TUGAS PROSES INDUSTRI KIMIA 1 PROSES PEMBUATAN AMONIA
DisusunOleh: 1. 2. 3. 4. 5. 6.
AndhikaPudjiUtomo AninditaDyahAyu Hanny Dian M Maharani Hendrati RahmaWulanMaulida TeguhPapraEsza
21030115130122 21030115130163 21030115120012 21030115140139 21030115120093 21030115120092
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO 2016 PRAKATA
1
Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT. Karena atas berkatNya lah kami dapat menyusun makalah Proses Industri Amoniak dengan lancar dan sesuai dengan harapan kami. Makalah ini diperuntukkan untuk memenuhi tugas mata kuliah Proses Industri Kimia. Adapun isi dari makalah ini adalah pembahasan mengenai amoniak. Tujuan dari pembuatan laporan ini adalah untuk mengetahui deskripsi amoniak Untuk mengetahui kegunaan amoniak, untuk mengetahui bahaya yang ditimbulkan dan pengamanannya, untuk mengetahui proses pembuatan amoniak, untuk mengetahui tinjauan amoniak secara termodinamika dan kinetika Makalah ini semoga dapat menjadi tambahan pengetahuan, keahlian dan juga menambah keilmuan di bidang teknik kimia, baik untuk pembaca, dan khususnya bagi penyusun. Kritik dan saran masih perlu diberikan kepada penyusun agar dapat lebih baik dalam penyusunan makalah.
Semarang, 25 September 2016
Penyusun
2
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .......................................................................................
1
PRAKATA........................................................................................................
2
DAFTAR ISI.....................................................................................................
3
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang....................................................................................
4
1.2. Perumusan Masalah ...........................................................................
5
1.3. Tujuan.................................................................................................
5
1.4. Manfaat...............................................................................................
5
BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Pengertian ammonia............................................................................
6
BAB III TINJAUAN TERMODINAMIKA 3.1 Tinjauan Termodinamika ..................................................................
8
BAB IV TINJAUAN KINETIKA 4.1 Tinjauan Kinetika ………………………………………………….
10
BAB V PEMBAHASAN ……………………………………………………
11
BAB VI PENUTUP 6.1 Kesimpulan ……………………………………………………………
19
6.2 Saran ………………………………………………………………….
19
DAFTAR PUSTAKA ………………………………………………………...
20
3
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Ammonia pertama kali ditemukan oleh Bangsa Romawi dalam bentuk yang sekarang kita sebut “garam ammonia”. Mereka menemukan senyawa ini di dekat kuil tempat mereka beribadah yang bernama “Kuil Jupiter Ammun”. Karena itulah meraka menyebut senyawa itu “sal ammoniacus” atau “hammoniacus sal”.Garam ammonia ini menjadi sangat penting bagi para alkimiawan muslim pada abad ke-8. Kimiawan Persia, Jabir ibn Hayyan, yang pertama kali menyebutkannya. Selanjutnya, senyawa ini juga banyak digunakan oleh para Alkimiawan Eropa pada abad ke-13 dan yang pertama kali menyebutkannya adalah Albertus Magnus. Dan pada abad ke-15, Bacilius Valentinus menunjukkan bahwa ammonia bisa didapatkan dengan memberikan perlakuan alkali pada garam ammonia. Barulah pada tahun 1774, Joseph Priestly untuk pertama kalinya memisahkan ammonia dari senyawa garamnya. Dan rumus kimianya dipastikan setelah 11 tahun kemudian, yakni pada tahun 1785, oleh Claude-Louis Berthollet.Kimiawaan Inggris, Sir William Ramsay dan Sydney Young, pada tahun 1884 mencoba mempelajari penguraian ammonia pada suhu sekitar 800oC. Mereka menemukan bahwa dalam setiap proses penguraian selalu tersisa sejumlah tertentu ammonia yang tidak ikut terurai. Dengan kata lain, reaksi antara ammonia dengan unsurunsur penyusunnya (hidrogen dan nitrogen) telah mencapai keadaan setimbang. Selanjutnya, pada tahun 1904 Fritz Haber mencoba mengulangi percobaan Kimiawan Inggris tersebut untuk menentukan di titik mana kesetimbangan tercapai bila dilakukan percobaan pada suhu mendekati 1000oC. Ia mencoba beberapa pendekatan, mereaksikan hydrogen murni dengan nitrogen murni, dan memulai dengan ammonia murni serta menggunakan besi sebagai katalis. Setelah menentukan titik kesetimbangannya, Haber kemudian mencoba katalis yang berbeda dan menemukan nikel bisa digunakan juga sebagai katalis (dengan efektifitas yang sama dengan besi), bahkan kalsium dan mangan bisa lebih baik lagi. Akhirnya, pada tahun 1908, sekaitan dengan kebutuhan terhadap nitrat yang semakin meningkat sedangkan pasokan nitrat semakin berkurang, Haber menemukan proses yang murah dan efisien untuk menghasilkan ammonia dan mengubahnya menjadi nitrat. Dan pada tahun 1910, menjelang dimulainya Perang Dunia I, pasokan nitrat dari Chili ke Jerman benar-benar diputus sehingga pabrik-pabrik Jerman berusaha menerapkan teknik-teknik Haber pada skala besar. Oleh karena itulah, Haber dianggap sangat berjasa bagi kemanusiaan.Karena kegunaannya yang sangat banyak, ammonia hingga kini terus menerus diproduksi untuk 4
berbagai kepentingan, di antaranya pupuk pertanian, industri kain, industri karet, produksi soda abu, metalurgi, dan pembersih rumah tangga. Dan pada tahun 2004, produksi ammonia di seluruh dunia tercatat mencapai 109 juta metrik ton. 1.2 Rumusan Masalah - Apa deskripsi dari amoniak ? - Apa saja kegunaan amoniak ? - Bagaimana bahaya yang ditimbulkan dan pengamanannya ? - Bagaimana proses pembuatan amoniak ? - Bagaimana tinjauan amoniak secara termodinamika dan kinetika ? 1.3 Tujuan - Untuk mengetahui deskripsi amoniak - Untuk mengetahui kegunaan amoniak - Untuk mengetahui bahaya yang ditimbulkan dan pengamanannya - Untuk mengetahui proses pembuatan amoniak - Untuk mengetahui tinjauan amoniak secara termodinamika dan kinetika 1.4 Manfaat - Dengan makalah ini diharap dapat menambah wawasan terhadap pembaca tentang senyawa amoniak - Sebagai referensi untuk mengetahui lebih lanjut tentang amoniak
5
BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Pengertian Ammonia Amonia adalah senyawa kimia dengan rumus NH3. Biasanya senyawa ini didapati berupa gas dengan bau tajam yang khas (disebut bau amonia). Walaupun amonia memiliki sumbangan penting bagi keberadaan nutrisi di bumi, amonia sendiri adalah senyawa kaustik dan dapat merusak kesehatan.Administrasi Keselamatan dan Kesehatan Pekerjaan Amerika Serikatmemberikan batas 15 menit bagi kontak dengan amonia dalam gasberkonsentrasi 35 ppm volum, atau 8 jam untuk 25 ppm volum. Kontak dengan gas amonia berkonsentrasi tinggi dapat menyebabkan kerusakan paru-paru dan bahkan kematian. Sekalipun amonia di AS diatur sebagai gas tak mudah terbakar, amonia masih digolongkan sebagai bahan beracun jika terhirup, dan pengangkutan amonia berjumlah lebih besar dari 3.500 galon (13,248 L) harus disertai surat izin Dasar teori pembuatan amonia dari nitrogen dan hydrogen ditemukan oleh Fritz Haber (1908), seorang ahli kimia dari Jerman. Sedangkan proses industri pembuatan amonia untuk produksi secara besar-besaran ditemukan oleh Carl Bosch, seorang insinyur kimia juga dari Jerman. Persamaan termokimia reaksi sintesis amonia adalah : N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g) ∆H = -92,4Kj Pada 25oC : Kp = 6,2×105 Amonia yang digunakan secara komersial dinamakan amonia anhidrat. Istilah ini menunjukkan tidak adanya air pada bahan tersebut. Karena amonia mendidih di suhu -33 °C, cairan amonia harus disimpan dalam tekanan tinggi atau temperatur amat rendah. Walaupun begitu, kalor penguapannya amat tinggi sehingga dapat ditangani dengan tabung reaksi biasa di dalam sungkup asap. "Amonia rumah" atau amonium hidroksida adalah larutan NH3 dalam air. Konsentrasi larutan tersebut diukur dalam satuan baumé. Produk larutan komersial amonia berkonsentrasi tinggi biasanya memiliki konsentrasi 26 derajat baumé (sekitar 30 persen berat amonia pada 15.5 °C). Amonia yang berada di rumah biasanya memiliki konsentrasi 5 hingga 10 persen berat amonia. Amonia umumnya bersifat basa (pKb = 4.75), namun dapat juga bertindak sebagai asam yang amat lemah (pKa = 9.25).Dipihak lain, karena reaksi ke kanan eksoterm, penambahan suhu akan mengurangi rendemen. Proses Haber-Bosch semula dilangsungkan pada suhu sekitar 500oC dan tekanan sekitar 150-350 atm dengan katalisator, yaitu serbuk besi dicampur dengan Al2O3, MgO, CaO, dan K2O. Amonia juga digunakan dalam pembuatan bermacam-macam monomer yang mengandung nitrogen untuk industri nilon, polimer-polimer akrilat, dan busa 6
poliutretan. Amonia juga digunakan dalam industri farmasi, macam-macam bahan organik, anorganik, detergen dan larutan pembersih, pupuk, dan bahan peledak (TNT atau trinitrotoluena). Titik didih gas NH 3 lebih tinggi daripada titik didih nitrogen dan hidrogen.
7
BAB III TINJAUAN TERMODINAMIKA 3.1 Tinjauan Termodinamika Untuk mengetahui apakah sifat reaksi berjalan eksotermis atau endotermis, maka perlu pembuktian dengan menggunakan panas pembentukan standar, ΔH° f. Pada tekanan 1 atm dengan suhu sebesar 298.15 K.
N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g) ΔH° = ΔH°f (produk)- ΔH°f (rekatan) Jika ΔH° reaksi = (-) maka reaksi berjalan secara eksotermis Jika ΔH°reaksi = (+) maka reaksi berjalan secara endotermis Diketahui data ΔHf masing-masing komponen pada 298.15 K adalah : ΔH°f N2 = 0 ΔH°f H2 = 0 ΔH°f NH3 = -46.110 kJ/mol ΔH°= ΔH°f NH3 - ( ΔH°f N2 + ΔH°f H2 ) = 2x(-46.110 kJ/mol) – (0 + 3(0)) = -92.22 kJ/mol Panas reaksi bernilai negatif sehingga dapat diambil kesimpulan bahwa reaksi pembentukan ammonia merupakan reaksi eksotermis. Sedangkan untuk mengetahui apakah reaksi pembentukan ammonia searah (reversible) atau tidak searah (irreversible) berdasarkan tinjauan termodinamika dengan persamaan van’t Hoff sebagai berikut :
d(∆G°/RT)dT=-∆H°RT Dengan ∆G°RT=-lnK Sehingga : d(∆G°/RT)dT=-∆H°RT dlnKdT=∆H°RT Keterangan : 8
ΔG° = Energi gibbs standar R = Tetapan gas umum T = Temperature reaksi K = Konstanta kesetimbangan reaksi Apabila K ≥ 1. Maka reaksi tersebut bolak-balik (reversible) Apabila K ≤ 1, maka reaksi tersebut searah (irreversible) Diketahui data-data G° untuk mengetahui masing-masing komponen pada 298.15 K adalah ΔG°f N2 = 0 ΔG°f H2 = 0 ΔG°f NH3 = -16.450 kJ/mol ΔG°= ΔG°f NH3 - ( ΔG°f N2 + ΔG°f H2) = 2x(-16.450 kJ/mol) – (0 + 3(0)) = -32.9 kJ/mol Dari persamaan ini : ∆G°RT=-lnK K=e-∆G°/RT
K298.15 = exp(-32.9/0,008314.298.15 K298.15 = 5.81 x 105 Jika delta H merupakan perubahan entalpi standar ( panas reaksi ) dan dapat diasumsikan konstan terhadap suhu, maka persamaan ini dapat diintegralkan menjadi : lnKoperasi/K298.15 =-∆H°R(1/T1-1/T2)
Ln K723.15 = 6.94 K723.15 = 1032.77 Dari perhitungan diatas dapat diketahui bahwa konstanta kesetimbangan reaksi (K) pembentukan ammonia merupakan reaksi bolak-balik (reversible)
9
BAB IV TINJAUAN KINETIKA 1. Reaksi bersifat eksoterm, karena nilai delta Ho reaksi bernilai (-) 2. Suhu rendah akan menggeser kesetimbangan kekanan. 3. Kendala, reaksi berjalan lambat 4. Jumlah mol pereaksi lebih besar dibanding dengan jumlah mol produk. 5. Memperbesar tekanan akan menggeser kesetimbangan kekanan. 6. Memperbesar tekanan akan menggeser kesetimbangan kekanan. 7.
Pengambilan NH3 secara terus menerus akan menggeser kesetimbangan kearah kanan
8. Konversi pembuatan amonia adalah sebesar 16%.
10
BAB V PEMBAHASAN Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku dan Produk a. b.
Sifat Fisis dan Kimia Produk Utama Amonia : Rumus molekul : NH3 Berat molekul : 17.03 g/mol Temperatur kritis : 132.40 °C Tekanan kritis : 111.3 atm Titik didih : 33.15 °C Titik leleh : -77.7 °C Spesific gravity pada acuan udara : 0.5971 Kelarutan dalam air dingin (0 °C) : 89.9/100 Kelarutan dalam air panas (100 °C) : 7.4/100 Viskositas (25 °C) : 13.35 Cp Sifat Kimia :
Reaksi amonisasi Missal pada senyawa halogen NH3 + HX
NH4+ + X-
Amonia mengalami disosiasi mulai pertama kali pada 400-500°C, pada tekanan 1 atm Oksidasi pada suhu yang tinggi dari NH3 akan menghasilkan N2 + H2O 2NH3 + 2 KMnO4
2KOH + MnO2 + 2H2O + N2
11
1. Proses Pembuatan Amoniak Pada proses pembuatan Amonia (NH3) menggunakan proses Haber. Gas natural (metana, CH4) bereaksi dengan uap panas untuk memproduksi karbon dioksida dan gas hidrogen (H2) dalam proses dua langkah. Gas hidrogen dan gas nitrogen lantas direaksikan dalam proses Haber untuk memproduksi amonia. N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g) Berdasarkan prinsip kesetimbangan kondisi yang menguntungkan untuk ketuntasan reaksi ke kanan (pembentukan NH3) adalah suhu rendah dan tekanan tinggi. Akan tetapi, reaksi tersebut berlangsung sangat lambat pada suhu rendah, bahkan pada suhu 500oC sekalipun. Dipihak lain, karena reaksi ke kanan eksoterm, penambahan suhu akan mengurangi rendemen. Proses Haber-Bosch semula dilangsungkan pada suhu sekitar 500oC dan tekanan sekitar 150-350 atm dengan katalisator, yaitu serbuk besi dicampur dengan Al2O3, MgO, CaO, dan K2O. Reaksi kekanan pada pembuatan amonia adalah reaksi eksoterm. Reaksi eksoterm lebih baik jika suhu diturunkan, tetapi jika suhu diturunkan maka reaksi berjalan sangat lambat . Amonia punya berat molekul 17.03. Amonia ditekanan atmosfer fasanya gas. Titik didih Amonia -33.35 oC, titik bekunya -77.7 oC, temperatur & tekanan kritiknya 133 oC & 1657 psi. Kondisi optimum untuk dapat bereaksi dengan suhu 400-600oC, dengan tekanan 150-300 atm. Konversi reaksi 1040 % dengan perbandingan mol ratio N2dan H2 adalah 1:3 dengan fase reaksi gas. Kondisi optimum pembuatan amonia (NH3) dapat digambarkan pada tabel berikut : Tabel Kondisi Optimum Pembuatan NH3 N o
Reaksi : N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g) Faktor
Kondisi Optimum
∆H= -92.22 kJ 1. Reaksi bersifat eksoterm 2. Suhu rendah akan menggeser kekanan.
1.
Suhu
kesetimbangan 400-600oC
3. Kendala:Reaksi berjalan lambat 1. Jumlah mol pereaksi lebih besar dibanding dengan jumlah mol produk. 2. Memperbesar tekanan kesetimbangan kekanan.
akan
menggeser
Tekanan
3. Kendala Tekanan sistem dibatasi kemampuan alat dan faktor keselamatan.
3.
Konsentrasi
Pengambilan NH3 secara terus menerus akan menggeser kesetimbangan kearah kanan _
4.
Katalis
2.
oleh 150-300 atm
Katalis tidak menggeser kesetimbangan kekanan, Fe dengan tetapi mempercepat laju reaksi secara campuran keseluruhan Al2O3KOH dan
garam lainnya
Pengaruh katalis pada sistem kesetimbangan adalah dapat mempercepat terjadinya reaksi kekanan atau kekiri, keadaan kesetimbangan akan tercapai lebih cepat tetapi katalis tidak mengubah jumlah kesetimbangan dari spesies-spesies yang bereaksi atau dengan kata lain katalis tidak mengubah nilai numeris dalam tetapan kesetimbangan. Peranan katalis adalah mengubah mekanisme reaksi kimia agar cepat tercapai suatu produk. Secara garis besar proses dibagi menjadi 4 unit, dengan urutan sebagai berikut :
(1) Feed Treating Unit Gas Alam yang masih mengandung kotoran (impurities), terutama senyawa belerang sebelum masuk ke Reforming Unit harus dibersihkan dahulu di unit ini, agar tidak menimbulkan keracunan pada katalisator di Reforming Unit. Untuk menghilangkan senyawa belerang yang terkandung dalam gas alam, maka gas alam tersebut dilewatkan dalam suatu bejana yang disebut Desulfurizer. Gas alam yang bebas sulfur ini selanjutnya dikirim ke Reforming Unit.Jalannya proses melalui tahapan berikut : a. Sejumlah H2S dalam feed gas diserap di Desulfurization Sponge Iron dengan sponge iron sebagai media penyerap. Persamaan Reaksi : Fe2O3.6H2O + H2S ⇄Fe2S3 6 H2O + 3 H2O
b. CO2 Removal Pretreatment Section Feed Gas dari Sponge Iron dialirkan ke unit CO2 Removal Pretreatment Section Untuk memisahkan CO2 dengan menggunakan larutan Benfield sebagai penyerap. Unit ini terdiri atas CO2 absorber tower, stripper tower dan benfield system. c. ZnO Desulfurizer Seksi ini bertujuan untuk memisahkan sulfur organik yang terkandung dalam feed gas dengan cara mengubahnya terlebih dahulu mejadi Hydrogen Sulfida dan mereaksikannya dengan ZnO. Persamaan Reaksi : H2S + ZnO ⇄ ZnS + H2O
(2) Reforming Unit
-
Di reforming unit gas alam yang sudah bersih dicampur dengan uap air, dipanaskan, kemudian direaksikan di Primary Reformer, hasil reaksi yang berupa gas-gas hydrogen dan carbon dioxide dikirim ke Secondary Reformer dan direaksikan dengan udara sehingga dihasilkan gas-gas sebagai berikut : Hidrogen Nitrogen Karbon Dioksida Gas gas hasil reaksi ini dikirim ke Unit purifikasi dan Methanasi untuk dipisahkan gas karbon dioksidanya.
Tahap-tahap reforming unit adalah : a. Primary Reformer Seksi ini bertujuan untuk mengubah feed gas menjadi gas sintesa secara ekonomis melalui dapur reformer dengan tube-tube berisi katalis nikel sebagai media kontak feed gas dan steam b. Secondary Reformer Gas yang keluar dari primary reformer masih mengandung kadar CH4 yang cukup tinggi, yaitu 12 – 13 %, sehingga akan diubah menjadi H2 pada unit ini dengan perantaraan katalis nikel pada temperature 1002,5 oC. Persamaan Reaksi : CH4 + H2O ⇄3 H2 + CO Kandungan CH4 yang keluar dari Secondary reformer ini diharapkan sebesar 0.34 % mol dry basis. Karena diperlukan N2 untuk reaksi pembentukan Ammonia maka melalui media compressor dimasukkan udara pada unit ini. Persamaan Reaksi : 2H2 + O2 ⇄ 2H2O
CO + O2 ⇄2CO2
(3) Purifikasi & Methanasi Karbon dioksida yang ada dalam gas hasil reaksi Reforming Unit dipisahkan dahulu di Unit Purification, Karbon Dioksida yang telah dipisahkan dikirim sebagai bahan baku Pabrik Urea. Sisa karbon dioksida yang terbawa dalam gas proses, akan menimbulkan racun pada katalisator ammonia converter, oleh karena itu sebelum gas proses ini dikirim ke Unit Synloop & Refrigeration terlebih dahulu masuk ke Methanator. Tahap-tahap proses Purification dan methanasi adalah sebagai berikut : a. High Temperature Shift Converter (HTS) Setelah mengalami reaksi pembentukan H2 di Primary dan Secondary Reformer maka gas proses didinginkan hingga temperature 371 oC untuk merubah CO menjadi CO2 dengan persamaan reaksi sebagai berikut : CO + H2O ⇄ CO2 + H2 Kadar CO yang keluar dari unit ini adalah 3,5 % mol dry basis dengan temperature gas outlet 432 oC- 437 oC. b. Low Temperature Shift Converter (LTS) Tidak semua CO dapat dikonversi menjadi CO2 di HTS, maka reaksi tersebut disempurnakan di LTS setelah sebelumnya gas proses didinginkan hingga temperature 210 oC. Diharapkan kadar CO dalam gas proses adalah sebesar 0,3 % mol dry basis. c. CO2 Removal CO2 dapat mengakibatkan degradasi di Ammonia Converter dan merupakan racun maka senyawa ini harus dipisahkan dari gas synthesa melalui unit CO2removal yang terdiri atas unit absorber, striper serta benfield system sebagai media penyerap. System penyerapan di dalam CO2 absorber ini berlangsung secara counter current, yaitu gas synthesa dari bagian bawah absorber dan larutan benfield dari bagian atasnya. Gas synthesa yang telah dipisahkan CO2-nya akan keluar dari puncak absorber, sedangkan larutan benfield yang kaya CO2 akan diregenerasi di unit CO2 stripper dan dikembalikan ke CO2 absorber. Sedangkan CO2 yang dipisahkan digunakan sebagai bahan baku di pabrik urea. Adapun reaksi penyerapan yang terjadi K2CO3 + H2O + CO2 ⇄ 2KHCO3 d. Methanasi
Gas synthesa yang keluar dari puncak absorber masih mengandung CO2 dan CO relative kecil, yakni sekitar 0,3 % mol dry basis yang selanjutnya akan diubah menjadi methane di methanator pada temperature sekitar 316 oC. Persamaan Reaksi : CO + 3H2 ⇄ CH4 + H2O CO2 + 4H2 ⇄ CH4 + 2H2O
(4) Compression Synloop & Refrigeration Unit Gas Proses yang keluar dari Methanator dengan perbandingan gas hidrogen : nitrogen = 3 : 1, ditekan atau dimampatkan untuk mencapai tekanan yang diinginkan oleh Ammonia Converter agar terjadi reaksi pembentukan, uap ini kemudian masuk ke Unit Refrigerasi sehingga didapatkan amonia dalam fasa cair yang selanjutnya digunakan sebagai bahan baku pembuatan Urea.Tahap-tahap poses Synthesa loop dan Amonik Refrigerant adalah : a. Synthesis Loop Gas synthesa yang akan masuk ke daerah ini harus memenuhi persyaratan perbandingan H2/N2 = 2,5 – 3 : 1. Gas synthesa pertama-tama akan dinaikkan tekanannya menjadi sekitar 177.5 kg/cm2 oleh syn gas compressor dan dipisahkan kandungan airnya melalui sejumlah K.O. Drum dan diumpankan ke Ammonia Converter dengan katalis promoted iron. Persamaan Reaksi : 3H2 + N2 ⇄2NH3 . Kandungan Ammonia yang keluar dari Ammonia Converter adalah sebesar 12,05-17,2 % mol. b. Ammonia Refrigerant Ammonia cair yang dipisahkan dari gas synthesa masih mengandung sejumlah tertentu gas-gas terlarut. Gas-gas inert ini akan dipisahkan di seksi Ammonia Refrigerant yang berfungsi untuk Mem-flash ammonia cair berulang-ulang dengan cara menurunkan tekanan di setiap tingkat flash drum untuk melepaskan gas-gas terlarut, sebagai bagian yang integral dari refrigeration, chiller mengambil panas dari gas synthesa untuk mendapatkan pemisahan produksi ammonia dari Loop Synthesa dengan memanfaatkan tekanan dan temperature yang berbeda di setiap tingkat refrigeration. Hasil / produk pada proses di atas adalah amonia cair yang beserta karbon dioksida digunakan sebagai bahan baku pembuatan Urea. 2. Kegunaan amoniak Ammonia (NH3) mempunyai banyak manfaat,diantaranya:
-
Sebagian besar ammonia digunakan sebaga bahan baku pupuk Sedangkan sisanya digunakan untuk produksi asam nitrit Sebagai indikator universal, Refrigerant, Bahan bakar roket, Desinfektan, serta sebagai zat tambahan pada rokok. Pembuatan Amonium Nitrat Pembuatan Urea
Untuk pembuatan pupuk, terutama urea dan ZA (Zwavelzur amonium = amonium sulfat) NH3(g) + CO2(g) NH3(g) + H2SO4
CO(NH2)2(aq) + panas (NH4)2SO4(aq)
Pembuatan pupuk dengan cara Haber-Bosch yaitu dengan cara ammonia dibuat dalam skala besar dari nitrogen yang diperoleh dari udara, ditambah hydrogen (sebagian besar diproduksi dari metana yang terjadi secara alami) yang menjadi campuran nitrogen dan hydgrogen bertekanan tinggi. Kemudian didaur ulang sehingga amoniak terbentuk dan dibiarkan hingga terjadi proses pengembunan sehingga terbentuk amoniak cair (NH3) yang siap dipindahkan untuk diolah menjadi pupuk. Namun sebelum amoniak diproduksi melalui proses Haber-Bosch, sumber utama senyawa nitrogen untuk industry adalah mineral yang harus ditambang dan diangkat sejauh ribuan kilometer. -
Pembuatan Amonium Phospat Pembuatan Nitric Acid Pembuatan Acrylonitril
3. Bahaya Amoniak - Sifat-sifat Bahaya a. Kesehatan: - Efek Jangka Pendek (Akut) Iritasi terhadap saluran pernapasan, hidung, tenggorokan dan mata terjadi pada 400-700 ppm. Sedang pada 5000 ppm menimbulkan kematian. Kontak dengan mata dapat menimbulkan iritasi hingga kebutaan total. Kontak dengan kulit dapat menyebabkan luka bakar (frostbite) - Efek Jangka Panjang (Kronis) Menghirup uap asam pada jangka panjang mengakibatkan iritasi pada hidung,tenggorokan dan paru-paru. Termasuk bahan teratogenik.Nilai Ambang Batas : 25 ppm (18 mg/m3) (ACGIH 1987-88) STEL 35 ppm (27 mg/m3) Toksisitas : LD50 = 3 mg/kg (oral, tikus). LC 50 = 200 ppm (tikus menghirup 4 jam) b. Kebakaran: Dapat terbakar pada daerah mudah terbakar : 16-25 % (LFL-UFL). Suhu kamar 651 oC. c. Reaktivitas Stabil pada suhu kamar, tetapi dapat meledak oleh panas akibat kebakaran. Larut dalam air membentuk ammonium hidroksida.
-
d. Mekanisme Dalam Tubuh Masuk melalui penafasan, kontak mata dan kontak kulit. Didalam tubuh akan masuk dan mengikuti sistem pernafasan. Amoniak mudah larut didalam air sehingga akan dikeluarkan bersama dengan urine yang mengandung amoniak juga. Keselamatan dan Pengamanan a. Penanganan dan Penyimpanan: Hindari penghirupan gas/uap. Juga hindari kontak dengan kulit dan mata. Pasang ventilasi atau “local exhauster” di tempat kerja untuk mengurangi cemaran agar < NAB. Pakailah alat pelindung diri : respirator, kacamata, gloves dan pakaian kerja. Wadah dan pompa untuk transfer bahan harus di “ground”kan untuk menghindari terjadinya listrik statis. Hindari kontak amonia dengan karet, plastik dan cat. Simpan bahan dalam wadah tertutup, di luar, bebas dari matahari, berventilasi, dingin, jauh dari api dan pemanas. b. Tumpahan dan Bocoran: Isolasi daerah kebocoran sampai 100 – 200 m. Pakailah alat pelindung diri dalam menangani kebocoran/tumpahan atau seluruh tubuh dalam perlindungan yang sempurna (encapsulated). Jangan sentuh bahan. Uap/gas amonia dalam udara (kabut) dapat didispersikan dengan menyemprot dengan air. Bila mungkin segera matikan kebocoran gas. Hindari tumpahan bahan mengalir kedalam perairan karena amat toksik bagi lingkungan. Sedikit tumpahan dapat diserap dengan tanah atau pasir atau dinetralkan dengan asam. c. Alat Pelindung Diri: Pernafasan : Respirator dengan kartrij apabila konsentrasi <250 ppm. Pada konsentrasi lebih tinggi pakailah respirator dengan pasok udara atau SCBA. Mata : Safety goggles dan pelindung muka. Kulit : Gloves (neoprene, karet, PVC karet butil). Tambahan : Pancuran air pencuci mata dan safety shower.
d. Pertolongan Pertama Terhirup : Bawa ke tempat aman dan udara yang segar, beri pernapasan buatan jika perlu, segera bawa ke dokter. Terkena mata: Cuci dengan air bersih dan mengalir selama 20 menit dan segera bawa ke dokter. Terkena kulit: Cuci dengan air bersih dan mengalir selama 20 menit, lepaskan pakaian yang tekontaminasi. Tertelan: Bila sadar, beri minum 1-2 gelas air/susu, jangan dirangsang untuk muntah. Pemadam Api: Hentikan kebocoran gas dengan aman, gunakan semprotan air sebagai pendingin. Media pemadaman CO2, halon, bubuk bahan kimia kering.
BAB VI PENUTUP 6.1 Kesimpulan Amonia (NH3) merupakan gas yang tidak berwarna dengan bau menyengat dan sangat mudah larut dalam air. Amonia ini biasanya digunakan dalam refrigerator dan dalampembuatan pupuk, bahan peledak, plastik, serta bahan-bahan kimia lainnya. Selian itu, amonia juga digunakan sebagai pelarut. Amonia dapat dibuat dengan mereaksikan gas nitrogen (N2) dengan gas hodrogen (H2) melalui proses reaksi eksoterm, yang dapatmembentuk keseimbangan sebagai berikut : N2 (g) + 3H2 (g)
2NH3 (g) ∆H = -92,2Kj
Dalam industri, amonia dibuat dengan dengan mencampur gas N2 yang diperoleh melalui udara dan gas H2 yang diperoleh dari reaksi antara gas metana dan air. Campuran gas N2 dan H2 dengan perbandingan N2 : H2 = 3 : 1 tersebut kemudian dialirkan melalui pompa bertekanan tinggi (250 atm) ke dalam tabung pemurnian gas. Dalam tabung inilah kemudian diperoleh gas N2 dan H2 murni yang dialirkan ke dalam reaktor katalisis. Reaksi pembuatan amonia merupakan reaksi eksoterm, sehingga untuk menghasilkan amonia dalam jumlah besar, maka reaksi tersebut harus dilakukan pada suhu yang rendah. Akan tetapi, pada suhu rendah reaksi akan berlangsung lambat. Oleh karena itu, untuk mengimbanginya, maka reaksi dalam pembuatan amonia dilakukan pada suhu tinggi (sekitar 500°C) dan tekanan yang tinggi (200 – 400 atm). Suhu dan tekanan tersebut memungkinkan reaksi pembuatan amonia dapat berlangsung cepat dan amonia yang dihasilkannya dalam jumlah besar (reaksi bergeser ke kanan). Amonia yang dihasilkan dalam proses industri berupa amonia cair. Hal ini karena campuran gas H2, N2 dan NH3 dialirkan melalui kondensor. Karena NH3 mempunyai titik didih lebih tinggi dibanding H2 dan N2, maka NH3 akan segera mencair dan ditampung dalan bejana tertentu, sedangkan gas H2 dan N2 didaur ulang kembali untuk menghasilkan amonia pada proses berikutnya. Mekanisme produksi amonia yang telah diuraikan di atas pada mulanya dikembangkan oleh dua orang ahli kimia Jerman, Fritz Haber (1868-1934) dan Karl Bosch (1874-1940), sehingga proses pembuatan amonia tersebut dikenal dengan proses Haber-Bosch. 6.2 Saran Dari keseluruhan makalah ini penulis menyadari, bahwa dalam penulisan makalah senyawa amoniak ini, masih banyak kekurangan yang ada maka kami sebagai penulis mengharapkan saran dan kritikan dari para pembaca agar kami dapat menyempurnaan makalah berikutnya atau masa yang akan datang.
DAFTAR PUSTAKA Budianto.
(n.d.).
budhii.
Retrieved
09
27,
2015,
from
http://www.budhii.web.id/2014/11/pembuatan-amonia-dengan-proses-haber-bosch.html Firhadj, Z. (n.d.). zulfikar-firhadj. Retrieved 09 27, 2015, from http://zulfikarfirhadj.blogspot.co.id/2012/03/reaksi-kesetimbangan-dalam-industri.html Hidayat,
R.
(n.d.).
Rahmatzoom.
Retrieved
09
27,
2015,
from
http://rahmatzoom.blogspot.co.id/2012/11/pembuatan-amonia-dengan-proses-haber_15.html Palembang, P. P. (n.d.). pusri. Retrieved 09 27, 2015, from http://www.pusri.co.id/ina/amoniaproses-produksi-amonia/ Usman,
Z.
(n.d.).
zainusman6.
Retrieved
http://zainiusman6.blogspot.co.id/2012/01/amonia.html Pupukkaltim.com
09
27,
2015,
from
