BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Ammonia (NH3)

Ammonia merupakan senyawa nitrogen yang sangat penting dan banyak dibutuhkan

untuk berbagai industri yaitu bahan baku pupuk, senyawa-senyawa nitrat, bahan peledak,

pendingin, zat warna dan sebagainya.

Ammonia pada suhu kamar berwujud gas, tidak berwarna, dan berbau menyengat.

Ammonia merupakan bahan dasar untuk pembuatan asam nitrat. Ammonia yang dipakai adalah

dalam bentuk uap. Bahan baku yang ada dalam bentuk cair sehingga harus dilakukan proses

penguapan terlebih dahulu.

Tabel 9. Komposisi AmmoniaParameter Unit Nilai

NH3 % berat 99,5H2O % berat 0,5Oil Ppm 5

(Sumber: http://petrokimia-gresik.waytodeal.com/about)

Menurut R.H Perry, 1984, sifat fisika ammonia:

1. Merupakan gas tidak berwarna dengan bau yang menyengat

2. Berat molekul : 17,03 gr/mol

3. Titik didih : - 33,4oC (P=760 mmHg)

4. Titik leleh : - 77,7oC

5. Densitas pada 0oC : 0,771 gr/ml

6. Densitas pada – 79oC : 0,817 gr/ml

7. Pada temperatur 0oC dan tekanan 1 atm; 1,15 liter NH3 dapat larut dalam 1 liter air

Menurut R.H Perry, 1984, sifat kimia ammonia:

1. Memiliki rumus molekul : NH3

2. Senyawa ammonia dalam air akan bereaksi menjadi basa, hal ini dapat ditunjukkan

dengan cara mencelupkan kertas lakmus merah kedalamnya maka kertas lakmus merah

tersebut akan berubah warna menjadi biru.

Reaksi sebagai berikut:

NH3 (g) + H2O (l) NH4OH (l) NH4+

(l) + OH-

Adanya ion OH- dalam larutan akan mengakibatkan larutan menjadi basa . Selanjutnya

sebagian dari larutan NH4OH akan mudah terurai menjadi NH3 dan H2O menurut reaksi:

NH4OH (l) NH3(l) + H2O (l)

3. Senyawa ammonia akan langsung bereaksi dengan asam membentuk garam, misalnya:

NH3 (g) + HCl (l) NH4Cl (s)

2 NH3 (g) + H2SO4 (l) ( NH4)2SO4(s)

2.2 Asam Nitrat (HNO3)

Asam nitrat adalah sejenis cairan korosif yang tidak berwarna, dan merupakan salah

satu asam kuat yang beracun serta dapat menyebabkan luka bakar. Asam nitrat (HNO3)

memiliki berat molekul relatif 63,02 g/mol. Pada temperatur kamar, asam nitrat berada dalam

fasa cair dan memiliki specific gravity 1,502. Asam nitrat sangat sulit untuk disiapkan sebagai

cairan murni karena kecenderungannya untuk terdekomposisi menghasilkan nitrogen oksida.

Asam nitrat larut dalam air membentuk campuran azeotrop dengan titik didih maksimum 122ºC

pada komposisi 68,8%-w HNO3.

Terdapat beberapa proses pembuatan asam nitrat yang sudah digunakan sampai

sekarang, diantaranya:

1. Sebelum perang dunia I, asam nitrat diperoleh dengan mereaksikan calichechile saltpeter

(NaNO3) dengan asam sulfat pekat sehingga didapatkan produk sodium bisulfit (NaHSO4)

sebagai nitrate cake. Asam nitrat 92% diperoleh dengan mendestilasi nitrate cake tersebut.

2. Pada perang dunia II, asam nitrat diperoleh dengan cara lain yaitu electricarc process.

Electric arc process digunakan pertama kali pada tahun 1905. Pabrik pengolahan Birkeland

dan Eyde serta Nitrum AG merupakan pabrik-pabrik yang berhasil memproduksi asam nitrat

menggunakan electric arc process. Asam nitrat diproduksi dengan mengalirkan oksigen

yang berasal dari udara bebas dan nitrogen ke dalam suatu electric arc sehingga dihasilkan

gas NO 20%. Gas NO yang terbentuk kemudian dilarutkan dalam air sehingga membentuk

asam nitrat. Namun biaya operasi untuk electric arc process sangat mahal sehingga

sekarang proses ini tidak digunakan lagi.

3. Proses lainnya untuk membuat asam nitrat adalah Wisconsin process. Bahan baku utama

dari proses ini adalah oksigen dan nitrogen yang berasal dari udara. Prinsipnya sama

dengan Electric arc process. Hanya saja, pembakaran dilakukan dalam tungku pembakaran

dengan bantuan fuel gas dengan temperatur di atas 2000 ºC, kemudian dilakukan

pendinginan dengan melewatkan gas tersebut pada magnesium peebles. Proses ini tidak

efisien dan tidak digunakan lagi karena adanya kesulitan menjaga tungku pembakaran pada

temperatur tinggi untuk proses yang berlangsung dalam jangka waktu yang lama.

4. Asam nitrat juga dapat diperoleh dengan melakukan proses oksidasi ammonia. Proses ini

pertama kali didesain oleh Sir W.Ostwald. Pada proses ini uap ammonia dicampurkan

dengan udara, kemudian campuran gas dipanaskan dan dialirkan ke dalam reaktor pipa

yang dilengkapi katalis platina. Keluaran reaktor didinginkan dalam pipa pendingin lalu

dialirkan ke dalam packed tower. Konsentrasi asam nitrat yang dihasilkan mencapai 40-

55%-w. Proses oksidasi ammonia ini terus dilakukan sampai sekarang untuk mendapatkan

asam nitrat komersil.

Menurut R.H Perry, 1984, sifat fisikaasam nitrat:

1. Cairan yang tidak berwarna

2. Berat molekul : 63,01 gr/mol

3. Uap HNO3 berbau tajam

4. Viskositas asam nitrat 60% : 1,6 cp (pada tekanan 1 atm)

5. Specific gravity : 1,502

6. Titik Leleh : -420C

7. Titik Didih : 860C

8. Densitas : 1,3533 gr/ml (pada temperatur 300C, konsentrasi 60%)

Tabel 10.Sifat Fisika dan Kimia Asam Nitrat

Karakteristik SifatBatas ledakan Tidak mudah terbakarKorosivitas Akan menyerang banyak logamHigrokopisitas Ya

Sensitivitas nyalaAir asam putih menjadi kekuningan sampai hijau bergantung pada kekuatan asam dan pencahayaan

Reaktivitas

Akan bereaksi dengan banyak zat kimia. Nitrik kuat akan koyak dengan kayu dan beberapa bahan organik lain yang dapat menyebabkan api

Ambang batas 10 ppm atau 25 mg/m3

Panas pembentukan (25ºC) -41,404 kcal/molEnergi bebas pembentukan (25ºC) -19,1 kcal/mol

Panas penguapan (20ºC) 9,43 kcal/mol(Sumber: Laporan Praktek Kerja PT. Multi Nitrotama Kimia, 2012)

2.3 Internal Additive

Internal additive yang digunakan berupa surfaktan organik. Prills yang sudah dilapisi

internal additivemenghasilkan prill berkualitas baik karena memiliki kadar air yang rendah dan

rendah kandungan debu prill. Selain itu, penggunaan internal additive selama proses prilling

tidak hanya menyediakan prill berkualitas tinggi tetapi juga mengurangi biaya produksi secara

substansial.

2.4 Coating Agent (External Additive)

Coating agent digunakan untuk mencegah prill menggumpal pada saat penyimpanan

dan pendistribusian. Coating agent berupa Coating oil yang dibeli dalam bentuk padat seperti

lilin.

Tabel 11. Spesifikasi bahan Coating AgentParameter Satuan

Penampakanfisika Pasta jinggakekuningan (20 0C)Cairanjinggakekuninganjernih (80 0C)

TitikNyala >160 0CViskositas 40 Pa.s (70 0C)

(Sumber: Laporan Praktek Kerja PT. Multi Nitrotama Kimia, 2012)

2.6 Tahapan Proses

Proses produksi ammonium nitrat di PT. MNK plant 2 menggunakan teknologi CFI

(Perancis). Tahap pembuatan ammonium nitrat terdiri dari Tahap Operasi Basah (Wet Section)

dan Tahap Operasi Kering (Dry Section).

2.6.1 Tahap Operasi Basah (Wet Section)

Tahap operasi basah meliputi persiapan bahan baku, pereaksian (netralisasi), sampai

pemekatan yang menghasilkan larutan ammonium nitrat 97% (melt ammonium nitrate). Pada

tahap operasi basah ini merupakan tahap pembentukan ammonium nitrat berbentuk larutan

dengan konsentrasi 78% pada neutralizer di mana terjadi reaksi netralisasi antara gas ammonia

dan asam nitrat cair yang menghasilkan panas reaksi (eksotermis). Larutan ammonium nitrat

78% kemudian dipekatkan menjadi 97,5% yang akan dikirim ke menara pembutir (prilling tower)

untuk proses pembutiran.

2.6.2 Tahap Operasi Kering (Dry Section)

Tahap operasi kering merupakan tahap perlakuan ammonium nitrat menjadi butiran

(prill) agar siap menjadi produk akhir sesuai dengan standar yang ditentukan. Tahap operasi

kering (dry section) terdiri dari proses pembutiran, proses pengeringan, proses pengayakan,

proses pendinginan, dan proses coating.

2.12 Tabel 2.1 Analisa Laboratorium

Analisa Standard Hasil Analisa

Ukuran Butiran Prill Ammonium Nitrat

2,80 mm

2,36 mm Max. 5% wt0%wt

0,55%wt

2,00 mm

1,70 mm

1,40 mm

1,00 mmMin. 94% wt

14,12%wt

57,72%wt

26,35%wt

1,25%wt

0,50 mm

pan Max. 1% wt0%wt

0%wt

Kekerasan Butiran Prill

Ammonium Nitrat

minimal 0,65

kg 0,66 kg

pH Prill Ammonium Nitrat 4,5- 5,5 5,33

Kadar air Prill Ammonium

Nitrat max. 0,10 %wt 0,07%

Bulk Density Prill Ammonium

Nitrat 0,73-0,78 kg/l 0,737 kg/l

Daya Serap Oil minimal 6%wt 8,5 %wt

(Sumber: Laboratorium PT. Multi Nitrotama Kimia, 2013