MAKALAH CARA MEMBUAT PUPUK ZA (Zwavelzure Amonium)

 

DAFTAR ISI

 

Halaman

 

KATA PENGANTAR........................................................................................... i

DAFTAR ISI.......................................................................................................... ii

 

BAB I PENDAHULUAN..................................................................................... 1

A.       Latar Belakang .......................................................................................... 1

 

BAB II PEMBAHASAN....................................................................................... 2

A.    Pengertian Pupuk......................................................................................... 2

B.     Proses Produksi Pupuk Za .......................................................................... 2

C.     Bahan Baku.................................................................................................. 2

D.    Uraian Proses Pembuatan Pupuk ZA........................................................... 3

E.     Penampungan Product dan Pengemasan..................................................... 8

 

BAB  III PENUTUP.............................................................................................. 9

A.       Kesimpulan ............................................................................................... 9

 

DAFTAR PUSTAKA......................................................................................... 10

 

 

BAB I

PENDAHULUAN

 

1.1.   Latar Belakang

 Pupuk merupakan gabungan unsur hara makro dan mikro yang diberikan kepada tanaman baik melalui penyemprotan langsung ke tanaman maupun melalui tanah untuk menyuburkan akar, batang, daun, dan memperbanyak serta memperbaiki kualitas buah.

Berdasarkan bahan bakunya, pupuk dapat dibagi menjadi dua jenis yakni pupuk kimia dan pupuk organik. Pupuk kimia dibuat secara kimia atau sering disebut pupuk buatan. Pupuk kimia dapat dibedakan menjadi dua, yakni pupuk kimia tunggal seperti pupuk KCl dan urea karena hanya mengandung satu jenis unsur hara, yaitu K pada KCl dan N pada urea ((CONH2)2), serta pupuk kimia majemuk yang terdiri atas beberapa unsur hara seperti pupuk NPK. Pupuk kimia yang sering digunakan adalah urea dan amonium sulfat ((NH4)SO4)) atau pupuk ZA untuk hara N; tripel superfosfat (Ca(H2PO4) atau TSP, dolomit super prima (DSP) dan zat kapur (CaO) dengan kandungan hara makro Ca sebesar 32% dan magnesium 18% (MgO), super fosfat (SP-26), untuk hara P; Muriate of Potash (MOP) dan potasium klorida atau KCl untuk hara K (Anon., 2009). Sedangkan pupuk organik adalah nama kolektif suatu bahan yang berasal dari kotoran sapi, limbah perikanan/hasil samping tangkapan trawl, fermentasi dedaunan, gambut, kotoran cacing, kotoran binatang ternak, dan rumput laut (Simanungkalit et al., 2006). Pupuk organik mengandung unsur hara lebih lengkap dibandingkan dengan pupuk kimia.

BAB II

PEMBAHASAN

 

A.    Pengertian Pupuk

Pupuk adalah suatu bahan yang mengandung satu atau lebih unsur hara atau nutrisi bagi tanaman untuk menopang tumbuh dan berkembangnya tanaman. Unsur hara yang diperlukan oleh tanaman adalah: C, H, O (ketersediaan di alam melimpah), N, P, K, Ca, Mg, S (hara makro), dan Fe, Mn, Cu, Zn, Cl, Mo, B (hara mikro). Pupuk dapat diberikan lewat tanah, daun, atau diinjeksi ke batang tanaman. Jenis pupuk adalah bentuk padat maupun cair. Berdasarkan proses pembuatannya pupuk dibedakan menjadi pupuk alam dan pupuk buatan. Pupuk alam adalah pupuk yang didapat langsung dari alam, contohnya fosfat alam, pupuk kandang, pupuk hijau, kompos. Jumlah dan jenis unsur hara yang terkandung di dalamnya sangat bervariasi. Sebagian dari pupuk alam dapat disebut sebagai pupuk organik karena merupakan hasil proses dekomposisi dari material mahluk hidup seperti, sisa tanaman, kotoran ternak, dan lain-lain

 

B.     Proses Produksi Pupuk Za

Ammonium Sulfat merupakan salah satu produk pupuk nitrogen yang diproduksi oleh PT. Petrokimia Gresik dengan kapasitas produksi untuk masing – masing unit ZA sebesar 610 ton/hari. Ammonium sulfat atau pupuk ZA merupakan hasil dari netralisasi amoniak (NH3) dan asam sulfat (H2SO4).

 

C.    Bahan Baku

Bahan baku baku pembuatan pupuk ZA adalah amoniak yang diperoleh langsung dari pabrik I dan asam sulfat yang diperoleh dari pabrik III. Berikut spesifikasi bahan baku pupuk ZA.

1.        Amoniak (NH3)

Kadar NH3 : 99 – 99,5%

Kadar H2O : maks 0,5 – 1% Fase : gas

Temperatur : 1oC

-     Asam Sulfat (H2SO4) Kadar H2SO4 : 98 – 99,5% Kadar H2O : maks 0,5 – 2% Fase : cair

Temperatur : 34oC

 

D.    Uraian Proses Pembuatan Pupuk ZA

1.      Proses Penguapan Amoniak

Pada proses netralisasi amoniak yang digunakan dalam bentuk gas sehingga jika amoniak masih dalam bentuk cair diperlukan proses evaporasi untuk mengubahnya menjadi bentuk gas. Proses evaporasi dilakukan dalam ammonia vaporizer E 304 C. Pemanas yang digunakan adalah low pressure steam dengan tekanan 10 kg/cm3 dan suhu 178 - 180°C. Tahap ini digunakan ketika laju uap amoniak terlalu rendah atau ketika pabrik amoniak sedang tidak beroperasi.

2.      Reaksi Netralisasi dan Kristalisasi

Reaksi netralisasi dan kristalisasi ini terjadi dalam saturator R-301 ABCD.  Reaksi ini bertujuan untuk mereaksikan gas ammonia murni (NH3) dengan terbentuk. Amoniak dimasukkan bersama dengan asam sulfat ke dalam reaktor (saturator) secara kontinu dengan bantuan udara sebagai pengaduk dan air sebagai penyerap panas. Saturator adalah alat utama pada proses kristalisasi yang berfungsi untuk mereaksikan amoniak dengan asam sulfat dan memekatkan amonium sulfat yang terbentuk. Reaksi pembentukan ammonium sulfat dalam saturator

2NH3 + H2SO4  (NH4)2SO4 + panas

Air proses dari tangki TK-301 dialirkan ke dalam saturator ke dalam saturator R-301 ABCD dengan menggunakan pompa P-302, setelah ketinggian air 4,0 m, uap amoniak dengan konsentrasi 99,5% berat dialirkan ke dalam saturator R-301 ABCD dengan kondisi suhu 70oC dan tekanan 3,5-5,5 kg/cm2g. Asam sulfat dari tangki TK-200 dengan konsentrasi 98,5% dipopakan ke dalam saturator R-301 ABCD pada kondisi 32oC dengan menggunakan pompa P305/P202. Udara pengaduk yang digunakan diambil dari udara luar yang ditekan oleh kompresor,lalu dibersihkan dengan separator oil sebelum dimasukkan ke dalam saturator. Reaksi pembentukan amonium sulfat adalah reaksi eksotermis, yang menghasilkan panas 109,72 kkal/mol dengan penambahan uap amoniak dan asam sulfat secara terus menerus maka konsentrasi amonium sulfat yang terbentuk akan semakin meningkat dan panas yang dihasilkan juga akan semakin besar.

Desain operasi saturator R-301 ABCD adalah pada 105oC dan tekanan 1 atm sedangkan reaksi selalu melepas panas 109,72 {پ kkal/mol.

Dengan tujuan menjaga suhu larutan amonium sulfat agar konstan 105oC maka air proses dari tangki TK-301 perlu ditambahkan secara terus-menerus ke dalam saturator. Temperatur dalam saturator dapat bertahan hampir konstan (105- 113oC) pada kondisi normal operasi. Sebagian kecil panas ini hilang melalui dinding saturator, sebagian besar akan menguapkan air dari larutan dan dimasukkan kembali ke dalam saturator untuk menjaga temperatur konstan. Kadar impuritis di dalam larutan induk (mother liquor) harus diamati, dengan batasan Fe maksimum 10 ppm. Untuk mengikat Fe maka diinjeksikan asam fosfat.

Pada suhu 105oC dan tekanan 1 atm air proses akan berubah fasa menjadi uap sehingga larutan amonium sulfat dalam saturator akan menjadi jenuh dan kemudian membentuk kristal amonium sulfat. Uap air proses yang terbentuk segera dialirkan keluar saturator R-301 untuk menjaga kondisi tekanan dalam saturator konstan 1 atm. Uap air ini dikondensasikan lagi di kondensor E-301 ABCD kemudian air kondensat yang dihasilkan, dialirkan ke dalam tangki TK-301. Tipe kondensor E-301 BCD adalah shell and tube dengan media air pendingin dari unit utilitas I dengan temperatur 30oC, air pendingin yang keluar dari kondensor harus dijaga temperaturnya tidak boleh lebih dari 50oC.

Kristal amonium sulfat yang terbentuk mempunyai kecenderungan mengendap di dasar saturator, hal ini dapat mengganggu jalan keluar slurry amonium itu sendiri. Dengan tujuan untuk mengatasi hal tersebut maka udara murni bertekanan 1 kg/cm2 dan temperatur 70oC dihembuskan ke dalam saturator R-301 ABCD. Setelah ketinggian slurry dalam saturator 3,5-4,5 m kandungan Kristal amonium sulfat dalam saturator sudah mencapai 50% berat, slurry amonium sulfat dapat dialirkan keluar saturator melalui produk outlet berupa kristal yang kemudian dibawa ke unit pengeringan selanjutnya ke unit pengantongan. Larutan amonium sulfat jenuh (larutan induk) dari tangki D- 301 AB dengan konsentrasi 50% dan temperatur 70oC juga dipompakan kedalam saturator R-301 ABCD dengan tujuan mempercepat terbentuknya kristal amonium sulfat.

Untuk mendapatkan konversi yang tinggi asam sulfat dimasukkan melalui line yang selalu terendam di bagian atas saturator dengan flow sebesar 5,2 ton/jam dan uap amoniak dilewatkan melalui sparger di bagian bawah saturator dengan flow sebesar 1/3 dari flow asam sulfat. Acidity (keasaman) dijaga dengan mengatur jumlah pemasukan NH3 vapor. Acidity naik, pemasukan NH3 ditambah. Acidity turun, pemasukan NH3 vapor dikurangi. Sedangkan flow acid (asam sulfat) sudah tertentu jumlah (konstan).

3.        Pemisahan Kristal (Centrifuge)

Proses ini bertujuan untuk memisahkan Kristal ammonium sulfat yang terbentuk dari ML. Larutan amonium sulfat dalam tangki mother liquor harus dijaga suhunya pada 70oC dan dilakukan pengadukan secara kuntinyu sebelum dialirkan ke saturator R-301 ABCD dengan menggunakan pompa P-3.01. Produk dari saturator R-301 ABCD yang terdiri dari kristal amonium sulfat 50% berat dan sisanya larutan ammonium sulfat akan dipisahkan di centrifuge (M 301 AB). Centrifuge merupakan suatu alat pemisah antara padatan dan cairan dengan menggunakan screen yang berputar secara kontinyu.

Produk slurry amonium sulfat dari saturator R-301 ABCD dilewatkan melalui Hopper D 302 AB untuk diumpankan ke centrifuge M 301 AB secara kontinyu. Kristal amonium sulfat akan tertahan pada dinding screen dan terkumpul di silinder screen. Secara kontinyu pusher bergerak maju mundur untuk mendorong kristal amonium sulfat yang terkumpul di screen ke solid discharge. Produk kristal keluar dari centrifuge M 301 AB mempunyai kandungan air sekitar 2% berat maksimum dikirim ke rotary dryer M-302 melalui belt conveyor M 303 secara kontinyu. Larutan amonium sulfat yang tertampung di dalam tangki mother liquid D 301 AB dianalisis kadar kation- kation bebasnya. Kation-kation tersebut biasanya adalah Fe3+ yang dalam jumlah tertentu akan mempengaruhi bentuk kristal yang akan dihasilkan. Kristal amonium sulfat yang banyak mengandung ion logam tersebut biasanya berbentuk panjang seperti jarum. Kandungan kation bebas dalam larutan induk dibatasi maksimum 10 ppm. Apabila melebihi ambang batas yang ditetapkan maka ke dalam tangki mother liquor D 301 AB ditambahkan asam fosfat sehingga akan terbentuk endapan putih yang mudah dipisahkan. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

Fe3+ + (PO4)3-  FePO4

Butiran kristal amonium sulfat diteruskan ke belt conveyor dan screw conveyor untuk selanjutnya dibawa ke rotary dryer untuk dikeringkan. Sedangkan larutan induk dialurkan ke mother liquor tank untuk di recycle ke saturator.

4.        Proses Pengeringan

Tujuan dari tahap ini adalah mengurangi kadar air kristal amonium sulfat hingga 1,0% berat maksimal. Proses pengeringan kristal ZA di PT. Petrokimia Gresik menggunakan rotary dryer. Alat ini terdiri dari shell berbentuk silinder horizontal yang dipasang pada suatu roll, sehingga silinder dapat berputar dan kedudukannya sedikit membentuk sudut kemiringan. Pada bagian dalam silinder terdapat sekat-sekat yang arahnya mebujur sejajar sumbu silinder. Sekat ini desebut “shovel” berfungsi sebagai pengangkut butiran bahan yang akan dikeringkan pada saat silinder berputar.

Pada bagian akhir belt conveyor sebelum jatuh ke screw conveyor M 307 pada permukaan kristal amonium sulfat ditambahkan larutan anti-cacking, pada ujung akhir screw conveyor dihubungkan langsung dengan bagian masuk kerotary dryer M 302. Kristal amonium sulfat masuk ke bagian ujung yang lebih tinggi dari rotary dryer M 302 dengan kadar air maksimum 1% berat pada temperatur 70oC keluar melalui bagian ujung yang lebih rendah karena adanya gaya gravitasi.

Sebagai media pemanas adalah udara yang dipanaskan dengan heater yang sudah terangkai dalam rotary dryer tersebut. Udara pemanas akan mengalir searah dengan Kristal amonium sulfat, suhu udara pemanas masuk adalah untuk ZA I sebesar 115 oC dan ZA III sebesar 104 oC.

Kristal amonium sulfat akan mengalir keluar sebagai produk kering dengan kadar air maksimum 1% berat denan temperatur 55oC pada bagian ujung yang lebih rendah. Gerakan aliran dari kristal amonium sulfat ini disebabkan adanya putaran silinder dan kemiringan silinder. Media pemanas heater adalah Low Pressure Steam dari unit utilitas I, udara dari atmosfer akan memasuki rotary dryer disebabkan adanya hisapan atau tarikan dari Fan C

Udara keluar dari rotary dryer M 302 pada temperature 60-65 oC, udara tersebut diperkirakan mengandung debu amonium sulfat. Udara keluar dari rotary dryer M 302 dilewatkan wet cyclone D 303/309 untuk menangkap debu amonium sulfat yang terbawa dalam udara pemanas. Udara pemanas yang masuk ke wet cyclone D 303/309 di spray dengan air proses, kemudian air proses dan debu amonium sulfat yang tertangkap akan mengalir ke tangki larutan ZA dan D 307. Larutan ini kemudian dialirkan ke tangki mother liquor sedangkan udara pemanas setelah melewati wet cyclone D 303/309 dilepaskan ke atmosfer.

 

E.     Penampungan Product dan Pengemasan

Penampungan produk bertujuan untuk menyimpan sementara kristal ZA sebelum dikemas. Krital amonium sulfat kering dengan bantuan vibrating feeder M 308 diumpankan ke bucket elevator M 306. Kemudian diangkut setinggi 16,6 m. Kristal amonium sulfat dari bucket elevator diteruskan ke belt conveyor M 309 dan dilewatkan melalui hopper D 306 dan dilewatkan kembali dalam belt conveyor M 662 AB, akhirnya ditampung dalam sebuah bin. Dari bin ini selanjutnya kristal akan masuk ke proses pengantongan. Kristal amonium sulfat dikemas dalam karung plastik dengan berat bersih 50 kg tiap karung.

BAB III

PENUTUP

 

A.    Kesimpulan

Pupuk adalah suatu bahan yang mengandung satu atau lebih unsur hara atau nutrisi bagi tanaman untuk menopang tumbuh dan berkembangnya tanaman. Unsur hara yang diperlukan oleh tanaman adalah: C, H, O (ketersediaan di alam melimpah), N, P, K, Ca, Mg, S (hara makro), dan Fe, Mn, Cu, Zn, Cl, Mo, B (hara mikro). Pupuk dapat diberikan lewat tanah, daun, atau diinjeksi ke batang tanaman. Jenis pupuk adalah bentuk padat maupun cair.

Ammonium Sulfat merupakan salah satu produk pupuk nitrogen yang diproduksi oleh PT. Petrokimia Gresik dengan kapasitas produksi untuk masing – masing unit ZA sebesar 610 ton/hari. Ammonium sulfat atau pupuk ZA merupakan hasil dari netralisasi amoniak (NH3) dan asam sulfat (H2SO4).

 

DAFTAR ISI

 

Karl-Heinz Zapp "Ammonium Compounds" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2012, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a02_243

"PAKISTAN: ‘Anti-terrorist’ fertilizer ban hinders farmers". IRIN Humanitarian News and Analysis. 2010. Diakses April 24, 2013.

Anonim. 2009. Pupuk organik, pupuk hayati dan pupuk kimia. http://isroi.wordpress.com/2008/02/26/pupuk- organik-pupuk-hayati-dan-pupuk-kimia/. Diakses pada tanggal 2 Februari 2009.