Optimasi dan analisa keteroperasian sistem reaktor proses pembuatan amonia

Abstract

Proses pembuatan amonia (Haber-Bosch) merupakan salah satu penemuan paling penting dalam dunia industri, 85% amonia yang diproduksi digunakan untuk pupuk nitrogen, sebagai sumber utama pupuk nitrogen. Reaksi pembuatan amonia terjadi pada fasa uap dan berlangsung pada temperatur tinggi (573 K) dan tekanan tinggi (150 atm) sehingga memerlukan energi yang besar. Reaksi yang terjadi adalah reaksi eksotermis kesetimbangan. Oleh karena reaksi yang terjadi bersifat eksotermis kesetimbangan maka kesetimbangan reaksi akan bergeser ke arah reaktan bila temperatur terlalu tinggi sehingga nilai konversi akan mengecil, tetapi jika temperatur reaksi terlalu rendah, laju reaksi akan menjadi lambat dan reaktor yang diperlukan untuk menyelesaikan reaksi menjadi telalu besar. Pada penelitian ini akan dibuat satu flowsheet lama dan tiga flowsheet baru Haber-Bosch. Flowsheet baru tersebut terdiri dari penggunaan Feed Effluent Heat Exchanger (untuk penghematan energi) dan penggunaan dua reaktor adiabatik (untuk mengatasi masalah reaksi eksotermis kesetimbangan). Keempat flowsheet tersebut akan dianalisa keekonomisannya dengan menggunakan parameter Total Annual Cost (TAC) dan keteroperasiannya dengan menggunakan Singular Value Analysis (SVA) dan Relative Gain Array (RGA) untuk mengetahui flowsheet yang terbaik. Dari hasil percobaan, flowsheet yang terbaik adalah flowsheet yang menggunakan satu buah reaktor yang disertai dengan integrasi panas. TAC flowsheet tersebut adalah 4,640537 juta dollar per tahun.