PENGARUH LAMA PENYIMPANAN UREA DI BULK STORAGE TERHADAP KADAR AMMONIAK BEBAS PADA PT. PUPUK
ISKANDAR MUDA
TUGAS AKHIR
DELVI AGUSTIA 082409007
PROGRAM STUDI D3 KIMIA INDUSTRI DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2011
PENGARUH LAMA PENYIMPANAN UREA DI BULK STORAGE TERHADAP KADAR AMMONIAK BEBAS PADA PT. PUPUK
ISKANDAR MUDA
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Ahli Madya
DELVI AGUSTIA 082409007
DEPARTEMEN KIMIA
PROGRAM STUDI D3 KIMIA INDUSTRI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2011
PERSETUJUAN
Judul : PENGARUH LAMA PENYIMPANAN UREA DI BULK STORAGE TERHADAP KADAR
AMMONIAK BEBAS PADA PT. PUPUK ISKANDAR MUDA
Kategori : TUGAS AKHIR
Nama : DELVI AGUSTIA
Nomor Induk Mahasiswa : 082409007
Program Studi : D3 KIMIA INDUSTRI
Departemen : KIMIA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Disetujui di Medan, Mei 2011
Diketahui oleh
Program Studi D3 Kimia Pembimbing
Ketua
Dra.Emma Zaidar Nst,M.Si Drs.Firman Sebayang,MS NIP. 195512181987012001 NIP. 195607261985031001
Departemen Kimia FMIPA USU Ketua
Dr.Rumondang Bulan Nst,MS NIP 195408301985032001
PERNYATAAN
PENGARUH LAMA PENYIMPANAN UREA DI BULK STORAGE TERHADAP KADAR AMMONIAK BEBAS PADA PT. PUPUK
ISKANDAR MUDA TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Mei 2011
DELVI AGUSTIA 082409007
PENGHARGAAN
Assalamualaikum Wr. Wb.
Alhamdulillah segala Puji dan Syukur penulis sampaikan keharibaan Allah SWT, yang telah memberikan kesehatan dan kesempatan serta umur panjang kepada penulis, serta Shalawat beriring salam penulis hanturkan kepada Rasulullah SAW, yang telah membawa umatnya dari alam kebodohan ke alam yang berilmu pengetahuan.
Sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul PENGARUH LAMA PENYIMPANAN UREA DI BULK STORAGE TERHADAP KADAR AMMONIAK BEBAS PADA PT. PUPUK ISKANDAR MUDA sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar ahli madya pada program D3 Kimia Industri di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tugas akhir ini kurang sempurna, karena keterbatasan penulis, baik dari segi isi maupun penyusunan kata, namun penulis berharap karya ilmiah ini dapat berguna bagi penulis dan semua pihak yang membaca tugas akhir ini khususnya serta bagi lingkungan Universitas Sumatera Utara pada umumnya. Karena itu, penulis dengan rendah hati mengharapkan segala kritik dan saran untuk perbaikan karya ilmiah ini.
Selama penulisan tugas akhir ini Penulis mendapatkan bantuan dan dorongan berbagai pihak, baik yang bersifat moril maupun materil. Maka pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang tidak terhingga kepada :
1. Ayahanda, Ibunda, kakak, abang, adik dan Keluarga besar Daulay tercinta yang telah memberikan motivasi moral, mental spiritual dan material.
2. Bapak Drs.Firman Sebayang, M.S., selaku dosen pembimbing yang telah memberi masukan dan petunjuk pada saya selama menyelesaikan karya ilmiah ini
3. Ibu Dr. Rumondang Bulan, MS., ketua Departemen Kimia FMIPA USU.
4. Ibu Dra. Emma Zaidar Nst,M.Si selaku Ketua Jurusan D3 Kimia FMIPA, Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak Drs.Mashudianto, MM., selaku Direktur Utama PT. Pupuk Iskandar Muda.
6. Ir Masridar, selaku Kepala Biro Sumber Daya Manusia PT. Pupuk Iskandar Muda 7. Bapak Yurzinal selaku Kepala Bagian Diklat Biro Sumber Daya Manusia PT.
Pupuk Iskandar Muda.
8. Bapak Zainal Amidi, sebagai Kepala Bagian Laboratorium, Biro Perencanaan dan Pengawasan Proses.
9. Bapak Muhammad Nur,ST selaku pembimbing materi dan Bapak Husni Yusuf selaku pembimbing redaksi pada pelaksanaan PKL yang sangat banyak memberi bantuan dan dukungan kepada penulis .
10.Bapak H.Syukri, H. Munawar, Usman, Aswin Anshari, Mirza Imanda dan semua pihak, terima kasih banyak atas dukungan dan motivasi yang diberikan selama masa PKL penulis .
11.Keluarga besar Bapak Muhammad Din dan Khawalid Daulay.
12.Teman-teman seperjuangan Kimia Industri angkatan 2008 yang telah memberikan bantuan baik moril, materil maupun fisik, khususnya untuk Arnella Putri, Annona C.Ayu, Nur Aprida,P, Novia Zuhairi, Rahmi Sasmitha, Supiyani.
13.Anak-anak The Chopy’s yang slalu berdiri tegak disamping penulis dengan slalu memberi bantuan baik materil, moril maupun fisik.
14. Seluruh sahabat penulis dimana pun berada.
Akhirnya atas segala bantuan, dorongan dan keikhlasan dari semua pihak dalam menyelesaikan karya ilimiah ini penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang mendalam. Penulis memanjatkan doa kehadirat Allah SWT, semoga amal kebaikan mereka diberikan balasan yang setimpal, Amin yaa rabbal’alamiin.
Wassalamualaikum Wr. Wb.
Medan, Mei 2011
Penulis
ABSTRAK
Ammoniak bebas merupakan ammoniak yang tidak bereaksi sempurna dengan karbondioksida pada saat proses pembuatan urea di unit sintesa. Ammoniak bebas tidak berikatan langsung dengan urea tetapi melekat pada butirannya. Ammoniak bebas akan bersifat racun bagi tanaman pada konsentrasi tertentu. Karenanya kandungan Ammoniak Bebas dalam butiran urea memiliki acuan mutu Standar Nasional Indonesia ( SNI-2801-1992) dan Internasional Standar Organitation (ISO) yaitu ,150 ppm. Dari hasil penelitian saya di PT. Pupuk Iskandar Muda diperoleh kadar rata rata ammoniak bebas yaitu 100,905 ppm yang masih sesuai dengan acuan mutu SNI.
INFLUENCE STORAGE TIME OF UREA IN BULK STORAGE ON LEVELS OF FREE AMMONIA IN PT. PUPUK ISKANDAR
MUDA ABSTRACT
Free ammonia is the ammonia that is not perfect react with carbon dioxide during the process of manufacture of urea in the synthesis unit. Free ammonia is not bonded directly to urea but attached to the grain. Free ammonia would be toxic to plants at certain concentrations. Therefore the content of free ammonia in the urea granules have a reference quality Indonesian National Standard (SNI-2801-1992) and Organitation International Standards (ISO), ie, 150 ppm. From the results of my research at PT. Iskandar Muda fertilizer obtained the average levels of free ammonia that is 100.905 ppm are still in line with benchmark quality standards.
ix
DAFTAR ISI
Halaman
PERSETUJUAN iii
PERNYATAAN iv
PENGHARGAAN v
ABSTRAK vii
ABSTRACT viii
DAFTAR ISI ix
DAFTAR TABEL xi
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Permasalahan 2
1.3 Tujuan 2
1.4 Manfaat 2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 3
2.1 Urea 4
2.2 Pembuatan dan Sifat-sifat Urea 4
2.3 Bentuk-bentuk Urea 7
2.4 Pengaruh Ammonia terhadap tanaman 10
2.5 Syarat Mutu Standart Pupuk Urea 12
2.6 Analisa titrimetri 13
2.7 Metode-metode analisis kadar ammoniak 14
BAB III METODOLOGI PERCOBAAN
3.1 Alat-alat 17
3.2 Bahan-bahan 17
3.3 Prosedur Percobaan 17
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil 18
4.1.1 Data Pengamatan 18
4.2 Perhitungan 18
4.2.1 Menghitung Free Ammoniak dalam Sampel urea 19 4.3 Pembahasan
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan 22
5.2 Saran 22
DAFTAR PUSTAKA 20
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 13
Tabel 4.1 18
ABSTRAK
Ammoniak bebas merupakan ammoniak yang tidak bereaksi sempurna dengan karbondioksida pada saat proses pembuatan urea di unit sintesa. Ammoniak bebas tidak berikatan langsung dengan urea tetapi melekat pada butirannya. Ammoniak bebas akan bersifat racun bagi tanaman pada konsentrasi tertentu. Karenanya kandungan Ammoniak Bebas dalam butiran urea memiliki acuan mutu Standar Nasional Indonesia ( SNI-2801-1992) dan Internasional Standar Organitation (ISO) yaitu ,150 ppm. Dari hasil penelitian saya di PT. Pupuk Iskandar Muda diperoleh kadar rata rata ammoniak bebas yaitu 100,905 ppm yang masih sesuai dengan acuan mutu SNI.
INFLUENCE STORAGE TIME OF UREA IN BULK STORAGE ON LEVELS OF FREE AMMONIA IN PT. PUPUK ISKANDAR
MUDA ABSTRACT
Free ammonia is the ammonia that is not perfect react with carbon dioxide during the process of manufacture of urea in the synthesis unit. Free ammonia is not bonded directly to urea but attached to the grain. Free ammonia would be toxic to plants at certain concentrations. Therefore the content of free ammonia in the urea granules have a reference quality Indonesian National Standard (SNI-2801-1992) and Organitation International Standards (ISO), ie, 150 ppm. From the results of my research at PT. Iskandar Muda fertilizer obtained the average levels of free ammonia that is 100.905 ppm are still in line with benchmark quality standards.
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar belakang
Urea merupakan salah satu bentuk penggunaan nitrogen sebagai pupuk. Urea dibentuk dari NH3 dan CO2 pada suhu dan tekanan tertentu, namun pada suhu yang lebih tinggi dari titik leburnya (titik lebur urea 132,70C ) akan terbentuk biuret dan melepaskan ammoniak bebas. Ammoniak bebas merupakan ammoniak yang tidak bereaksi sempurna dengan karbondioksida pada saat proses pembuatan urea di unit sintesa.
Reaksinya adalah sebagai berikut:
2NH3 + CO2 NH2COONH4
NH2COONH4 NH2CONH2 + NH3
( ammoniak bebas )
Ammoniak bebas tidak berikatan langsung dengan urea tetapi melekat pada butirannya . Ammoniak bebas yang terbentuk ini merupakan suatu pengotor (pada urea dan pupuk campuran ) yang bersifat racun bagi tanaman pada konsentrasi tertentu. Karenanya kandungan Ammoniak Bebas dalam butiran urea memiliki acuan mutu Standar Nasional Indonesia ( SNI-2801-1992) dan Internasional Standar Organitation (ISO) yaitu ,150 ppm. (Jones,U.S,1982)
Seperti diketahui bahwa pemberian pupuk urea ini tergantung kepada respon tanaman dan waktu kapan pupuk ini diberikan sehubungan dengan perkembangan
tanaman. Oleh karena itu sebaiknya pupuk urea ini tidak diberikan sekaligus atau berlebihan tetapi diberikan secara bertingkat menurut pertumbuhan tanaman. Hasil pengamatan dilapangan menunjukkan bahwa bila pupuk ini diberikan berlebihan dapat menyebabkan pertumbuhan tunas tanaman terhambat karena kelebihan unsur N, dan hal ini berhubungan erat dengan adanya ammoniak bebas pada pupuk tersebut.
Sebagai uji kualitatif adanya ammoniak bebas ini , pada pupuk urea yang mengandung urea ditambahkan larutan HCL 0,02 N, mixed indikator (metil red dan metil blue) dititrasi menggunakan alat titrasi digital hingga akan terbentuk warna violet kehijauan. (Anonymous,1973)
1.2 Permasalahan
Bagaimana mengetahui pengaruh lamanya penyimpanan urea di Bulk Storage terhadap kadar ammoniak bebas pada PT. Pupuk Iskandar Muda.
1.3 Tujuan
1. Untuk mengetahui pengaruh lama penyimpanan urea di Bulk Storage terhadap kadar ammoniak bebas yang diproduksi oleh PT. Pupuk Iskandar Muda.
2. Untuk mengetahui apakah kadar ammoniak bebas yang terkandung di dalam pupuk urea PT.Iskandar Muda memenuhi syarat standart mutu.
1.4 Manfaat
Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi tentang kadar ammoniak bebas dalam pupuk urea yang berasal dari PT. Pupuk Iskandar Muda.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Urea
Urea merupakan persenyawaan organik, tidak bermuatan listrik, titik leleh sebesar 132,70C, panas leleh ± 60 kal/gram, titik didih dalam air 115 0C, berbentuk butiran berwarna putih, rumus kimia CO(NH2)2 secara kimiawi maupun fisiologis urea merupakan pupuk netral, tidak menyebabkan tanah menjadi asam, dan urea juga bersifat higroskopis. (Sumaryo, 1983)
Urea pertama kali ditemukan oleh Roulle di tahun 1773 didalam urine.
Kemudian pada tahun 1823 Provost dan Dumas mengatakan bahwa urea dikeluarkan dari ginjal yang berasal dari dalam hati. Penemuan-penemuan ini diikuti oleh Wohler tahun 1823 dengan mensintesis urea dari ammoniak dan asam sianida.
Kemudian pada tahun 1870 Bassarow memproduksi urea dengan memanaskan ammonium karbamat ( NH4COONH4) yang merupakan sintesis urea pertama kali dilakukan secara dehidrasi yang merupakan dasar dari pembuatan proses pembuatan urea secara industry atau komersil. Pabrik urea yang pertama kali berdiri di Jerman tahun 1920 oleh I.G. Faber berdasarkan cara pembuatan yang dilakukan Bassarow.
(Considine,1970)
Urea merupakan padatan butiran atau prill yang diperoleh dari hasil sintesa reaksi antara ammonia (NH3) dengan karbondioksida (CO2). Pupuk ini mengandung nitrogen minimal 46% diantara semua pupuk padatan. Pupuk nitrogen ini digunakan
untuk pertumbuhan batang dan daun. Urea mudah larut dalam air dan tidak mempunyai residu garam sesudah pemakaian untuk tanaman. (Austin, 1996)
2.2 Pembuatan dan Sifat-sifat Urea
Urea diperoleh dari reaksi eksotermis antara ammonia dan CO2 yang menghasilkan karbamat, selanjutnya ammonia karbamat diuraikan dengan reaksi endotermis menjadi urea dan air.
Reaksi yang terjadi adalah :
2NH3 + CO2 NH2COONH4
NH2COONH4 NH2CONH2 + NH3
Reaksi antar CO2 dan NH3 menjadi urea berlangsung secara bolak balik dan sangat dipengaruhi oleh tekanan, temperatur, komposisi dan waktu reaksi. Perubahan ammonium karbamat menjadi urea dalam fase cair, sehingga dibutuhkan temperature dan tekanan yang tinggi. Dalam reactor, reaksi akan berlangsung selama 25 menit yang dibutuhkan residence time (waktu tinggal).
(Standart Operation Procedure Unit Urea PT.PIM) Faktor-faktor yang mempengaruhi pembuatan urea, antara lain:
a.Temperatur
Perubahan temperatur akan mengakibatkan bergesernya tetapan kesetimbangan reaksi. Naiknya temperatur akan mengakibatkan reaksi bergeser ke arah kiri (endothermis) atau menurunkan konversi pembentukan urea. Disamping itu, kenaikan temperatur juga akan mengakibatkan kecepatan reaksi pembentukan urea.
Kondisi yang paling optimal dalam reaktor adalah sekitar 200oC yaitu temperatur di mana konversi mendekati kesetimbangan dengan waktu tinggal 0,3-1 jam.
Bila temperatur reaktor turun, maka konversi ammonium karbamat menjadi urea akan berkurang sehingga memberi beban lebih berat pada seksi-seksi berikutnya.
Jika temperatur turun sampai 1500C akan menyebabkan timbulnya ammonium karbamat menempel pada reaktor. Sebaliknya, bila temperatur melebihi 2000C maka laju korosi dari Titanium Lining akan meningkat dan tekanan kesetimbangan di dalam reaktor dari campuran reaksi akan melampaui tekanan yang dibutuhkan. Di samping itu, hasil dari reaksi samping yang besar akan menyebabkan turunnya konversi pembentukan urea. Jadi laju reaksi yang baik pada suhu 180-2000C dalam waktu 20- 60 menit atau pada suhu rendah dengan ammonia berlebih.
b. Tekanan
Tekanan yang digunakan adalah 200 kg/cm2G. Pemilihan tekanan operasi ini berdasarkan pertimbangan bahwa konversi ammonium karbamat menjadi urea hanya terjadi pada fase cair dan fase cair dapat dipertahankan dengan tekanan operasi yang tinggi. Pada suhu tetap konversi naik dengan naiknya tekanan hingga titik kritis, dimana pada titik ini reaktan berada pada fase cair. Untuk perbandingan NH3 dan CO2
yang stokiometris suhu 1500C dan tekanan 100 atm memberikan keadaan yang hampir optimum tetapi pada suhu ini reaksi berjalan lambat. Pada suhu 190 – 2200C, tekanan yang digunakan berkisar antara 140 – 250 atm.
c. Perbandingan NH3 dan CO2
Perbandingan mol NH3 : CO2 optimum adalah 4 : 1. dengan nilai itu diharapkan reaksi pertama dapat berjalan cepat sekaligus mencegah terjadinya pembentukan biuret.
d. Kandungan Air dan Oksigen
Adanya air akan mempengaruhi reaksi terutama reaksi kedua yaitu peruraian karbamat menjadi urea dan air sehingga dapat mengurai konversi karbamat menjadi urea. Pada umumnya, proses didesain untuk meminimalkan jumlah air yang direcycle ke reaktor. Adanya sedikit oksigen akan mengurangi korosi. Sebagai hasil reaksi di atas maka komponen yang keluar reaktor adalah urea, biuret , ammonium karbamat, kelebihan ammonia dan air. (Sauchelli,V,1960)
Pupuk urea adalah pupuk yang paling banyak digunakan di Indonesia. Bila pupuk urea ditambahkan kedalam tanah yang lembab, maka urea mngalami hidrolisis dan berubah menjadi ammonium karbonat. Maka sebelum hidrolisis terjadi, urea bersifat mobil seperi nitrat dan ada kemungkinan tercuci kebawah zona perakaran.
Kejadian ini dimungkinkan terutama jika curah hujan tinggi dan strukur tanah yang lemah. Disamping itu perlu diperhatikan sifat urea yang dapat berubah menjadi nitrat ini, karena hal ini memperbesar turunnya efisiensi urea. Untuk mengurangi sifat sifat yang merugikan dari urea diusahakan membungkus butiran urea dendan SCU (Sulfur Coated Urea ). (Madjid,M, 2010)
Sifat-sifat urea antara lain : 1. Rumus molekulnya CH4N2O
2. Mudah larut dalam air dan alcohol 3. Sedikit larut dalam eter
4. Berat molekulnya 60,06 5. Titik lebur 132,70C
6. Kandungan nitrogen (material murni) mengandung 46,6%
7. Pada temperatur kamar tidak berwarna, tidak berasa, tidak berbau.
8. Bentuk kristal tetragonal.
9. Indeks bias 1,484.
(Corominas,L.F, 1986) 2.3 Bentuk-bentuk Urea
Ada beberapa bentuk pada urea. Bentuk ysng pertama dikenal dengan nama urea prill (urea curah). Kekurangan urea bentuk prill ini adalah mudah menguap dan mudah larut sehingga unusur hara yang terkandung cepat menghilang. Untuk mengurangi kekurangan urea bentuk curah ini, urea kemudian dibuat dalam bentuk bola-bola, kotak-kotak dan tablet. Sehingga lebih sukar larut.
Cara lainnya adalah dengan melapisi urea dengan bahan yang tidak tembus air atau bahan kimia. Pelindung ini diberi lubang lubang kecil sehingga urea dapat larut sedikit. Adapun jenis dari bentuk urea, antara lain;
1. Urea Prill (urea curah)
Urea ini merupakan urea yang berbentuk butiran halus berwarna putih.
2. Urea gelintiran (urea butiran)
