19 | Industri Asam Nitrat

BAB I

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Perkembangan teknologi menuntut manusia untuk dapat memenuhi kebutuhan hidupnya dengan cara yang mudah, cepat dan murah. Sebagai masyarakat dan negara yang sedang berkembang, Indonesia menuju era industrialisasi. Untuk memenuhi kebutuhan masyarakat secara mandiri, perlu pengembangan sektor industri, khususnya industri kimia dasar, setengah jadi dan bahan jadi. Salah satu industri tersebut adalah industri Asam Nitrat.

Asam Nitrat merupakan bahan dasar kimia yang banyak di gunakan dalam industri : Amonium Nitrat, bahan peledak, pembuatan bahan organik sintesis, seperti zat warna, obat-obatan, cellulosa nitrat dan sebagainya. Untuk memenuhi kebutuhan tersebut maka, Indonesia selain sudah memproduksi sendiri juga mengimpor dari luar negeri. Melihat hal tersebut maka kebutuhan Asam Nitrat dalam negeri semakin meningkat dari tahun ke tahun.

Dilihat dari fungsi dan kegunaannya yang bermacam-macam, maka dapat disimpulkan bahwa kebutuhan akan Asam Nitrat akan semakin meningkat, sehingga pendirian pabrik Asam Nitrat merupakan alternatif yang baik, selain untuk memenuhi kebutuhan pasar dalam negeri juga dapat membuka lapangan kerja baru dan dapat meningkatkan devisa negara.

Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah pada makalah industri asam nitrat ini adalah sebagai berikut:

Bagaimana sejarah dari asam nitrat ?Bagaimana managemen dari industri pembuatan asam nitrat?Bahan baku apa saja yang digunakan dalam industri asam nitrat?Bagaimana proses pembuatan asam nitrat?Bagaimana cara mengolah limbah yang dihasilkan dari pembuatan asam nitrat?Bagaimana sistem utilitas dari pabrik pembuatan asam nitrat?

Tujuan

Adapun tujuan dari makalah industri asam nitrat ini adalah sebagai berikut:

Mengetahui sejarah dari asam nitrat.Mengetahui managemen dari industri pembuatan asam nitratMengetahui bahan baku yang digunakan dalam proses pembuatan asam nitrat.Mengetahui dan menganalisis proses pembuatan asam nitrat.Mengetahui cara pengolahan limbah dari pembuatan asam nitrat.Mengetahui sistem utilitas dari pabrik pembuatan asam nitrat.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Asam nitrat dapat diproduksi dari ammonia yang merupakan senyawa kimia dengan rumus NH3. Biasanya senyawa ini berupa gas dengan bau tajam yang khas. Walaupun ammonia memiliki peranan penting bagi keberadaan nutrisi di dunia, ammonia sendiri adalah senyawa kaustik dan dapat merusak kesehatan. Ammonia yang digunakan secara komersial dinamakan ammonia anhidrat. Istilah ini menunjukan tidak adanya air pada bahan tersebut, karena ammonia mendidih pada suhu -33 0C. Cairan ammonia harus disimpan dalam tekanan tinggi atau temperatur sangat rendah. Walaupun begitu, kalor penguapannya sangat tinggi sehingga dapat ditangani dengan tabung reaksi biasa di dalam sungkup asap. Amonia rumah atau ammonium hidroksida adalah larutan NH3 dalam air. Konsentasi larutan tersebut diukur dalam satuan baume. Produk larutan komersial ammonia berkonsentrasi tinggi biasanya memiliki konsentrasi 26 derajat baume (sekitar 30 persen berat ammonia pada 15,5 0C). Amonia yang berada di rumah biasanya memiliki konsentrasi 5 hingga 10 persen berat ammonia.

Terdapat metode pembuatan asam nitrat, yaitu :

Proses Oksidasi Amonia

Pada tahun 1901, Wilhelm Oswald mengawali proses pembuatan asam nitrat di industri dengan mengkonversi amonia menjadi asam nitrat melalui oksidasi menggunakan katalis platina. Tahap awal adalah proses oksidasi ammonia, bahan baku berupa ammonia direaksikan dengan oksigen bersama katalis berupa platina-rodium sampai suhu sekitar 800 0C. Reaksi yang terjadi pada tahap ini adalah:

Tahap kedua adalah oksidasi nitrogen oksida (NO) yang terbentuk dari tahap pertama, oksidasi ini tidak menggunakan katalis. Reaksi yang terjadi pada tahap ini adalah:

Tahap tiga adalah absorpsi NO2 yang terbentuk dari tahap kedua menggunakan air. Reaksi yang terjadi pada tahap ini adalah:

Nitrogen Oksida (NO) yang dihasilkan pada tahap 3 di daur ulang kembali ke tahap 2.

Wisconsin Proses

Proses pembuatan ini dikembangkan oleh Lord Raylegh (John William Strutt), dengan memisahkan N2 dan O2 dari udara menggunakan listrik bertegangan tinggi. Namun, cara ini sudah tidak banyak digunakan lagi karena cukup sulit dilakukan, memerlukan suhu 2200 0C dan NO2 yang dihasilkan hanya 2%.

Berikut reaksi yang terjadi pada pembuatan asam nitrat menggunakan proses Wisconsin:

Produksi asam nitrat dapat ditingkatkan menjadi kadar 15% asam nitrat dengan fiksasi nuklir nitrogen, namun hal ini tidak ekonomis.

Proses Retort

Proses pembuatan asam nitrat yang pertama dilakukan sebelum abad ke-20, asam nitrat diperoleh dari reaksi antara Chile Saltpeter (mineral yang mengandung NaNO3 sekitar 96%) dengan asam sulfat pekat (93%). Sodium Bisulfat diperoleh sebagai produk samping. Reaksi yang terjadi dapat dituliskan sebagai berikut:

Suhu yang diperlukan pada proses tersebut yaitu antara 150-200 0C selama 12 jam. Selama waktu proses asam nitrat mengalami dekomposisi karena panas reaksi yang terjadi maka untuk mengurangi dekomposisi suhu reaktor harus dijaga. Asam nitrat menguap pada suhu 110-130 0C, kemudian dilewatkan condenser partial. Hasil gas dan embun dipisahkan dengan separator, cairan asam nitrat yang dihasilkan memiliki konsentrasi sebesar 96-99%.

Produksi skala komersil mulai dilakukan sejak tahun 1908 di dekat Bochum, Jerman. Tiga tahap utama pada proses ini yaitu oksidasi ammonia menjadi nitrogen monoksida, oksida nitrogen monoksida menjadi nitrogen dioksida, dan absorpsi nitrogen dioksida dalam air menghasilkan asam nitrat. Proses awal dimulai dengan ammonia cair yang diuapkan serta aliran udara disaring dan dikompersi. Campuran udara dan ammonia memasuki Amonia Oksidasi Reaktor. Dalam reaktor, ammonia dioksidasi menjadi oksida nitrat (NO). Reaksi yang terjadi adalah:

Selanjutnya oksida nitrat teroksidasi menjadi nitrogen dioksida (NO2) melalui reaksi kimia sebagai gas yang didinginkan dalam kondensor. Reaksi yang terjadi adalah:

Gas atau campuran air yang dihasilkan dari kondensor adalah asam nitrat lemah dan gas nitrogen dioksida yang kemudian dialirkan ke kolom absorben. Air dari proses tersebut dialirkan ke bagian atas kolom. Gas-gas oksida nitrogen non-terlarut yang diserap ke dalam asam lemah untuk membentuk asam nitrat pada konsentrasi sekitar 60%. Reaksi yang terjadi adalah :

Asam nitrat diproduksi di absorben yang mengandung oksida nitrogen terlarut yang secara fisik akan dipisahkan di stripper dan dikembalikan ke absorben. Asam nitrat dipompa dari dasar stripper ke tangki penyimpanan asam nitrat.

BAB III

PEMBAHASAN

Sejarah Asam Nitrat

Proses pembuatan asam nitrat pertama kali, seringkali dihubungkan dengan sumber dari abad ke-8 di Arab yang menjelaskan distilasi dari campuran Cyprus vitriol, saltpeter and alum untuk menghasilkan cairan dengan daya pelarut tinggi yang disebut dengan aqua fortis. Pada tahun 1798, I. Milner melaporkan keberhasilannya dalam oksidasi uap amonia dengan mangan dioksida untuk menghasilkan nitrogen oksida dan asam. Pada tahun 1824, W. Henry mendemonstrasikan bahwa ammonia dapat bereaksi langsung dengan oksigen pada tempratur tinggi dengan kehadiran kasa platina. Pada abad ke-19 dan awal abad ke-20, ratusan katalis diujikan pada reaksi yang kemudian akan menjadi dasar dari industri asam nitrat modern.

Pada tahun 1900, asam nitrat pertama kali diproduksi secara komersial dari potassium nitrat. Perkembangan dari proses ini dimulai pada tahun 1903 ketika pabrik yang pertama berhasil memproduksi asam nitrat langsung dari nitrogen dan oksigen dalam electric-arc furnace oleh E. Birkeland dan S. Eyde di Norwegia. Pada tahun 1908, pabrik asam nitrat komersial dibangun di dekat Bochum, Jerman yang memproduksi 3 ton/hari asam nitrat, tetapi perubahan yang signifikan dari proses ini terjadi pada saat sumber ammonia ekonomis tersedia dengan mudah. Pada tahun 1909 Haber, ahli kimia Jerman berhasil mengembangkan proses pembuatan ammonia sintesis. Ammonia itu terbuat dari nitrogen dan hidrogen. Perbandingannya adalah 1:3 dan Rumus kimianya NH3. Tapi Haber hanya dapat membuat ammonia sintesis di dalam laboratorium. Maka ia menyerahkan pembuatan ammonia kepada Bosch. Bosch kemudian memproduksi amonia buatan secara besar-besaran. Hal itu terjadi pada tahun 1911. Empat tahun kemudian pada tahun 1915 perusahaan Bosch mengoksidasikan amonia dan memproduksikan asam nitrat. Asam nitrat banyak dipakai dalam industri kimia untuk membuat obat-obatan, zat warna dan bahan peledak. Pabrik asam nitrat pertama di Amerika Serikat dibangun pada tahun 1917. Pada tahun 1923 perusahaan Bosch memproduksi secara besar-besaran metanol buatan. Metanol adalah alkohol cair yang paling sederhana. Metanol juga disebut karbinol, alkohol kayu, alkohol kaca, atau metil alkohol. Metanol sintesis dibuat dengan jalan mereaksikan campuran hidrogen gas-gas karbon monoksida dengan tekanan tinggi. Dengan perkembangan sintesis amonia Haber Bosch, masa depan operasi terjamin dan pabrik tambahan kemudian dibangun di Jerman. Hingga saat ini asam nitrat terus diproduksi dengan proses oksidasi ammonia.

Managemen Industri

Bentuk Perusahaan

Pabrik Asam Nitrat yang didirikan memiliki:

Bentuk: Perseroan Terbatas (PT)

Lapangan Usaha: Industri Asam Nitrat

Lokasi Perusahaan: Gresik, Jawa Timur

Alasan dipilihnya perusahaan ini diantaranya:

Mudah untuk mendapatkan modal yaitu dengan menjual saham perusahaan.Tanggung jawab pemegang saham terbatas, sehingga kelancaran produksi hanya dipegang oleh pimpinan perusahaan.Pemilik dan pengurus perusahaan terpisah satu sama lain, pemilik perusahaan adalah para pemegang saham dan pengurus perusahaan adalah direksi beserta stafnya yang diawasi oleh dewan komisaris.Kelangsungan perusahaan lebih terjamin, karena tidak berpengaruh dengan berhentinya pemegang saham, direksi beserta stafnya atau karyawan perusahaan.Efisiensi dari menajemen

Para pemegang saham dapat memilih orang yang ahli sebagai dewan komisaris dan direktur utama yang cukup cakap dan berpengalaman.

Lapangan usaha lebih luas

Suatu Perseroan Terbatas dapat menarik modal yang sangat besar dari masyarakat, sehingga dengan modal ini PT dapat memperluas usaha.

Struktur Organisasi

Struktur organisasi merupakan salah satu faktor penting yang dapat menunjang kelangsungan dan kemajuan perusahaan, karena berhubungan dengan komunikasi yang terjadi dalam perusahaan demi tercapainya kerjasama yang baik antar karyawan. Untuk mendapatkan sistem organisasi yang baik maka perlu diperhatikan beberapa azas yang dijadikan pedoman, antara lain:

Perumusan tujuan perusahaan dengan jelas.Tujuan organisasi harus dipahami oleh setiap orang dalam organisasi.Tujuan organisasi harus diterima oleh setiap orang dalam organisasiAdanya kesatuan arah (unity of direction) dan perintah (unity of command).Adanya keseimbangan antara wewenang dan tanggung jawab.Adanya pembagian tugas (distribution of work).Adanya koordinasi.Struktur organisasi disusun sederhana.Pola dasar organisasi harus relative permanen.Adanya jaminan jabatan (unity of tenure).Balas jasa yang diberikan kepada setiap orang harus setimpal dengan jasanya.Penempatan orang harus sesuai keahliannya.

Dengan berpedoman pada azas tersebut maka diperoleh struktur organisasi yang baik yaitu sitim line and staff. Pada sistem ini garis kekuasaan lebih sederhana dan praktis. Demikian pula dalam pembagian tugas kerja seperti yang terdapat dalam sistem organisasi fungsional, sehingga seseorang karyawan hanya akan bertanggung jawab pada seorang atasan saja. Untuk kelancaran produksi, perlu dibentuk staf ahli yang terdiri dari orang-orang yang ahli dibidangnya. Bantuan fikiran dan nasihat akan diberikan oleh staf ahli kepada tingkat pengawas demi tercapainya tujuan perusahaan.

Ada 2 kelompok orang yang berpengaruh dalam menjalankan organisasi garis dan staf ini, yaitu:

Sebagai garis atau lini yaitu orang-orang yang melaksanakan tugas pokok organisasi dalam rangka mencapai tujuan.Sebagai staf yaitu orang-orang yang melaksanakan tugas sesuai dengan keahliannya, dalam hal ini berfungsi untuk memberi saran-saran kepada unit operasional.

Dewan komisaris mewakili para pemegang saham (pemilik perusahaan) dalam pelaksanaan tugas sehari-harinya. Tugas untuk melaksanakan perusahaan dilaksanakan oleh seorang Direktur Utama yang dibantu oleh Direktur Produksi dan Direktur Keuangan Umum. Direktur Produksi membawahi bagian produksi dan teknik, sedangkan Direktur Keuangan dan Umum membawahi bagian pemasaran, keuangan dan bagian umum. Kedua direktur ini membawahi beberapa kepala bagian yang akan bertanggung jawab atas bagian dalam perusahaan, sebagai bagian dari pendelegasian wewenang dan tanggung jawab. Masing-masing kepala bagian akan membawahi beberapa seksi dan masing-masing seksi akan membawahi dan mengawasi para karyawan perusahaan pada masing-masing bidangnya. Karyawan perusahaan akan dibagi dalam beberapa kelompok regu yang dipimpin oleh seorang kepala regu dimana setiap kepala regu akan bertanggung jawab kepada pengawas masing-masing seksi.

Manfaat adanya struktur organisasi adalah sebagai berikut:

Menjelaskan, membagi dan membatasi pelaksanaan tugas dan tanggung jawab setiap orang yang terlibat di dalamnya.Penempatan tenaga kerja yang tepat.Pengawasan, evaluasi dan pengembangan perusahaan serta manajemen perusahaan yang lebih efisien.Penyusunan program pengembangan manajemen.Menentukan pelatihan yang diperlukan untuk pejabat yang sudah ada.Mengatur kembali langkah kerja dan prosedur kerja yang berlaku bila terbukti kurang lancar.Tugas dan wewenangPemegang Saham

Pemegang saham adalah beberapa orang yang mengumpulkan modal untuk kepentingan pendirian dan berjalannya operasi perusahaan tersebut. Kekuasaan tertinggi pada perusahaan yang mempunyai bentuk PT. (Perseroan Terbatas) adalah Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS). Pada RUPS tersebut, para pemegang saham berwenang:

Mengangkat dan memberhentikan dewan komisaris.Mengangkat dan memberhentikan direktur.Mengesahkan hasil-hasil usaha serta neraca perhitungan untung rugi tahunan dari perusahaan.Dewan Komisaris

Dewan komisaris merupakan pelaksana tugas sehari-hari dari pemilik saham sehingga dewan komisaris akan bertanggung jawab pada pemilik saham. Tugas dewan komisaris meliputi:

Menilai dan menyetujui rencana direksi tentang kebijakan umum, target perusahaan, alokasi sumber-sumber dana dan pengarahan pemasaran.Mengawasi tugas-tugas direksi.Membantu direksi dalam tugas-tugas penting.Dewan Direksi

Direksi utama merupakan pimpinan tertinggi dalam perusahaan dan bertanggung jawab sepenuhnya terhadap maju mundurnya perusahaan. Direktur utama bertanggung jawab terhadap dewan komisaris atas segala tindakan dan kebijakan yang telah diambil sebagai pimpinan perusahaan.direktur utama membawahi direktur produksi dan direktur keuangan umum.

Tugas direktur utama antara lain:

Melaksanakan kebijakan perusahaan dan mempertanggung jawabkan pekerjaannya secara berkala atau pada masa akhir pekerjaannya pada pemegang saham.Menjaga kestabilan organisasi perusahaan dan membuat kelangsungan hubungan yang baik antara pemilik saham pimpinan, karyawan dan konsumen.Mengangkat dan memberhentikan kepala bagian dengan persetujuan rapat pemegang saham.Mengkoordinir kerja sama antar bagian produksi dan bagian keuangan dan umum.Staf Ahli

Staf ahli terdiri dari tenaga-tenaga ahli yang bertugas membantu direktur dalam menjalankan tugasnya, baik yang berhubungan dengan teknik maupun administrasi.Staf ahli bertanggung jawab kepada direktur utama sesuai dengan bidang keahlian masing-masing.

Tugas dan wewenang staf ahli meliputi:

Mengadakan evaluasi bidang teknik dan ekonomi perusahaan.Memberi masukan-masukan dalam perencanaan dan pengembangan perusahaan.Memberi saran-saran dalam bidang hukum.Penelitian dan Pengembangan

Litbang terdiri dari tenaga-tenaga ahli dalam sebagai pembantu direksi dan bertanggung jawab kepada direksi. Litbang membawahi 2 departemen, yaitu departemen penelitian dan departemen pengembangan.

Tugas dan wewenang meiliputi:

Memperbaiki mutu produksi.Memperbaiki dan melakukan inovasi terhadap proses produksi.Meningkatkan efisiensi perusahaan di berbagai bidang.

Bahan Baku

Bahan baku yang digunakan dalam proses pembuatan Asam Nitrat adalah:

Natrium Nitrat

Natrium nitrat merupakan tipe garam (NaNO3) yang telah lama digunakan sebagai komposisi bahan peledak dan dalam bahan bakar padat roket, juga pada kaca, pelapis tembikar dan telah ditambang secara luas untuk tujuan tersebut. Senyawa ini disebut caliche, saltpeter, dan soda niter. Sumber alami bijih caliche terbesar di dunia ialah di gurun Atacama Chili, banyak sumber ditambang selama lebih dari seabad, sampai 1940-an. Mantan komunitas penambang sendawa Chili dari Humberstone dan Santa Laura dideklarasikan sebagai situs Warisan Dunia Unesco pada 2005.

Negara Chili masih memiliki cadangan terbesar caliche, dengan pertambangan aktif di tempat-tempat seperti Pedro de Valdivia, Maria Elena dan Pampa Blanca. Natrium nitrat, kalium nitrat, natrium sulfat dan iodin seluruhnya diperoleh dari proses caliche.

Natrium nitrat juga dapat diperoleh secara sintetis dengan mereaksikan asam nitrat dengan natrium karbonat atau natrium bikarbonat (abu soda). Natrium nitrat memiliki sifat antimikrobial sehingga digunakan sebagai pengawet makanan. Senyawa ini ditemukan secara alami dalam sayuran hijau berdaun. Selain itu, senyawa ini memiliki manfaat bagi kesehatan dalam menambah oksigen pada darah, selain itu juga memiliki efek samping pada kesehatan khususnya jika digunakan dalam dosis tinggi.

Rumus Kimia: NaNO3

Berat Molekul: 85 gram/mol

Bentuk : Bubuk putih

Kemurnian: 98,15%

Kadar Air: 1,85%

Densitas: kg/m3

Kelarutan: 92 gram dalam 100 ml air

Kapasitas Panas: 468 kj/mol

Jumlah : 9348,1261 kg/j

Asam Sulfat

Asam sulfat memiliki sifat yang sangat korosif dan reaksi hidrasi dengan air sangat eksotermis. Pengenceran asam nitrat dilakukan dengan menambahkan air ke dalam asam nitrat dan tidak dilakukan secara terbalik. Asam sulfat juga sangat kuat sebagai dehidrator dan harus dilakukan dengan sangat hati-hati. Sifat korosif asam sulfat dapat merusak benda-benda dari logam, karena logam akan teroksidasi baik dengan asam sulfat encer maupun pekat. Contoh reaksi logam dengan asam sulfat encer:

Reaksi logam dengan asam sulfat pekat:

Asam sulfat pekat dapat menarik molekul air dari senyawa-senyawa lain dalam proses dehidrasi. Ketika asam sulfat pekat diteteskan pada tissue, akan terjadi dehidrasi dan tissue itu menjadi gosong, warnanya menjadi hitam karena terbentuk arang dan berlubang-lubang. Ketika asam sulfat pekat ditambahkan ke kristal gula, maka terjadilah reaksi berikut:

Jika asam sulfat pekat direaksikan dengan glukosa, maka akan menghasilkan reaksi yang sama seperti berikut :

Reaksi di atas sangat eksotermis dan temperaturnya sekitar 110 0C 120 0C.

Rumus Kimia: H2SO4

Berat Molekul: 98,08 gram/mol

Bentuk: Cair

Kemurnian:93%

Kadar Air: 7%

Densitas:1,84 gram/cm3

Panas Jenis: 0,34 cal/gram0C

Boiling Point: 3400C

Hasil produk Asam Nitrat

Rumus Kimia: HNO3

Kenampakan: Cair

Berat Molekul: 63,013 gram/mol

Boiling Point: 860C

Density:1,5129 gram/cm3

Panas Penguapan : 39,48 kj/mol

Panas Peleburan: -420C

Hasil Samping

Neither Cake: Campuran NaHSO4, NaNO3, H2SO4, H2O

Kadar H2SO4: 5-15%

Kenampakan: Cair

Berat Molekul: 125-130

Cp : 0,265 Cal/j0C

Proses Pembuatan

Proses Oswald

Proses Ostwald merupakan proses kimia dalam pembuatan asam nitrat (HNO3). Proses ini dikembangkan oleh Wilhelm Ostwald dan mematenkannya pada tahun 1902. Proses Ostwald merupakan pilihan utama dalam industri kimia modern dan proses ini menghasilkan bahan baku utama bagi kebanyakan tipe umum produksi pupuk. Secara historis dan secara praktis, proses Ostwald berkaitan erat dengan proses Haber, yang menghasilkan bahan baku yang diperlukan yakni ammonia (NH3).

Ammonia diubah menjadi asam nitrat dalam dua tahapan. Ammonia dioksidasi (dibakar) melalui pemanasan dengan oksigen menggunakan katalis seperti platinum dengan 10% rhodium, untuk membentuk oksida nitrat dan air. Proses ini sangat eksotermis, sehingga sumber panas sangat berguna pada proses awal:

4 NH3 (g) + 5 O2 (g) 4 NO (g) + 6 H2O (g) (H = 905.2 kJ)

Tahap kedua melibatkan dua reaksi dan dilakukan dalam peralatan absorpsi yang mengandung air. Oksida nitrat awalnya dioksidasi lagi untuk menghasilkan nitrogen dioksida, Gas ini kemudian mudah diserap oleh air, menghasilkan produk yang diinginkan (asam nitrat, meskipun dalam bentuk encer), sekaligus mengurangi sebagian kembali ke oksida nitrat:

2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g) (H = 114 kJ/mol)

3 NO2 (g) + H2O (l) 2 HNO3 (aq) + NO (g) (H = 117 kJ/mol)

NO didaur-ulang dan asam dipekatkan sampai kekuatan yang diperlukan melalui penyulingan. Alternatifnya, bila tahap akhir dilakukan dalam udara:

4 NO2 (g) + O2 (g) + 2 H2O (l) 4 HNO3 (aq)

Kondisi khas untuk tahap pertama, yang berkontribusi pada hasil keseluruhan sekitar 98%, adalah:

Tekanan antara 4 dan 10 atmosfer (sekitar 400-1010 kPa atau 60-145 psig) dan;Suhu sekitar 500 K (kira-kira 217 oC atau 422,6 oF).

Sebuah komplikasi yang perlu dipertimbangkan melibatkan reaksi samping pada langkah pertama yang mengalihkan oksida nitrat kembali ke N2:

4 NH3 + 6 NO 5 N2 + 6 H2O

Ini adalah sebuah reaksi sekunder yang diminimalisir oleh pengurangan waktu campuran gas yang berada dalam kontak dengan katalis.

Teknologi Proses

Asam Nitrat dapat di buat dengan beberapa proses antara lain :

Proses Oksidasi

Proses Oksidasi pembuatan Asam Nitrat mengunakan bahan baku Amonia (NH3)

Reaksi :

NH3 + 5 O2 Pt 4 NO + 6H2O

2NO + O2 Pt 2 NO2

3NO2 + H2O Pt 2 HNO3 + NO

Udara dikompresikan menjadi 6,8 atm, disaring dan di panaskan menjadi 300 oC. Amonia diuapkan dalam penguap steam dan selanjutnya di campurkan dengan udara yang sudah dikompresi. Campuran antara udara dan Amonia dimasukan ke dalam reaktor yang berisi katalisator Platina 2- 10%. Pada reaksi ini konversi reaksi bahan untuk menjadi produk adalah 93 95%. Dari reaktor akan di hasilkan Nitrogen oksida (NO). Hasil nitrogen oksida kemudian direaksikan dengan oksigen supaya terbentuk Asam Nitrat yang konsentrasinya 65%. Untuk memekatkan asam nitrat dengan konsentrasi 65% menjadi 95%, gas NO2 diserap dengan menggunakan H2SO4 dalam absorben. Hasil akhir penyerapan berupa Asam Nitrat dengan kadar 95%.

Proses Retort

Pada proses ini digunakan bahan dasar Natrium Nitrat dan Asam Sulfat

Reaksi :

NaNO3 (l) + H2SO4 (l) NaHSO4 (l) + HNO3 (l)

Bahan baku Natrium Nitrat dan Asam Sulfat masuk reaktor tangki berpengaduk. Reaktor di panaskan secara isotermal pada suhu 150 oC selama 10 jam. Konversi pembentukan asam Nitrat adalah 97%. Selama waktu itu NO2 dan air akan teruapkan. Uap Asam Nitrat di lewatkan di kondensor parsial, kemudian di pisahkan antara gas dan cairanya dalam separator. Cairan Asam Nitrat di dinginkan dengan menggunakan Cooler dan selanjutnya di simpan sebagai hasil Asam Nitrat. Konsentrasi hasil adalah sebesar 90%. Gas yang tidak terembunkan diserap dengan menggunakan air pada absorben. Hasil bawah menghasilkan kadar Asam Nitrat 43%. Hasil samping reaktor berupa campuran either cake. Bahan ini dapat di jual pada industri baja dan dapat juga di pakai sebagai bahan baku Asam Klorida bila di reaksikan dengan garam NaCl.

Kegunaan

Indonesia merupakan Negara agraris dimana sektor pertanian dan perkebunan memegang peranan penting dan menjadi salah satu prioritas untuk terus dikembangkan. Upaya pengembangan sektor tersebut, selain aspek utama ialah pengembangan bibit unggul juga tentunya harus disertai pengembangan aspek penunjang yakni pupuk. Ketersediaan pupuk sebagai penunjang pertanian dan perkebunan tidak terlepas dari industri pupuk itu sendiri. Asam Nitrat merupakan salah satu bahan baku bagi pembuatan pupuk, oleh karena itu keberadaan pabrik asam nitrat juga memiliki beberapa kegunaan, anatara lain adalah:

Dalam Industri Peledak, digunakan sebagai bahan baku pembuatan Tri Nitro Toluena (TNT) dan Nitrogliserin.Dalam Industri Logam, digunakan untuk Passivation pada baja dan stainless steel setelah proses fabrikasi.Dalam Teknik aerospace, asam nitrat secara luas digunakan sebagai oksidator dalam roket berbahan bakar cair.Asam nitrat juga digunakan dalam pembuatan garam nitrat seperti nitrat ammonium, perak nitrat, kalsium nitrat, dll.Asam nitrat digunakan untuk pemurnian berbagai logam mulia termasuk emas, perak platinum, dll.Asam nitrat digunakan dalam pembuatan pewarna dan obat-obatan dari berbagai produk batubara.Asam nitrat dengan campuran air digunakan untuk membersihkan makanan dan peralatan susu karena kemampuannya untuk menghapus endapan senyawa kalsium dan magnesium dengan mudah.Asam nitrat juga digunakan secara luas dalam pengujian kalorimetri untuk menentukan perbedaan antara heroin dan morfin.Asam nitrat digunakan dalam proses desain barang-barang berbahan tembaga, perunggu dan kuningan.Campuran antara asam klorida pekat dan asam nitrat pekat dengan perbandingan 3:1 biasa digunakan sebagai pelarut logam mulia, yaitu emas dan platina. Campuran tersebut biasa disebut aquaregia atau air raja.

Pengolahan Limbah

Limbah yang dihasilkan dari pabrik Asam Nitrat dapat diklasifikasi:

Bahan Buangan CairBahan Buangan PadatanBahan Buangan Gas

Pengolahan limbah ini didasarkan pada jenis buangannya:

Pengolahan Bahan Buangan Cair

Limbah yang dihasilkan oleh pabrik ini adalah limbah cair yang berasal dari proses, air buangan sanitasi, dan limbah cair utilitas. Limbah domestik berupa air mandi dan cuci dibuang langsung ke saluran pembuangan, sedangkan limbah dari WC ditampung di septic Tank. Limbah cair yang berasal dari proses, yaitu hasil dari kondensasi uap dari epaporator 1 (E-01) dikelola di Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL), sedangkan limbah cair utilitas yang berupa oli bekas ditampung disuatu tangki kemudian dibakar dalam incinerator.

IPAL adalah suatu instalasi untuk mengolah limbah cair. Adapun peralatan proses yang digunakan di IPAL.

Bak Penampung I

Limbah cair dari proses yang berupa air dan sedikit asam nitrat ditampung sementara didalam bak penampung I.

Netraliser

Limbah cair dimasukan ke bak netralisasi untuk menetralkan pH, karena pH yang netral selain tidak mengganggu lingkungan juga dapat berguna untuk mempermudah proses pengendapan pada bak clarifier. Penetralan pH dilakukan dengan penambahan Na2CO3.

Tangki Koagulasi

Pada unit ini terjadi proses koagulasi dengan penambahan koagulan Aluminium sulfat. Koagulasi tersebut akan mengikat partikel-partikel halus untuk membentuk flok-flok yang mampu mengendap di bak clarifer. Tangki ini diengkapi dengan pengaduk yang begitu cepat.

Tangki Flokulasi

Pada unit ini terjadi proses flokulasi dengan penambahan polielektrolit untuk menarik flok-flok menjadi agregat yang lebih besar sehingga lebih mudah untuk diendapkan. Tangki ini dilengkapi dengan pengaduk yang berputar lambat.

Clarifer 1

Air limbah dari tangki flokulasi selanjutnya dialirkan ke Clarifier 1 sehingga sebagian partikel akan mengendap sedangkan sisanya akan diuraikan oleh bakteri di bak activated sludge. Endapan yang terbentuk kemudian ditampung dalam bak penampung 2.

Bak Penampung 2

Bak ini berungsi untuk menampung endapan yang telah dipisahkan dari cairannya pada clarifier 1.

Bak Activated Sludge

Partikel atau senyawa-senyawa dalam cairan (effluent) dari clariier 1akan diuraikan oleh bakteri aerob. Pada bak ini akan ditambahkan nutrient yaitu Natrium Pospat sebagai unsur pendukung kelangsungan hidup bakteri. Hasil penguraian diuraikan menjadi clarifier 2.

Clarifier 2

Unit ini merupakan bak terakhir untuk pengolahan air limbah.Activated Sludge yang terbentuk dialirkan ke bak penampung 3, diamana seagian besar agak dialirkan kembali ke bak activated sludge karena mengndung bakteri yang akan menguraikan senyawa organic dan sisanya dibuang.

Bak Penampung 3

Bak ini meupakan penampung activated sludge yang dipisahkan dari air limbah di clarifier 2, dimana sebagian akan dialirkan kembali ke bak activated sludge dan sebagian lagi dibuang.

Bak Penampung 4

Unit ini merupakan penampung akhir air limbah sebelum dibuang ke lingkungan. Pada bak ini akan dilakukan pengecekan kelayakan terhadap air limbah. Pengecekan yang dilakukan antara lain pengecekan Bak ini berungsi untuk menampung endapan yang telah dipisahkan dari cairannya pada pH, BOD, dan COD air.

Pengolahan Limbah Padatan

Limbah padat yang dihasilkan berasal dari limbah limbah domestik dan unit pengolahan limbah. Limbah domestik berupa sampah-sampah dari keperluan sehari-hari seperti kertas dan plastik. Sampah tersebut ditampung didalam bak penampung dan selanjutnya dikirim ke dalam Tempat Pembuangan Air (TPA). Limbah yang berasal dari unit pengolahan limbah diurug didalam.

Pengolahan Limbah Gas

Limbah gas berasal dari udara keluaran rotary dryer dan gas hasil pembakaran yang berasal dari boiler. Udara pemanas tersebut mengandung sedikit Kristal NaNO3.NaCl.H2O, sehingga sebelum dibuang kelingkungan dipisahkan terlebih dahulu mengunakan siklon. Sedangkan gas hasil pembakaran yang berasal dari boiler dibuang ke udara melalui stack yang mempunyai tinggi minimal 4 kali tinggi bangunan, banyaknya limbah gas yang dibuang dapat diminimalisasi dengan jalan melakukan perawatan yang rutin terhadap boiler sehingga pembakarannya sempurna dan dapat meminimalisasi pencemaran udara.

Sistem Utilitas

Unit pendukung proses sering disebut dengan unit utilitas yang merupakan bagian penting untuk menunjang berlangsungnya suatu proses dalam pabrik. Pada suatu industri kimia, untuk menjalankan suatu proses produksi diperlukan suatu bahan baku dan bahan penolong serta bahan penunjang seperti steam, listrik, air, bahan bakar, udara tekan dan lain sebagainya.

Pada perancangan pabrik Asam nitrat dengan bahan baku Natrium Nitrat dan asam sulfat, utilitas yang diperlukan meliputi :

Unit penyediaan dan pengolahan airUnit penyediaan steamUnit pembangkit tenaga listrikUnit penyediaan bahan bakarUnit penyediaan udara proses

3.7.1 Unit Pengadaan dan Pengolahan Air

Kebutuhan air untuk pabrik Asam nitrat digunakan untuk keperluan keperluan sebagai berikut :

Air proses, yaitu air yang digunakan di AbsorbenAir pendingin, yaitu air yang digunakan pada alat-alat penukar panas.Air umpan boiler, yaitu air yang digunakan untuk menghasilkan steam.Air sanitasi, yaitu air yang digunakan untuk air minum, keperluan kantor, keperluan laboratorium dan lain-lain.

3.7.2 Unit Penyediaan Steam

Steam yang digunakan dalam pabrik Asam Nitrat dipakai untuk mensuplai kebutuhan panas pada Reaktor. Steam diperoleh dari boiler, sedangkan air umpan boiler diperoleh dari unit penyedia air.

3.7.3 Unit Pembangkit Tenaga Listrik

Untuk memenuhi kebutuhan tenaga listrik, suatu pabrik biasanya mensuplai dari Perusahaan Listrik Negara (PLN) dan generator pembangkit listrik sendiri. Pada pra rancangan pabrik Asam Nitrat ini, kebutuhan akan tenaga listrik dipenuhi dari generator pembangkit listrik sendiri sedangkan dari PLN hanya digunakan sebagai cadangan. Hal ini didasarkan pada pertimbangan sebagaiberikut :

Kontinuitas tenaga listrik lebih terjamin, sehingga proses dapat berjalan lancar.Tenaga listrik yang dibangkitkan dari generator sendiri lebih stabil, sehingga daya kerja lebih besar

Kebutuhan listrik dari pabrik dapat digolongkan :

Kebutuhan listrik untuk keperluan proses dan pengolahan air.Kebutuhan listrik untuk penerangan.Kebutuhan listrik untuk pendingin ruangan.Kebutuhan listrik untuk laboratorium dan instrumentasi

3.7.4 Unit Penyediaan Bahan Bakar

Unit penyedia bahan bakar bertujuan untuk memenuhi kebutuhan bahan bakar pada boiler dan generator.

3.7.5 Unit Penyediaan Udara Proses dan Instrumentasi

Unit ini berfungsi untuk menghasilkan udara tekan kering (udara pabrik) dan udara instrumentasi. Udara pabrik adalah udara yang dibutuhkan untuk mengeringkan Natrium nitrat dengan alat dryer. Selain itu, juga diperlukan untuk membersihkan peralatan pabrik.

BAB IV

PENUTUP

Simpulan

Pada suatu Industri Asam Nitrat, dalam proses pembuatannya menggunakan metode oswald dan bahan baku dalam pembuatannya terdiri dari asam sulfat dan natrium nitrat dengan hasilnya asam nitrat dan hasil samping. Asam nitrat juga memiliki kegunaan dalam kehidupan sehari-hari dan dalam pengolahan limbah terdiri dari limbah cair, padat dan gas.

Saran

Demikian yang dapat penyusun berikan, semoga dengan segala keterbatasan ilmu pengetahuan ini kita senantiasa belajar mencari suatu ilmu hingga tak ada kata puas dalam belajar.

Penyusun mengucapkan terima kasih kepada Bapak Eko Prabowo H, M. Pkim. Yang telah memberikan kesempatan kepada penyusun untuk menyusun makalah ini, juga mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang membantu dalam proses penyusunan kali ini.

Penyusun tidak lupa bertutur kata maaf dan penyusun harapkan kritik dan saran yang membangun dari semua pihak,

DAFTAR PUSTAKA

Aries, R.S., and Newton, R.D., 1955. Chemical Engineering Cost Estimation. New York : Mc. Graw Hill Book Co. Inc.

Austin, G.T. 1996. Industri Proses Kimia. Jakarta : Erlangga.

Buchel K.H, dkk. 2003. Industrial Inorganic Chemistry. Germany : Wiley VCH.

James Fradrik Turangan. 2011. Pra Perancangan Pabrik Asam Nitrat. Yogyakarta : Universitas Pembangunan Nasional Veteran.

Sunarya, Y. A. Setiabudi. 2009. Mudah dan Aktif Belajar Kimia. Jakarta : Departemen Pendidikan Nasional.