Sintesis Amonia

INDUSTRI NITROGEN

 Nitrogen diperoleh dari berbagai sumber seperti limbah pupuk, udara, batu  bara, gas alam, elektrolisis hidrogen, proses pemurnian gas, nafta dan crude oil . Selain itu, sumber nitrogen lainnya ialah dari hasil penambangan NaNO 3. Natrium nitra nitratt lebi lebih h dike dikena nall sebag sebagai ai mesiu mesiu Chil Chilii yang yang berb berbed edaa deng dengan an mesiu mesiu pada pada umumnya. Dalam industri, nitrogen sering diperoleh dari hasil distilasi udara cair. Udara difiltrasi untuk menghilangkan kotoran yang tidak diinginkan seperti debu. Kemudian udara dikompresi untuk meningkatkan tekanannya. Udara akan masuk  dalam lam heat heat exchan exchange gerr untuk untuk diding didingink inkan an dan kemudi kemudian an dikomp dikompresi resi kembali kembali sampai fase udara berubah menadi cair. Udara cair didistilasi untuk menguapkan nitrogen. !al ini dikarenakan nitrogen mempunyai titik didih yang lebih rendah diband dibanding ingkan kan unsur unsur lain yang yang terdapa terdapatt dalam dalam udara, udara, sehing sehingga ga nitrog nitrogen en akan akan mengua menguap p terlebi terlebih h dahulu dahulu.. "plika "plikasi si penggu penggunaa naan n nitrog nitrogen en yang yang paling paling banya banyak  k  digunakan adalah dalam industri pupuk dari amonia. "mon "monia ia meru merupa paka kan n salah salah satu satu prod produk uk yang yang meng mengan andu dung ng nitro nitroge gen. n. Kebanyakan dibuat dari proses sintesis nitrogen. Nitrogen yang dibutuhkan dapat dihasilkan dari proses penambangan NaNO 3. #as amonia dapat digunakan dalam  pembuatan pupuk, bubur kayu, asam nitrat, industri ester asam nitrat dan bahan  pendingin. "mina, amidadan beberapa macam senya$a organik lainnya merupakan turunan dari ammonia. Sintesis Ammonia

%eaksi yang &eradi dalam 'roses Sintesis Sintes is "monia "monia dapat disintesis dari unsur nitrogen dan hidrogen. "monia yang dikomersialkan dapat berupa amonia cair murni maupun larutan amonia dengan kada kadarr ()* ()* N!3. %eak %eaksi si yang yang tera teradi di anta antara ra nitr nitrog ogen en dan dan hidr hidrog ogen en untu untuk  k  menghasilkan amonia adalah sebagai berikut. 3

1 2

 N(+g -

2

 !(+g / N!3+g

0!1(2C  456,7 k8

0! 69:2C  499,6 k8

%eaksi tersebut merupakan reaksi reversible. ;erdasarkan prinsip kesetimbangan, kondisi yang diinginkan adalah reaksi yang beralan ke kanan ke arah pembentukan amonia dengan suhu yang rendah dan tekanan tinggi. Namun, reaksi akan beralan lambat pada suhu rendah. 8ika dilakukan peningkatan suhu, maka akan mengurangi umlah amonia yang dihasilkan.

'eristi$a seperti ini

sering teradi dalam berbagai macam reaksi kesetimbangan lainnya, sehingga  perlu ada cara untuk mengatasi hal tersebut dan menadikan proses produksi menghasilkan keuntungan yang sebesar4besarnya.

#ambar 1. Kur
teradi kontak dengan tembaga, fosfor, arsenik, sulfur, dan karbon monoksida karena teradi peristi$a yang dinamakan peracunan katalis. 'eracunan katalis teradi karena terdapat beberapa unsur tertentu dalam senya$a yang diumpankan ke dalam reaktor yang teradsorpsi dengan mudah secara kimia ke permukaan katalis sehingga menutupi situs aktif katalis dalam melakukan fungsinya. Senya$a racun katalis ini teradsorpsi pada katalis secara lebih kuat dibandingkan dengan reaktan sehingga akti
a. 'eracunan pada katalis logam &eori tentang peracunan katalis didasarkan pada sifat struktur elektronik  dari racun katalis dalam fasa gas dan katalis logam dalam fasa padat. Konsep ini melihat bah$a racun katalis teradsorpsi pada situs aktif logam membentuk kompleks terkemisorpsi.

Tabel 1 Katalis

@e %u Os

Logam yang Mudah Teracuni #olongan >??? #olongan ?; Co Ni Cu %h 'd "g ?r 't "u

Katalis yang hanya tersusun dari besi murni saa hanya akan menghasilkan kon
velocity menyatakan berapa umlah reaktan yang harus mele$ati katalis dengan
#ambar (. 'roses keseluruhan dari pembuatan amonia #ambar tersebut menunukan keseluruhan proses yang teradi dalam  pembuatan amonia dimulai dengan proses pembuatan gas reaktan hingga amonia terbentuk. ;ahan dasar yang digunakan dalam proses pembuatan amonia ini adalah gas sintesis dan udara. #as sintesis yang digunakan masih mengandung pengotor 

 berupa sulfur yang dapat meracuni katalis reformer, sehingga perlu dilakukan  proses desulfurisasi dengan bantuan katalis Co untuk menghilangkan kadar sulfur  tersebut. #as sintesis bebas sulfur kemudian direaksikan dengan steam di dalam  primary reformer  dengan bantuan katalis nikel. 'roduk dari reaksi ini berupa CO (, CO dan !(. C!5+g - !(O+g / CO+g - 3!(+g %eaksi tersebut merupakan reaksi endotermis sehingga perlu adanya  panas. #as keluaran primary reformer direaksikan dengan udara yang uga berisi katalis nikel pada secondary reformer . #as kemudian direaksikan kembali dengan  steam  di dalamhigh suhu shift reaktor   untuk mengoksidasi kandungan karbon monoksida yang terdapat pada gas dengan bantuan katalis @e menadi karbondioksida yang mudah dihilangkan. CO+g - !(O+g / CO(+g - !(+g Selanutnya gas dimasukan ke dalam low suhu shift reaktor . Di dalam reaktor ini berlangsung reaksi yang sama pada high suhu shift reaktor , hanya saa suhu yang digunakan rendah. !al ini dikarenakan untuk menghasilkan kon
kinera dari katalis. semua panas yang dihasilkan akan digunakan kembali sehingga tidak ada panas yang terbuang percuma. #as dimasukan ke dalam kon
tekanan

sehingga

kon
yang

dihasilkan

semakin

 besar.Kon
#ambar 3. 'roses sintesis amonia pada kon
#as masuk dari atas kon
mendinginkan gas keluaran kon
Urea merupakan salah satu dari produk turunan amonia. Urea mengandung sekitar 56* nitrogen. Urea diproduksi dalam bentuk padatan kristal dan dikemas dalam karung. ;ahan baku utama dari proses pembuatan urea adalah karbon dioksida dan amonia cair. &eradi dua tahap reaksi yaitu reaksi antara karbon dioksida dan amonia cair membentuk amonium karbamat pada tekanan tinggi. CO( - (N! 3 / N!(COON!5

0!  4199 8E kg mol

%eaksi tersebut merupakan reaksi eksotermis yang menghasilkan panas. "monium karbamat yang terbentuk kemudian didekomposisi untuk membentuk  urea dan air  N!(COON!5 / N!(CON!( - !(O

0!  -5(8E kg mol

#ambar 5. 'roses keseluruhan dari pembuatan urea "monia cair dan gas karbondioksida masuk ke dalam reaktor. Dalam reaktor ini teradi proses reaksi antara amonia dengan karbon dioksida membentuk  amonium karbamat. Baruan amonium karbamat hasil recovery uga dimasukan ke dalam realtor ini untuk selanutnya dimasukan ke dalam reaktor dekomposisi. Barutan amonium karbamat dari hasil pembentukan reaksi antara amonium dan karbondioksida maupun dari hasil recovery mengalami dekomposisi menadi larutan urea.