Amonium nitrat adalah senyawa kimia, garam nitrat kation amonium. Ini memiliki rumus kimia NH4NO3, disederhanakan untuk N2H4O3. Ini adalah kristal putih solid dan sangat larut dalam air. Banyak digunakan terutama dalam pertanian sebagai pupuk tinggi nitrogen. Penggunaannya utama lainnya adalah sebagai bahan peledak, di pertambangan, penggalian, dan konstruksi sipil. Ini adalah komponen utama dari ANFO, sebuah industry peledak populer yang menyumbang 80% dari bahan peledak yang digunakan di Amerika Utara; formulasi serupa telah digunakan dalam improvisasi perangkat peledak. Hal ini sedang dihapus dari penggunaan aplikasi konsumen di banyak negara karena kekhawatiran atas potensi penyalahgunaan.
Amonium nitrat ditemukan sebagai mineral alami (amonia sendawa – analog amonium dan mineral sendawa lainnya seperti natrium nitrat) di daerah terkering dari Gurun Atacama di Chili, sering sebagai kerak di tanah dan / atau dalam hubungannya dengan nitrat lainnya, klorat, iodat, dan mineral halida. Amonium nitrat ditambang ada di masa lalu, tapi hampir 100% dari bahan kimia sekarang digunakan adalah sintetis.
Amonium nitrat dengan rumus kimia NH4NO3 merupakan senyawa kimia yang berwujud padat, berwarna putih, berupa kristal yang mudah menyerap air (higroskopis), berukuran dengan diameter 10-20 mesh, memiliki titik leleh 169,5°C pada tekanan 1 atm.
Sebagian besar (85%) amonium nitrat digunakan sebagai pupuk nitrogen yang cocok untuk beberapa jenis tanaman dan sisanya (15%) digunakan sebagai bahan peledak yang digunakan oleh industri pertambangan.
Amonium nitrat ini dihasilkan dengan reaksi antara amonia dalam bentuk gas dengan asam nitrat dalam bentuk cair. Bahan baku untuk membuat amonium nitrat dapat dipenuhi dari dalam negeri dan jumlahnya relatif banyak sehingga kontinuitasnya dapat terpenuhi.
Pertumbuhan konsumsi amonium nitrat sekitar 10%-15% ton tiap tahun nya terus meningkat. Selain itu dilihat dari sisi harga bahan baku dan produk utama, secara ekonomis pabrik amonium nitrat ini termasuk menguntungkan. Namun dalam perhitungan ekonomi tidak hanya memperhitungkan selisih biaya produk dengan bahan baku tetapi harus memperhatikan dan mempertimbangkan biaya produksi. Biaya produksi sangat tergantung pada proses dalam pembentukan produk. Proses produksi amonium nitrat dengan proses netralisasi ini relatif sederhana dalam operasinya karena menggunakan bahan baku yang murni dan tidak menghasilkan reaksi samping, sehingga membutuhkan biaya produksi yang relatif lebih rendah. Namun demikian pabrik amonium nitrat ini memiliki tingkat resiko yang tinggi, oleh karena hal tersebut, maka diharapkan pengembalian modal dapat secepat mungkin. Asuransi terhadap seluruh komponen pabrik baik dengan tingkat resiko yang rendah maupun yang tinggi perlu dilakukan demi menjaga kelangsungan produksi amonium nitrat ini.
REAKSI KIMIA
Pembuatan amonium nitrat merupakan proses netralisasi yang merupakan reaksi antara gas ammonia dan asam nitrat yang diumpankan secara kontinu ke dalam reaktor membentuk amonium nitrat. Kondisi operasi pada umpan reactor adalah 120°C dan tekanan 4 atm. Pada kondisi ini umpan asam nitrat dalam fase cair yang mendekati titik didihnya, sedangkan amonia sudah pada kondisi gas.
Persamaan reaksi kimia:
Reaksi netralisasi ini dilakukan di dalam reaktor pipa (tubular) dengan packing sebagai media perantara (bidang kontak), dimana reaksi antara asam nitrat dengan ammonia membentuk amonium nitrat. Konversi reaksi sekitar 98,5%, kadang bisa juga lebih besar dari angka terebut. Reaksi netralisasi ini bersifat sangat eksotermis yang menghasilkan panas dalam jumlah besar. Dengan tidak adanya pendinginan suhu akhir reaksi mencapai 200°C, maka sisa reaktan yang berupa ammonia dan asam nitrat akan menguap demikian juga air, dan terpisah dari produk amonium nitrat. Pemanasan awal pada bahan baku dimaksudkan untuk mempercepat terjadinya reaksi, membuat larutan asam nitrat menjadi cair jenuh dan memperoleh produk berupa lelehan atau molten. Adapun tujuan produk berupa lelehan dari reaktor adalah untuk mengurangi resiko peledakan.
URAIAN PROSES
2 NH3(g) + HNO3(l) =====> NH4NO3 (l) + Q
Pada proses ini, amonia cair diuapkan di dalam vaporizer membentuk uap jenuh kemudian dipanaskan lagi sampai suhu menjadi 120°C dan tekanan 4 atm. Larutan asam nitrat 60% yang berasal dari tangki penyimpan dipompa ke dalam tangki pencampur (TP) untuk dicampur dengan asam nitrat recycle dari hasil condenser parsial dan juga ammonium nitrat undersize yang berasal dari vibrating screen. Larutan asam nitrat dari TP ini kemudian dipanaskan di heat exchanger sehingga suhunya naik menjadi 120°C dan tekanan 4 atm. Asam nitrat cair ini kemudian diumpankan ke dalam Packed Reactor tegak dari sisi atas bersamaan dengan pengumpanan gas ammonia.
Di dalam reaktor terjadi reaksi pembentukan amonium nitrat dengan konversi reaksi sebesar 98.5%. Reaksi bersifat eksotermis namun demikian tidak dilakukan pendinginan karena panas reaksi yang terjadi akan menaikkan suhu reaksi sehingga reaksi akan lebih sempurna dan gas-gas sisa reaktan akan mudah menguap pada suhu yang lebih tinggi sehingga akan mudah terpisah dari ammonium nitrat. Reaksi terjadi pada tekanan 4 atm dan suhu antara 120-240°C. .
Hasil reaksi yang terdiri atas amonia, asam nitrat, amonium nitrat dan air akan keluar pada sisi bawah reactor masuk ke dalam cyclone separator. Di dalam cyclone separator lelehan amonium nitrat akan dipisahkan dari gas-gas yang ada. Di cyclone separator ini juga dialirkan udara panas dari sisi bawah yang kemudian naik ke atas. Dengan mengalirkan udara ini diharapkan akan menyempurnakan pemisahan senyawa lain dari ammonium nitrat sehingga ammonium nitrat yang dihasilkan akan mempunyai kemurnian tinggi sampai 99,8%.
Lelehan amonium nitrat kemudian didinginkan menjadi serpih (flakes) dengan mendinginkannya di atas Cooling Belt Cconveyot atau drum. Serpih amonium nitrat diperkecil ukurannya di dalam Ballmill dan selanjutnya diayak di Vibrating Screen untuk mendapatkan ukuran butir yang seragam. Oversize dari screen dikembalikan ke Ballmill dan undersize direcycle ke dalam Tangki Pencampur. Kemudian dilakukan pelapisan (coating) dengan clay trikalsium pospat dalam drum pelapis agar tidak menggumpal ketika disimpan dalam penyimpan. Proses ini adalah proses yang menguntungkan karena membutuhkan alat yang sedikit dibandingkan dengan proses yang lain.
Lelehan amonium nitrat kemudian didinginkan menjadi serpih (flakes) dengan mendinginkannya di atas Cooling Belt Cconveyot atau drum. Serpih amonium nitrat diperkecil ukurannya di dalam Ballmill dan selanjutnya diayak di Vibrating Screen untuk mendapatkan ukuran butir yang seragam. Oversize dari screen dikembalikan ke Ballmill dan undersize direcycle ke dalam Tangki Pencampur. Kemudian dilakukan pelapisan (coating) dengan clay trikalsium pospat dalam drum pelapis agar tidak menggumpal ketika disimpan dalam penyimpan. Proses ini adalah proses yang menguntungkan karena membutuhkan alat yang sedikit dibandingkan dengan proses yang lain.
DATA UNTUK REAKTOR
Jenis : Reaktor Alir Pipa dengan bahan isian (Packed Reaktor)
Bahan isian berupa butiran glass
| ☻Kondisi operasi | |
| Suhu | : 120-240°C |
| Tekanan | : 4 atm |
| Sifat reaksi | : eksotermis |
| Kondisi proses | : adiabatis |
☻ Kinetika reaksi
Reaksi antara ammonia gas dan asam nitrat cair akan menghasilkan amonium nitrat dalam bentuk lelehan. Reaksi terjadi dalam fase uap (gas) dan amonium nitrat yang terbentuk bentuknya lelehan (molten). Tidak ada reaksi samping yang terjadi.
Persamaan reaksi kimia:
Persamaan reaksi kimia:
2 NH3(g) + HNO3(l) =====> NH4NO3 (l)
Persamaan reaksi antara amoniat dan asam nitrat adalah reaksi order 2 dan dinyatakan dengan persamaan kecepatan reaksi :
rA = k.pA.pB
k = 63.004 exp (-1999 /T)
dengan:
rA = kecepatan reaksi
|
, kmol/ m3.det
|
k = konstanta kecepatan reaksi
|
, kmol/atm².m3.det
|
pA = tekanan parsial asam nitrat
|
, atm
|
pB = tekanan parsial amonia
|
, atm
|
T = suhu reaksi
|
, K
|
Harga konstanta kecepatan reaksi ini diolah dari United States Patent No 2568901. Waktu tinggal dalam reactor sekitar 3 detik dengan konversi total asam nitrat sebesar 98.5%
Data patent untuk pembuatan amonium nitrat dengan bahan baku ammonia dan asam nitrat adalah: United States Patent No 2568901, 25 September 1951 dengan label: Process for producing ammonium nitrate
Download United States Patent 2568901
Ada juga US Patent untuk pembuatan amonium nitrat yaitu United States Patent No 3285695, 15 November 1966 dengan label: Production of ammonium nitrate
Download United States Patent 3285695
Kamis, 8 Zulqaidah 1437 H / 11 Agustus 2016 M
Komentar ini telah dihapus oleh pengarang.
BalasHapusLihat ada di menu KONTAK atas.
HapusTerimakasih