Sejarah Produksi Amonia Dan Penggunaannya

25
SEJARAH PRODUKSI AMONIA DAN SEJARAH PRODUKSI AMONIA DAN PENGGUNAANNYA PENGGUNAANNYA 1.Sejarah 2.Kimiawi 3.Bahan Baku

description

Amoniak

Transcript of Sejarah Produksi Amonia Dan Penggunaannya

Page 1: Sejarah Produksi Amonia Dan Penggunaannya

SEJARAH PRODUKSI AMONIA SEJARAH PRODUKSI AMONIA DAN PENGGUNAANNYADAN PENGGUNAANNYA

1.Sejarah2.Kimiawi3.Bahan Baku

Page 2: Sejarah Produksi Amonia Dan Penggunaannya

PendahuluanPendahuluan Sejarah produksi amonia tidak dapat Sejarah produksi amonia tidak dapat

dipisahkan dari pembicaraan tentang dipisahkan dari pembicaraan tentang besarnya persediaan nitrogen di alam besarnya persediaan nitrogen di alam sampai industri pupuk.sampai industri pupuk.

Nitrogen bebas yang ada di alam bersifat Nitrogen bebas yang ada di alam bersifat inert sehingga tidak dapat langsung inert sehingga tidak dapat langsung digunakan oleh tumbuhan, oleh karena itu digunakan oleh tumbuhan, oleh karena itu nitrogen perlu dikonversi untuk nitrogen perlu dikonversi untuk membentuk senyawa, proses ini dikenal membentuk senyawa, proses ini dikenal sebagai fiksasi nitrogen.sebagai fiksasi nitrogen.

Page 3: Sejarah Produksi Amonia Dan Penggunaannya

Proses Pembentukan Senyawa NitrogenProses Pembentukan Senyawa Nitrogen

Reaksi Nitrogen OksigenReaksi Nitrogen Oksigen Nernst mempelajari reaksi ini dengan Nernst mempelajari reaksi ini dengan

memanaskan udara hingga 3000memanaskan udara hingga 3000ooC lalu C lalu mendinginkannya dengan cepat, yang mendinginkannya dengan cepat, yang akan menghasilkan konversi nitrogen akan menghasilkan konversi nitrogen oksida yang lebih besar.oksida yang lebih besar.

Proses tersebut dikembangkan lagi oleh Proses tersebut dikembangkan lagi oleh Birkeland dan Eyde dengan cara Birkeland dan Eyde dengan cara melewatkan udara ke aliran listrik (electric melewatkan udara ke aliran listrik (electric arc) sehingga diperoleh temperatur tinggi. arc) sehingga diperoleh temperatur tinggi.

Page 4: Sejarah Produksi Amonia Dan Penggunaannya

Rute CyanamideRute Cyanamide Pada tahun 1898 Frank, Caro dan Rothe Pada tahun 1898 Frank, Caro dan Rothe

mennyatakan bahwa nitrogen dapat mennyatakan bahwa nitrogen dapat difiksasi dengan kalsium karbida untuk difiksasi dengan kalsium karbida untuk membentuk kalsiun cyanamide yang membentuk kalsiun cyanamide yang kemudian dihirolisis dengan air kemudian dihirolisis dengan air membentuk amonia.membentuk amonia.CaO + 3C CaO + 3C CaC2 + CO CaC2 + COCaC2 + N2 CaC2 + N2 CaCN2 + C CaCN2 + CCaCN2 + 3H20 CaCN2 + 3H20 CaCO3 + 2NH3 CaCO3 + 2NH3

Page 5: Sejarah Produksi Amonia Dan Penggunaannya

Proses LainProses Lain Tingginya konsumsi energi listrik pada proses arc Tingginya konsumsi energi listrik pada proses arc

dan cyanamide memacu pencarian proses dengan dan cyanamide memacu pencarian proses dengan kebutuhan energi yang rendah. Bucher kebutuhan energi yang rendah. Bucher mengembangkan metode dengan menggunakan mengembangkan metode dengan menggunakan campuran abu soda, kokas dan besi yang campuran abu soda, kokas dan besi yang dipanaskan pad 1000dipanaskan pad 1000ooC dan direaksikan dengan C dan direaksikan dengan nitrogen. Hasilnya NaCN yang kemudian nitrogen. Hasilnya NaCN yang kemudian menghasilkan amonia.metode ini sangat mahal.menghasilkan amonia.metode ini sangat mahal.

Di Eropa, logam nitrida diuji sebagai perantara Di Eropa, logam nitrida diuji sebagai perantara dalam produksi amonia. Reaksinya :dalam produksi amonia. Reaksinya :

Al2O3 + 3C + N2 Al2O3 + 3C + N2 2AlN + 3CO 2AlN + 3CO2AlN + 6H2O 2AlN + 6H2O 2NH3 + 2Al(OH)3 2NH3 + 2Al(OH)3

Page 6: Sejarah Produksi Amonia Dan Penggunaannya

Teknologi ModernTeknologi Modern Teknologi modern ini mulai Teknologi modern ini mulai

berkembang di awal tahun 1950 berkembang di awal tahun 1950 Proses produksi amonia dibagi dalam Proses produksi amonia dibagi dalam

3 tahap :3 tahap : Generasi sintesis gasGenerasi sintesis gas Pemurnian gasPemurnian gas Sintesis amoniaSintesis amonia

Page 7: Sejarah Produksi Amonia Dan Penggunaannya

Generasi Sintesis GasGenerasi Sintesis Gas Input dalam proses ini yaitu metana, steam, Input dalam proses ini yaitu metana, steam,

udara dan bahan bakarudara dan bahan bakar Metana dan steam direaksikan dengan katalis Metana dan steam direaksikan dengan katalis

nikel di dalam reformer primer sehingga nikel di dalam reformer primer sehingga dihasilkan H2, CO, CO2, sisa CH4 dan steam. dihasilkan H2, CO, CO2, sisa CH4 dan steam. Reaksi ini merupakan reaksi endotermisReaksi ini merupakan reaksi endotermis

Gas dari reformer primer ini dimasukkan ke Gas dari reformer primer ini dimasukkan ke reformer sekunder yang berisi katalis nikelreformer sekunder yang berisi katalis nikel

Gas yang keluar dari reformer sekunder Gas yang keluar dari reformer sekunder kemudian didinginkan dan kemudian didinginkan dan

dimasukkan ke dimasukkan ke kkonverter karbon monoksida onverter karbon monoksida direaksikan dengan steam pada katalis besi direaksikan dengan steam pada katalis besi oksida untuk membentuk H2 dan CO2oksida untuk membentuk H2 dan CO2

Page 8: Sejarah Produksi Amonia Dan Penggunaannya
Page 9: Sejarah Produksi Amonia Dan Penggunaannya

Pemurnian gasPemurnian gas Gas hasil dari plant syngass generation Gas hasil dari plant syngass generation

dimasukkan ke dalam absorber untuk dimasukkan ke dalam absorber untuk menghilangkan kandungan CO2 dengan menghilangkan kandungan CO2 dengan menggunakan pelarut. Pelarut yang jenuh CO2 menggunakan pelarut. Pelarut yang jenuh CO2 dapat diregenerasi dengan pemanasandapat diregenerasi dengan pemanasan

Lalu gas dimasukkan ke metanator untuk Lalu gas dimasukkan ke metanator untuk menghilangkan karbon oksida sisa.menghilangkan karbon oksida sisa.

Karbon oksida sisa dihilangkan dengan cara Karbon oksida sisa dihilangkan dengan cara mereaksikannya dengan H pada katalis nikel mereaksikannya dengan H pada katalis nikel sehingga membentuk CH4 dan airsehingga membentuk CH4 dan air

Tujuan penghilangan gas ini dari campuran gas Tujuan penghilangan gas ini dari campuran gas adalah karena dapat meracuni katalis yang adalah karena dapat meracuni katalis yang digunakan pada sintesis amoniadigunakan pada sintesis amonia

Page 10: Sejarah Produksi Amonia Dan Penggunaannya

Gas out Acid gas

Absorber

Gas in

Rich solution Lean solution

Regenerator

Steam

SINGLE STAGESINGLE STAGE

Page 11: Sejarah Produksi Amonia Dan Penggunaannya

Sintesis AmmoniaSintesis Ammonia N2 dan H2 dikompres dan dicampur N2 dan H2 dikompres dan dicampur

dengan aliran gas recycle dari konventerdengan aliran gas recycle dari konventer Campuran gas didinginkan dan Campuran gas didinginkan dan

dikondensasi sehingga produk ammonia dikondensasi sehingga produk ammonia dapat dipisahkan dari campuran gas.dapat dipisahkan dari campuran gas.

Campuran gas dipanaskan dan masuk ke Campuran gas dipanaskan dan masuk ke dalam konventerdalam konventer

H2 dan N2 bereaksi dipermukaan katalis H2 dan N2 bereaksi dipermukaan katalis besi pada T dan P tinggibesi pada T dan P tinggi

Page 12: Sejarah Produksi Amonia Dan Penggunaannya
Page 13: Sejarah Produksi Amonia Dan Penggunaannya

KimiaKimia • Steam ReformingSteam Reforming

Reaksi utama dalam catalytic steam reforming Reaksi utama dalam catalytic steam reforming metana adalah:metana adalah:CH4 + H2O = CO + 3H2CH4 + H2O = CO + 3H2 -49.3 kcal-49.3 kcal

Reaksi samping yang terjadi adalah :Reaksi samping yang terjadi adalah :CH4 + 2H2OCH4 + 2H2O = = CO2 + 4H2CO2 + 4H2 -39.5 -39.5 kcalkcal CH4 + CO2CH4 + CO2 = =2CO + 2H22CO + 2H2 -59.1 kcal-59.1 kcal

CH4 + CO2 CH4 + CO2 = = CO + H2 + H2O + C-27.7 kcalCO + H2 + H2O + C-27.7 kcal2CH4 2CH4 = = C2H4 + 2H2C2H4 + 2H2 -48.3kcal-48.3kcal

Page 14: Sejarah Produksi Amonia Dan Penggunaannya

Oksidasi ParsialOksidasi Parsial Jika feedstock adalah heavy oil atau batubara Jika feedstock adalah heavy oil atau batubara atau atau hidrokarbon molekul berat maka reaksi yang hidrokarbon molekul berat maka reaksi yang dianjurkan dianjurkan adalah dengan oksidasi parsialadalah dengan oksidasi parsial Reaksi ini menggunakan oksigen dalam jumlah yang Reaksi ini menggunakan oksigen dalam jumlah yang terbatasterbatas

CnHm + (n+m/4)O2CnHm + (n+m/4)O2 = = nCO2 + m/2H2OnCO2 + m/2H2O

Oleh karena adanya kelebihan hidrokarbon, sehingga Oleh karena adanya kelebihan hidrokarbon, sehingga harus direaksikan harus direaksikan secara endotermis dengan secara endotermis dengan hasil pembakaran reaksi di atashasil pembakaran reaksi di atas

CnHm + (n)CO2CnHm + (n)CO2 = = 2nCO + m/2H22nCO + m/2H2CnHm + (n)H2OCnHm + (n)H2O = = nCO + (m/2+n)H2nCO + (m/2+n)H2

Jadi, produk utama adalah CO dan H2 dan CO2 Jadi, produk utama adalah CO dan H2 dan CO2 dan dan H2O.H2O.

Page 15: Sejarah Produksi Amonia Dan Penggunaannya

Konversi Karbon MonoksidaKonversi Karbon Monoksida

Sintesis gas dari steam reforming Sintesis gas dari steam reforming atau oksidasi parsial mengandung atau oksidasi parsial mengandung sejumlah karbon monoksida , dan sejumlah karbon monoksida , dan karena itu mengacu pada reaksi karena itu mengacu pada reaksi “shift conversion” :“shift conversion” :CO + H2OCO + H2O = = H2 + CO2H2 + CO2 +9.8 kcal+9.8 kcal

Page 16: Sejarah Produksi Amonia Dan Penggunaannya

Penghilangan Karbon Oksida Penghilangan Karbon Oksida ResidualResidual

Metode lama yang digunakan Metode lama yang digunakan adalah adalah seperti copper liquor scrubbing hampir seperti copper liquor scrubbing hampir sama dengan metode penghilangan CO2 sama dengan metode penghilangan CO2 dalam proses absorpsi-desorpsi, dalam hal dalam proses absorpsi-desorpsi, dalam hal penggunaan absorben cairpenggunaan absorben cair

Proses modern, metanasi, sangat berbeda Proses modern, metanasi, sangat berbeda sama sekali, CO dan CO2 dikonversikan sama sekali, CO dan CO2 dikonversikan secara katalisasi menjadi CH4 dalam secara katalisasi menjadi CH4 dalam wujud gas.wujud gas.

Page 17: Sejarah Produksi Amonia Dan Penggunaannya

Bahan BakuBahan Baku

Material bahan baku yang berperan Material bahan baku yang berperan penting dalam produksi ammonia pada penting dalam produksi ammonia pada tahun 1970an adalah gas alam dan nafta tahun 1970an adalah gas alam dan nafta

Dalam beberapa industri yang Dalam beberapa industri yang memproduksi ammonia, masih memproduksi ammonia, masih digunakan minyak mentah ataupun digunakan minyak mentah ataupun batubara sebagai material bahan baku batubara sebagai material bahan baku penyedia karbon yang akan mengikat penyedia karbon yang akan mengikat hidrogenhidrogen

Page 18: Sejarah Produksi Amonia Dan Penggunaannya

Gas AlamGas Alam Alasan utama penggantian bahan baku Alasan utama penggantian bahan baku

menjadi gas alam dalam produksi menjadi gas alam dalam produksi ammonia adalah ketersediaan dalam ammonia adalah ketersediaan dalam jumlah besar dan stabil jumlah besar dan stabil

Gas alam terkadang masih mengandung Gas alam terkadang masih mengandung impuritis berupa CO2 ataupun H2S, yang impuritis berupa CO2 ataupun H2S, yang dapat dihilangkan dengan operasi dapat dihilangkan dengan operasi scrubbing sederhana scrubbing sederhana

Page 19: Sejarah Produksi Amonia Dan Penggunaannya

NaftaNafta Pada beberapa daerah industri ammonia Pada beberapa daerah industri ammonia

menggunakan produk distilasi minyak menggunakan produk distilasi minyak ringan (Nafta) sebagai bahan baku ringan (Nafta) sebagai bahan baku

Nafta yang digunakan pada industri Nafta yang digunakan pada industri ammonia umumnya berasal dari fraksi ammonia umumnya berasal dari fraksi distilasi minyak pada titik didih 215distilasi minyak pada titik didih 215CC

Nafta yang dikirim ke industri ammonia Nafta yang dikirim ke industri ammonia umumnya mengandung sulfur, sehingga umumnya mengandung sulfur, sehingga harus di-desulfurisasi sebelum proses harus di-desulfurisasi sebelum proses selanjutnya selanjutnya

Page 20: Sejarah Produksi Amonia Dan Penggunaannya

Minyak Fraksi BeratMinyak Fraksi Berat Metode Oksidasi parsial Metode Oksidasi parsial

umumnya digunakan untuk umumnya digunakan untuk konversi menjadi synthesis gas konversi menjadi synthesis gas

Tetapi relatif lebih mahal karena Tetapi relatif lebih mahal karena harus membangun kilang harus membangun kilang pemisah udara untuk memasok pemisah udara untuk memasok oksigenoksigen

Page 21: Sejarah Produksi Amonia Dan Penggunaannya

Coke-Oven GasCoke-Oven Gas Sumber karbon dari Coke-Oven gas jarang Sumber karbon dari Coke-Oven gas jarang

digunakan kecuali di Uni Sovyet dan China digunakan kecuali di Uni Sovyet dan China Produksi arang dari batubara menghasilkan Produksi arang dari batubara menghasilkan

gas buangan yang diantaranya adalah gas buangan yang diantaranya adalah hidrogen hidrogen

Gas buangan harus dimurnikan terlebih Gas buangan harus dimurnikan terlebih dahulu sebelum digunakan untuk produksi dahulu sebelum digunakan untuk produksi ammonia, dan untuk mendapatkan hidrogen ammonia, dan untuk mendapatkan hidrogen dan nitrogen menggunakan proses kriogenik dan nitrogen menggunakan proses kriogenik

Kekurangannya adalah biaya produksi cukup Kekurangannya adalah biaya produksi cukup tinggitinggi

Page 22: Sejarah Produksi Amonia Dan Penggunaannya

Refinery GasesRefinery Gases

Yaitu proses pengolahan petrokimia Yaitu proses pengolahan petrokimia menghasilkan gas byproduct yang dapat menghasilkan gas byproduct yang dapat digunakan sebagai bahan bakar ataupun digunakan sebagai bahan bakar ataupun sebagai bahan baku industri ammonia sebagai bahan baku industri ammonia

Kekurangannya adalah untuk Kekurangannya adalah untuk memasok bahan baku untuk memasok bahan baku untuk ammonia diperlukan unit pemurnian ammonia diperlukan unit pemurnian dan unit proses petrokimia yang dan unit proses petrokimia yang cukup besar.cukup besar.

Page 23: Sejarah Produksi Amonia Dan Penggunaannya

Bahan Baku LainBahan Baku Lain• Gasifikasi arangGasifikasi arang• Gasifikasi batubaraGasifikasi batubara• Elektrolisis airElektrolisis air• Byproduct hidrogen dari produksi Byproduct hidrogen dari produksi

klorin.klorin.• Kayu dan biomassa lainnyaKayu dan biomassa lainnya

Page 24: Sejarah Produksi Amonia Dan Penggunaannya

Penutup Penutup Impuritis pada bahan baku, merupakan salah satu tolak Impuritis pada bahan baku, merupakan salah satu tolak

ukur pemilihan bahan baku tersebut ukur pemilihan bahan baku tersebut Bahan baku yang paling disukai adalah gas alam, karena Bahan baku yang paling disukai adalah gas alam, karena

gas alam mengandung sedikit pengotor, proses lebih gas alam mengandung sedikit pengotor, proses lebih mudah, lebih ekonomis.mudah, lebih ekonomis.

batubara yang berbentuk padatan banyak terkotori oleh batubara yang berbentuk padatan banyak terkotori oleh zat lain zat lain

minyak bumi termasuk nafta yang berwujud larutan yang minyak bumi termasuk nafta yang berwujud larutan yang sangat mungkin melarutkan pengotor yang tidak sangat mungkin melarutkan pengotor yang tidak diinginkan diinginkan

Gas alam yang dikirim umumnya sudah melalui proses Gas alam yang dikirim umumnya sudah melalui proses pemurnian atau pelucutan impuritis sesuai dengan pemurnian atau pelucutan impuritis sesuai dengan spesifikasi yang ditetapkan oleh industri ammoniaspesifikasi yang ditetapkan oleh industri ammonia

Page 25: Sejarah Produksi Amonia Dan Penggunaannya