (inert). Komposisi

udara yang normal merupakan campuran gas-gas meliputi 78% N2; 20% O2;

55

0,93% Ar; 0,03% CO2 dan sisanya terdiri dari neon (Ne), Helium (He), metan

(CH4) dan hidrogen (H2) dengan konsentrasi yang kecil (Mahditiara, 2013).

Jika terjadi penambahan gas-gas lain yang menimbulkan gangguan serta

perubahan komposisi tersebut, maka dapat dikatakan udara sudah tercemar.

Udara yang dicemari oleh zat-zat atau bahan-bahan pencemar yang dapat

merubah komposisi udara tersebut akan merugikan kesehatan manusia,

kelestarian tanaman dan hewan, serta dapat mengganggu estetika lingkungan

(Mahditiara, 2013).

Secara umum terdapat 8 parameter pencemar udara yaitu, debu, NH3, Pb, CO,

SO2, hidrokarbon, NOX, dan H2S, yang secara bersamaan maupun sendiri-

sendiri memiliki potensi bahaya bagi lingkungan, yang meliputi dampak bagi

kesehatan masyarakat, hewan, tanaman maupun bagi material (benda) seperti

bangunan, logam dan lain-lain (Mahditiara, 2013).

Nitrogen oksida (NOx) adalah senyawa gas yang terdapat di udara bebas

(atmosfer) yang sebagian besar terdiri atas nitrit oksida (NO) dan nitrogen

dioksida (NO2) serta berbagai jenis oksida dalam jumlah yang lebih sedikit.

Kedua macam gas tersebut mempunyai sifat yang sangat berbeda dan keduanya

sangat berbahaya bagi kesehatan. Gas NO yang mencemari udara secara visual

sulit diamati karena gas tersebut tidak bewarna dan tidak berbau. Sedangkan gas

NO2 bila mencemari udara mudah diamati dari baunya yang sangat menyengat

dan warnanya merah kecoklatan. Sifat Racun (toksisitas) gas NO2 empat kali

lebih kuat dari pada toksisitas gas NO. Organ tubuh yang paling peka terhadap

pencemaran gas NO2 adalah paru-paru. Paru-paru yang terkontaminasi oleh gas

NO2 akan membengkak sehingga penderita sulit bernafas yang dapat

mengakibatkan kematiannya (Mahditiara, 2013).

Nitrogen dioksida adalah senyawa kimia dengan rumus NO2. Gas ini berwarna

merah-kecoklatan dan merupakan gas beracun, baunya menyengat, dan

merupakan salah satu polutan udara utama. Sumber pencemaran gas NO2 yang

56

paling utama berasal dari kegiatan manusia seperti pembakaran bahan bakar

fosil (minyak atau batubara), generator pembangkit listrik stasioner atau mesin-

mesin yang menggunakan bahan bakar gas alami, mesin-mesin penggerak

transportasi maupun industri (Mahditiara, 2013).

Organ tubuh yang paling peka terhadap pencemaran gas NO2 adalah paru-paru.

Kadar NO yang lebih tinggi dari 100 ppm dapat mematikan sebagian besar

binatang percobaan dan 90% dari kematian tersebut disebabkan oleh gejala

pembengkakan paru (edema pulmonari). Kadar NO2 sebesar 800 ppm akan

mengakibatkan 100% kematian pada binatang-binatang yang diuji dalam waktu

29 menit atau kurang. Percobaan dengan pemakaian NO2 dengan kadar 5 ppm

selama 10 menit terhadap manusia mengakibatkan kesulitan dalam bernafas

(Mahditiara, 2013).

Udara yang telah tercemar oleh gas nitrogen dioksida tidak hanya berbahaya

bagi manusia dan hewan saja, tetapi juga berbahaya bagi kehidupan tanaman.

Pengaruh gas NO2 pada tanaman antara lain seperti timbulnya bintik- bintik

pada permukaan daun. Pada konsentrasi yang lebih tinggi gas tersebut dapat

menyebabkan nekrosis atau kerusakan pada jaringan daun. Dalam keadaan yang

seperti ini, daun tidak bisa berfungsi secara sempurna sebagai tempat

terbentuknya karbohidrat melalui proses fotosintesis, akibatnya tanaman

tidak bisa bereproduksi seperti yang diharapkan (Mahditiara, 2013).

PT Black Bear Recources Indonesia merupakan pabrik Ammonium Nitrat

Solution yang terletak di Kelurahan Loktuan, Kota Bontang, Kalimantan Timur.

Bahan baku Amonium Nitrat adalah Asam Nitrat (HNO3) dan Amonia (NH3).

Asam Nitrat diperoleh dari reaksi Amonia (NH3) dan Oksigen (O2) dari udara

bebas. Proses pembuatan Asam Nitrat menghasilkan emisi gas yang disebut Tail

Gas.

Tail Gas adalah gas-gas yang tidak terserap di dalam Main Absorption Column

dan High Efficiency Absorption Column yang mengandung gas-gas N2 (95,6%),

57

uap H2O (0,9%), O2 (3,4%) dan NOx (0,1%) ≤ 1000 ppm. Sebelum di buang ke

atmosfer, Tail Gas di dilusi (diencerkan) dengan udara sebanyak 3 kali di

Exhaust Stack (cerobong). Hal ini dilakukan untuk mengurangi konsentrasi tail

gas agar memenuhi syarat baku mutu Pemerintah Provinsi Kalimantan Timur.

b. Tujuan

1. Mengetahui komposisi emisi gas buang (tail gas) PT Black Bear Recources

Indonesia

2. Mengetahui baku mutu emisi menurut Peraturan Pemerintah Kalimantan Timur

3. Mengetahui kelayakan emisi gas buang PT Black Bear menurut Baku Mutu

Pemerintah Provinsi Kalimantan Timur

c. Pembahasan

Rata - rata emisi NOx yang dikeluarkan oleh PT Black Bear Resources Indonesia

pada bulan Agustus 2015 berdasarkan Document Log – Sheet dari Process

Control dapat dilihat pada Tabel 4.1 dan perbandingannya dengan baku mutu

udara emisi menurut Perda Kalimantan Timur No. 339 Tahun 1988 apat dilihat

pada Gambar 4.1.

Tabel 4.1 Log - Sheet Emisi NOx Keluaran Stack PT Black Bear Resources Indonesia

Tanggal 1 Agustus

2015

7 Agustus

2015

10

Agustus

2015

14

Agustus

2015

17

Agustus

2015

22

Agustus

2015

24

Agustus

2015

29 Agustus

2015

ppm NOX pada :

00.00 WITA 237.94 241.25 324.51 398.14 339.83 299.25 208.47 189.16

02.00 WITA 259.69 251.37 323.2 394.32 352.12 213.68 208.62 193.21

04.00 WITA 256.94 229.52 304.53 346.2 358.85 200.73 219.25 185.54

06.00 WITA 291.3 226.12 302.58 337.17 240.81 195.89 213.04 188.29

08.00 WITA 302.87 194.08 299.66 325.73 265.33 187.64 223.74 211.51

10.00 WITA 325.66 222.51 305.4 355.75 256.65 207.03 284.21 240.44

12.00 WITA 356.96 218.67 306.2 365.37 207.32 255.42 309.09 247.32

14.00 WITA 315.1 248.76 328.84 407.61 200.8 230.61 297.74 248.11

16.00 WITA 383.85 246.01 342.22 333.61 194.15 245.93 200.15 244.42

18.00 WITA 325.68 268.01 360.31 286.17 179.75 256.29 171.87 252.31

20.00 WITA 286.23 244.64 159.17 251.01 196.1 229.38 302.71 226.7

22.00 WITA 248.55 244.13 399.58 241.24 194.08 220.35 403.21 210.4

Rata-rata 299.230833 236.255833 313.01667 336.86 248.81583 228.51667 253.50833 219.7841667

266.998542 ppm

58

Gambar 4.1 Grafik Emisi NOx PT Black Bear Resources Indonesia (dalam ppm) pada

Bulan Agustus 2015 dan Baku Mutu Udara Emisi Menurut Perda Kaltim

No. 339 Tahun 1988

Dari Gambar 4.1 dapat dilihat bahwa emisi NOx PT Black Bear Resources

Indonesia pada bulan Agustus 2015 bersifat fluktuatif, yaitu tidak stabil atau

naik turun. Pada tanggal 10 (dari 236,2558333 ppm menjadi 313,0166667 ppm),

tanggal 14 (dari 313,0166667 ppm menjadi 336,86 ppm) dan tanggal 24 (dari

228,5166667 ppm menjadi 253,5083333 ppm) nilai emisi NOx mengalami

kenaikan, sedangkan pada tanggal 7 (dari 299,2308333 ppm menjadi

236,2558333 ppm), tanggal 17 (dari 336,86 ppm menjadi 248,8158333 ppm),

tanggal 22 (dari 248,8158333 ppm menjadi 228,5166667 ppm) dan tanggal 29

(dari 253,5083333 ppm menjadi 219,7841667 ppm) nilai emisi NOx mengalami

penurunan. Baku mutu udara emisi menurut Perda Kaltim No. 339 tahun 1988

yaitu sebesar 1,7 g/Nm3

atau setara dengan 903,5869565 ppm. Walaupun nilai

emisi NOx PT Black Bear Resources Indonesia bersifat naik turun, namun emisi

NOx yang dikeluarkan oleh PT Black Bear Resources Indonesia masih jauh

berada di bawah baku mutu yang telah ditetapkan oleh Pemerintah Kalimantan

Timur.

299.2308333

236.2558333

313.0166667

336.86

248.8158333

228.5166667

253.5083333

219.7841667

903.5869565

0100200300400500600700800900

1000

1 7 10 14 17 22 24 29 bakumutuudaraemisi

Emis

i NO

x (p

pm

)

Tanggal (pada bulan Agustus 2015)

. 4 pp

59

d. Kesimpulan

1. Komposisi emisi gas buang (tail gas) PT Black Bear Recources Indonesia adalah

Nitrogen (N2), uap air (H2O), Oksigen (O2) dan Nitrogen Oksida (NOx). Jumlah

emisi NO2 sebesar 266,9985417 ppm.

2. Menurut Perda Kaltim No. 339 Tahun 1998, jumlah baku mutu udara emisi NOx

yang berupa NO2 yang boleh di udara adalah sebesar 1,7 g/Nm3 atau setara

dengan 903,5869565 ppm.

3. Emisi gas buang NO2 PT Black Bear sebesar 266,9985417 ppm masih berada

dibawah Baku Mutu Emisi yang diizinkan oleh Pemerintah Daerah Kalimantan

Timur yaitu 903,5869565 ppm, sehingga masyarakat yang tinggal di sekitar PT

Black Bear Resources Indonesia tidak perlu takut akan emisi tersebut karena

keberadaannya tidak membahayakan. Selain NO2, emisi gas buang lain dari PT

Black Bear Resources Indonesia yaitu N2 (95,6%), uap H2O (0,9%), O2 (3,4%)

yang tidak membahayakan jika berada di atmosfer (udara bebas).

60

BAB V

KESIMPULAN

5.1 Kesimpulan

1. Proses pembuatan nitric acid dengan menggunakan bahan baku amonia dan

udara (O2). Reaksi oksidasi amonia terjadi di converter yang berisi katalis

platinum – rhodium dengan kondisi operasi T = 900 – 925 °C dan P = 8,2 bar g.

Produk yang dihasilkan yaitu nitric acid 56%.

2. Proses pembuatan ammonium nitrate solution menggunakan bahan baku amonia

dan nitric acid dengan rasio 1 : 3,7. Proses pembuatan ammonium nitrate

solution menggunakan teknologi KRUPP – UHDE dengan prinsip vacuum

pressure. Produk yang dihasilkan yaitu Ammonium nitrate solution dengan

konsentrasi 82 – 85% dengan pH 4,5 – 5,5.

3. Unit utilitas yang ada pada PT Black Bear Resources Indonesia yaitu unit

penyedia air, air pendingin, steam, plant air dan instrument air, pengolahan air

limbah (waste water treatment pond), fire water pond. Sedangkan untuk

memenuhi kebutuhan listrik disuplai dari PT Bumi Bayu Gemilang (PT BBG).

61

DAFTAR PUSTAKA

1. Abdulrohim, 2011, Separator dan Macam-macam Separator, http://abdulrohim-

betawi.blogspot.com/2011/04/separator-dan-macam-macam-separator.html, 02-09-

2015

2. Anonim, 2010, Amonium Nitrat Perkembangan Pembuatan Penyimpanan dan

Pengunaan, https://acheeryo.wordpress.com/2010/03/18/amonium-nitrat-

perkembangan-pembuatan-penyimpanan-dan-penggunaan/, 02-09-2015

3. Lembar Data Keselamatan Bahan, PT Black Bear Resources Indonesia

4. Mahditiara, Ervisa, dkk, Parameter Pencemaran Udara Nitrogen,

http://05isintheairyow.blogspot.com/2013/02/parameter-pencemaran-udara-

nitrogen_26.html, 03-09-2015

5. Peraturan Daerah Kalimantan Timur Nomor 339 Tahun 1988, tentang baku mutu

udara emisi.

6. Process Flow Diagram Nitric Acid Plant

7. Process Manual PT Black Bear Recources Indonesia

8. PT Aozora Agung Perkasa, 2012, Mix Bed Demineralizer System-Operation And

Maintenance Manual, Jakarta

9. PT Aozora Agung Perkasa, Reverse Osmosis-User Manual, Jakarta

10. PT Black Bear Resources Indonesia, 2012, Panduan Operasi Pabrik Asam Nitrat dan

Ammonium Nitrat, Bontang

11. PT Black Bear Resources Indonesia, 2012, Process Manual Nitric Acid Plant and

Ammonium Nitrate Plant, Bontang

12. PT Black Bear Resources Indonesia, 2013, Process Flow Diagram, Process

Engineering PT Black Bear Resources Indonesia, Bontang

13. PT Black Bear Resources Indonesia, 2015, Organization & Manning Chart as of

Agustus 2015, HR & GA PT Black Bear Resources Indonesia, Bontang

14. PT Black Bear Resources Indonesia, Lembar Data Keselamatan Bahan, Safety,

Healt, and Environment PT Black Bear Resources Indonesia, Bontang

15. The Mauritius Chemical & Fertilizer,Ltd., 1974, Operating Manual Nitric Acid

Plant and Ammonium Nitrate Plant, Port Louis, Mauritius

62

16. Widiasih, Elisa, 2013, Prarancangan Pabrik Amonium Nitrat Menggunakan Proses

Uhde dengan Kapasitas 200.000 Ton/Tahun, Universitas Muhammadiyah, Jakarta.

17. Yudiastuti, 2011, Separator, e-journal.uajy.ac.id/1757/3/2TS12690.pdf, 02-09-2015