Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat dari Amonium Karbonat dan Gypsum Kegunaan Produk Pada umumnya, amonium sulfat banyak digunakan sebagai pupuk untuk memberikan unsur hara nitrogen dan sulfur pada tanaman pertanian dan perkebunan. Amonium sulfat merupaka n pupuk yang baik bagi tanaman padi, tanaman jeruk, tumbuhan-tumbuhan yang merambat, dan terutama dapat digunakan untuk tanah yang mempunyai pH yang tinggi. Adapun fungsi dari unsur hara nitrogen dan hara sulfur bagi tanaman yaitu sebagai berikut : a. unsur hara nitrogen membuat tanaman menjadi lebih hijau, segar, dan banyak mengandung butir hijau daun yang penting dalam fotosintetis. mempercepat pertumbuhan tanaman (tinggi, jumlah anakan, cabang, dan sebagainya). menambahkan kandungan protein hasil panen. b. unsur hara sulfur membuat pembentukan butir hijau daun (chlorophyl), sehingga daun menjadi lebih hijau. menambahkan kandungan protein dan vitamin hasil panen. berperan sebagai sintesa minyak yang berguna bagi proses pembuahan zat gula. Di samping digunakan sebagai pupuk, amonium sulfat juga digunakan sebagai nutrisi penambah kadar nitrog en dalam proses fermentasi, sebagai campuran cairan pemadam kebakaran, penyamakan, makanan ternak, termasuk proses pembuatan makanan (Hal. 726-728, Kirk-Othmer, 1994). Jenis Proses
Proses produksi amonium sulfat terdir i dari berbagai proses yaitu, proses netralisasi langsung, proses karbonasi batubara, proses gypsum (merseburg process), dan proses absorbsi sulfur. 1. Proses Netralisasi Langsung Proses produksi amonium sulfat dari reaksi amonia dan asam sulfat disebut dengan proses netralisasi langsung. Panas dari reak si mampu menguapkan seluruh air jika konsentrasi asam sulfat 70% atau lebih. Amonium sulfat dibuat dalam suatu unit netralizer dengan mereaksikan gas amonia dengan asam sulfat dibawah tekanan vakum yaitu sekitar 55–58 mmHg dengan suhu 105°C dengan reaksi sebagai berikut : 2 NH3 (g) + H2 SO4 (aq) ———> (NH4)2 SO4 (s) ∆H = -274 kJ/mol (-65,5 kcal/mol) 1994)
(Hal. 726-728, Kirk-Othmer,
2. Proses Karbonasi Batubara Pada tahun 1920-an, proses karbonas i batubara ini sangatlah populer di kalangan industri. Namun pada perkemba ngannnya, proses ini semakin berkurang seiring dengan meningkatnya instalasi oil-gas proccess dan penggunaan minyak serta gas alam untuk pemanasan. Di lain pihak, batu bara yang dikarbonasi tetap digunakan untuk memproduksi amonium sulfat. Amonium sulfat dapat diproduksi dari batubara dengan 3 cara yaitu proses langsung, proses tak langsung, dan proses semi langsung. a. proses langsung Dalam proses ini, semua gas yang terbentuk didinginka n terlebih dahulu untuk menghilangkan sejumlah tar. Kem udian terjadi reaksi phenosolvan untuk menghilangkan phenol. Amonia akan dipisahkan dari kondensat dalam CLL (Chemie Linz-Lurgi). Selanjutnya melewati saturato r bubble (type spray), dimana reaksi amonia dengan asam sulfat terjad i. Kristal amonium sulfat yang terbentuk dalam cairan akan turun, kemudian
dipisahkan dan dicuci dalam centrifuge lalu dikeringkan. Kristal kering yang dihasilkan dikirim lewat conveyor untuk disimpan. Berikut dapat dilihat blok diagram pembuatan amonium sulfat dengan proses langsung :
b. proses tak langsung Pada proses ini, gas panas dari ov en didinginkan dengan resirkulasi cairan pencuci dan air scrubbing . Campuran cairan kemudian dipanaskan dengan steam dalam kolom stripper tipe bubble untuk melepaskan amonia bebas dalam senyawa garam seperti amonium karbonat dan amonium sulfit. Sebagian cairan dalam kolom stripper kemudian ditambahkan dengan larutan kapur untuk menguraikankomponen garam seperti amonium klorida. Steam lewat melalui kolom kedua distripping dengan amonia dan cairan kemudian dicampur dengan uap dan diperoleh amonia mentah yang selanjutnya diubah menjadi amonium sulfat dalamsaturator kristaliser. Berikut dapat dilihat blok diagram pembuatan amonium sulfat dengan proses tak langsung :
3. Proses Merseburg Proses produksi amonium sulfat dengan proses Merseburg pertama sekali dilakukan di Inggris pada tahun 1951 da n di India pada tahun 1967. Proses ini merupakan reaksi antara amonium ka rbonat dengan gypsum. Proses ini masih digunakan di berbagai negara dimana suplay gypsum tersedia dalam jumlah besar seperti Inggris, Prancis, Jerman dan India. Reaksi yang terjadi ad alah sebagai berikut : 2NH3 + CO2 + H2O <——-> (NH4)2CO3 (NH4)2CO3 + CaSO4.2H2O ——–> (NH4)2 SO4 + CaCO3 + 2H2O Larutan amonium karbonat jenuh digunakan dalam proses yang dibuat dengan cara melarutkan karbondioksida dala m larutan amonium hidroksida. Karbondioksida tersedia sebagai hasil samping pembakaran hidrokarbon. Konversi pada reaksi kirakira 95% sesudah lima jam, jika gypsum bereaksi sempurna dan suhu reaksi dijaga pada 70 oC. Campuran reaksi difilter untuk
memisahkan kalsium karbonat yang terbent uk dari larutan amonium sulfat (Hal. 726-728, Kirk-Othmer, 1994). 4. Proses Absorbsi Sulfur Amonium sulfat dapat dibuat dengan me ngabsorbsi gas sulfur pada pelarut organik dan menghasilkan sulfit atau kaya liquor dengan udara untuk memproduksi sulfat. Kemudian ditambahkan amonia untuk menghasilkan amonium sulfat. Setelah itu dipisahkan dari solventnya, di centrifugasi dan dikeringkan kemudian di bagging. Solvent yang digunakan biasanya adalah xylidine atau monomethyanilin. Banyak cara diperkenalkan selama beberapa tahun untuk proses pembuangan gas sulfur ke udara untuk dimanfaatkan dalam pembuatan amonium sulfat. Proses ini akan menjadi lebih ekonomis di masa depan karena akan membantu mengurangi tingkat emisi polusi. Pada proses ini ditemukan teknik engurangan kadar sulfur dengan biaya yang rendah untuk unit yang kecil. Proses ini meliputi reaksi larutan amonia dengan sulfur dioxide dalam reaktor kristalizer untuk membentuk kristal amonium sulfit. Gas yang tidak bereaksi dibuang keudara. Tahapan reaksinya adalah sebagai berikut : 2NH3 + SO2 + H O ——> (NH4)2SO3 (NH4)2O3 + ½ O ——>2(NH4)2SO4 Reaksi yang terjadi berada pada tekanan 0,1–5 atm dan suhu 200–450 0C menggunakan katalis V2O5. Amonium Sulfit kristal dicentrifuge dari kristaliser dan dioksidasi menjadi amonium sulfat dalam rotary dryer (Hal. 726-728, Kirk-Othmer, 1994).
