Proses Industri Kimia - Pupuk NPK

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Indonesia adalah negara agraris yang memiliki sumber alam yang kaya dan tenaga kerja yang melimpah, sehingga sektor pertanian merupakan prioritas utama yang mendapat perhatian dari Pemerintah. Lebih dari 60% penduduk Indonesia bekerja disektor  pertanian. Pupuk merupakan salah satu input yang sangat esensial dalam proses produksi  pertanian. Pupuk adalah suatu bahan yang digunakan untuk mengubah sifat fisik, kimia atau biologi tanah sehingga menjadi lebih baik bagi pertumbuhan tanaman. Pengertian lain dari pupuk adalah suatu bahan yang mengandung satu atau lebih hara tanaman. (Rosmarkam, Afandie ,dkk. 2002). Tanpa pupuk, penggunaan input lainnya seperti benih unggul, air dan tenaga kerja, hanya akan memberikan manfaat minimal sehingga  produktifitas pertanian dan pendapatan petani akan rendah. Oleh karena itu, ketersediaan  pupuk secara enam tepat yaitu tepat jenis, tepat jumlah, tepat mutu, tepat lokasi, tepat waktu, tepat harga, merupakan hal yang mutlak harus dipenuhi. Keberhasilan revolusi hijau yang menghantarkan Indonesia mencapai swasembada beras pada tahun 1984 tidak terlepas dari dukungan penyediaan pupuk secara memadai, disamping kebijakan lainnya yang terkait.

Pemerintah berusaha memperbaiki pola pemupukan agar tercipta efisiensi serta  produktivitas yang optimal, salah satunya adalah dengan menggalakan penggunaan pupuk majemuk (NPK), yang meskipun harganya lebih mahal, tetapi secara teknis mampu memberikan hasil produksi yang lebih baik yang berdampak pada biaya produksi yang lebih rendah. Pupuk NPK merupakan salah satu jenis pupuk majemuk (buatan) yakni  pupuk anorganik dirumuskan dalam konsentrasi yang sesuai dan kombinasi memberikan tiga nutrisi utama: nitrogen, fosfor dan kalium (N, P dan K) untuk berbagai tanaman dan kondisi pertumbuhan antara lain: N (nitrogen) mendorong pertumbuhan daun dan bentuk  protein dan klorofil, P (fosfor) memberikan kontribusi untuk menjadi root, bunga dan buah  pembangunan, K (kalium) memberikan kontribusi terhadap pertumbuhan batang dan akar dan sintesis protein.

1.2  Rumusan Masalah

1.      Bagaimana proses terjadinya pembuatan pupuk NPK ?

1.3  Tujuan Masalah

1.      Untuk mengetahui proses terjadinya pembuatan pupuk NPK

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1  Pengertian Pupuk NPK

Pupuk NPK merupakan salah satu jenis pupuk majemuk yang kandungan unsur utamanya terdiri dari tiga unsur hara sekaligus. Pupuk ini merupakan unsur makro yang sangat mutlak dibutuhkan tanaman. Sesuai dengan namanya, unsur-unsur tersebut terdiri dari unsur N (nitrogen), P (fosfor) dan K (kalium). Unsur NPK ini adalah unsur penting yang membantu tanaman melangsungkan serangkaian proses pertumbuhan. Jika tanaman kekurangan salah satu unsur hara, maka dapat dipastikan pertumbuhan tanaman akan terhambat. Sebagai contoh, jika tanaman kekurangan unsur N, sementara kebutuhan unsur P dan K masih terpenuhi, maka tanaman tidak dapat tumbuh dengan baik, warna hijau daun memudar hingga menguning. Pada kondisi demikian, tumbuhan akan kesulitan bereproduksi, pembentukan bunga dan buah akan terhambat, bahkan jika kekurangan unsur N sangat signifikan, maka lama-kelamaan tanaman menjadi kerdil bahkan akhirnya mati. Begitu juga sebaliknya, jika unsur P tidak terpenuhi, maka tanaman juga tidak dapat tumbuh dengan baik, akar tidak terbentuk sempurna sehingga menghambat proses pengangkutan zat-zat makanan oleh akar. Selain itu, pembentukan bunga juga kurang sempurna, tanaman kesulitan menghasilkan bunga. Demikian juga jika unsur K tidak tersedia, maka pembungaan banyak terjadi kerontokan, jika akhirnya mau berbuah, buah yang terbentuk juga kurang sempurna, bahkan kualitas buah sangat rendah. Selain itu tanaman kurang tahan terhadap serangan hama penyakit maupun kekeringan.

Secara umum tahapan dari pembuatan pupuk NPK dimulai dari  reaksi  pembuatan Monoammonium  Phosphate  (MAP)dilanjutkan  sintesis  Diammonium  Phosphate  (DAP)  padaeaktor  preneutralizer,  dilanjutkan  dengan  pencampuran KCl dan granulasi pada granulator, kemudian dikeringkan diotary  dryer  dan  dilakukan  pendinginan  pada  cooler  untuk selanjutnya diberi warna pada proses coating. Reaktor preneutralizer merupakan salah satu unit penting dalam  sintesis  pupuk NPK  untuk membentuk Diammonium Phosphate  (DAP)  sebagai  sumber Nitrogen  (N)  dan Sulfur (P).  Feed  masuk  pada  reaktor  ini  berupa  amoniak  (NH₃),

asam  fosfat  (H₃PO₄),  dan  asam  sulfat  (H₂SO₄).  Kondisi feed  masuk  reaktor  preneutralizer  dapat  berubah  sehingga perlu dipasang  sistem pengendali untuk menjaga komposisi  produk  keluar  dari  reaktor  preneutralizer,  selain  itu  pemasangan  sistem  pengendali  dapat  menjaga  keamanan dari proses tersebut.

2.2  Spesifikasi Pupuk NPK

1.      Nitrogen (N) : 15%

2.      Fosfat (P₂O₅) : 15%

3.      Kalium (K₂O) : 15%

4.      Sulfur (S) : 10%

5.      Kadar air maksimal 2%

6.      Bentuk butiran

7.      Warna merah muda

8.      Dikemas dalam kantong bercap kerbau emas dengan isi bersih 50 dan 20 kg.

2.3  Jenis Pupuk NPK dan Keunggulan Pupuk NPK

Pupuk jenis NPK dapat berupa padat (granule) maupun cair. Baik NPK padat maupun NPK cair, kandungan unsur haranya tetap mengutamakan unsur N, P dan K. NPK padat biasanya lebih banyak dimanfaatkan sebagai pupuk akar, yaitu diplikasikan ke dalam tanah agar pupuk diserap oleh akar. Sedangkan NPK cair lebih banyak dimanfaatkan sebagai pupuk daun, aplikasinya dilakukan dengan cara penyemprotan melalui stomata. Namun, NPK cair yang dijual di pasaran kebanyakan berupa pupuk organik sehingga pemberiannya harus dalam jumlah banyak. NPK cair organik lebih cocok untuk pertanian organik. Meskipun demikian, baik NPK padat maupun NPK cair keduanya sama-sama penting bagi tumbuhan.

·         Keunggulan pupuk ini di antaranya:

1.      Mudah diserap tanaman karena sifatnya higroskopis.

2.      Mengandung berbagai unsur dibutuhkan tanaman. Kekayaan kandungannya membuat proses pemupukan menjadi lebih mudah.

3.      Kandungan unsur haranya cukup merata.

4.      Sesuai buat berbagai jenis tanaman, sebab kandungannya merata dan lengkap.

5.      Meningkatkan produksi dan kualitas panen, karena petani tidak perlu lagi menambahkan pupuk-pupuk lain buat tanamannya. Penggunaan pupuk ini memperkecil resiko rugi.

6.      Menambah daya tahan tanaman terhadap gangguan hama, penyakit, dan kekeringan.

7.      Menjadikan tanaman lebih hijau dan segar sebab banyak mengandung butir hijau daun.

8.      Memacu pertumbuhan akar dan sistem perakaran baik.

9.      Memacu pembentukan bunga, mempercepat panen dan menambah kandungan protein.

10.  Menjadikan batang lebih tegak, kuat, dan bisa mengurangi resiko rebah.

11.  Memperbesar ukuran buah, umbi, dan biji-bijian.

12.  Meningkatkan ketahanan hasil selama pengangkutan dan penyimpanan.

13.  Memperlancar proses pembentukan gula dan pati.

2.4  Keuntungan dan Kerugian Pemakaian Pupuk Phonska

Keuntungan:

1.      Proses Teknis Pemupukan Menjadi Lebih Sederhana

            Petani sebagai pemakai pupuk tak lagi direpotkan dan disulitkan dengan pemilihan jenis pupuk. Apabila tak mempergunakan pupuk ini, maka petani harus memahami jenis-jenis pupuk tertentu. Ada  hanya bermanfaat bagian daun, buah, atau biji saja.Padahal, ada tanaman  dipergunakan atau dimanfaatkan kesemua unsurnya. Menggunakan pupuk tidak beragam atau sendiri-sendiri memperbesar kemungkinan overdosis pemupukan. Pupuk berlebih tidak baik bagi tanaman bahkan merusak unsur hara alami dalam tanah. Pemakaian pupuk berlebih dalam jangka panjang dapat berakibat pada rusaknya hama dan turunnya.

2.      Produksi dan Kualitas Panen Meningkat

            Hal ini dikarenakan pemakaian pupuk ini akan menambah kekuatan pada batang, daun, serta memperbaiki kualitas buah. Peningkatan kualitas panen berarti meningkatkan tingkat hayati petani.

3.      Daya Tahan Hasil Panen Lebih Lama

            Proses pengangkutan terhadap hasil panen tidak perlu ditakutkan akan merusak daun atau buah karena kekuatannya sudah cukup teruji dengan penggunaan pupuk ini. Daya tahan lebih lama dan kuat juga sangat memungkinkan buat melakukan ekspor hasil pertanian. Artinya, produk pertanian Indonesia akan lebih dikenal di mancanegara.

4.    Kualitas Pangan lebih Meningkat

              Pupuk ini mampu meningkatkan pembentukan pati dan gula. Peningkatan tersebut berguna terhadap tambahan gizi bagi masyarakat.

5.   Memperkecil Kemungkinan Tanaman Mengalami Overdosis Zat Tertentu

              Dengan kandungan unsur hara yang merata dan tidak berlebihan, maka kerusakan tanah dapat diperkecil meski tidak bisa dihindari.

6.   Penghematan Biaya bagi Petani

            Pupuk ini mengandung berbagai zat yang diperlukan tanaman. Berarti, satu tanaman dipanen lebih dari satu bagian seperti contoh tanaman pepaya, tidak memerlukan berbagai macam pupuk. Semula membuat buah ada pupuk tersendiri, sedangkan daunnya memiliki pupuk sendiri pula. Pupuk ini juga mampu memberi daya tahan terhadap agresi hama. Kedua kelebihan tersebut sangat menghemat pengeluaran petani. Semula sine qua non biaya tambahan buat berbagai pupuk dan obat pemberantas hama.

Kekurangan:

1.      Pemberian pupuk ini dengan berbagai kandungan tambahannya akan membuat unsur hara alami tanah menjadi rusak atau kalah dengan bahan sintetis. Kondisi ini membuat tanah  semula fertile dan baik buat berbagai tanaman tidak dapat lagi produktif. Keadaan berkurangnya unsur hara sudah terjadi di banyak huma pertanian. Petani dengan pengetahuan kurang memadai meninggalkan pupuk organik seperti pupuk kandang dan pupuk hijau. Padahal, penggunaan pupuk organik tidak berpengaruh terhadap kandungan unsur hara alami.

2.      Kemampuan penyerapan air oleh tanah berkurang.

3.      Keasaman tanah menjadi berkurang.

2.5  Manfaat Pupuk NPK

1.      Meningkatkan produktivitas tanaman.

2.      Meningkatkan daya tahan tanaman terhadap seranagan hama, penyakit, dan kekeringan.

3.      Daun menjadi lebih hijau dan segar sehinggaa fotosintesis berjalan optimal.

4.      Merangsang pertumbuhan akar baru dan memacu tumbuhnya sistem perakaran yang baik

5.      Memacu pembentukan bunga dan mempercepat panen.

6.      Menguatkan tumbuh tegak batang sehingga dapat mengurangi risiko tanaman rebah.

7.      Memacu pertumbuhan ukuran buah, umbi, dan biji-bijian.

8.      Meningkatkan ketahanan hasil panen selama kegiatan pengangkutan dan penyimpanan.

9.      Mengoptimalkan proses pembentukan gula dan pati.

2.6  Beberapa Contoh Merk Dagang Pupuk NPK

Dipasaran, banyak sekali merk dagang untuk pupuk majemuk NPK, baik yang bersubsidi maupun tidak. NPK bersubsidi untuk saat ini adalah bermerk dagang Phonska, pupuk ini diproduksi oleh PT. Petrokimia Gresik. NPK Phonska berkandungan N 15%, P 15%, K 15%, dan S 10%. Biasanya pupuk phonska dikenal oleh para petani dengan pupuk phonska 15-15-15 atau pupuk NPK 15-15-15 saja. Selain pupuk phonska, pupuk berjenis NPK lain yang tidak bersubsidi juga banyak dijumpai di kios-kios pertanian, seperti pupuk NPK BASF 15-15-15, NPK Holland 15-15-15, NPK Mutiara 16-16-16, NPK Kebomas 16-16-16, NPK Pak Tani 16-16-16, NPK Sawit 13-6-27, NPK Kujang 30-6-8, NPK Gramafix, NPK Sundag, NPK fertilizer dan masih banyak lagi.

BAB III

PEMBAHASAN

Di  dalam  suatu  industri  kimia  mengontrol  dan  mengendalikan  suatu  unit  adalah  salah  satu bagian penting. Proses  pengendalian  adalah  salah  satu  dasar  engineering,dan pengendalian merupakan penentu dari kualitas, kuantitas dan  kehandalan  suatu  proses  serta  keamanan  dari  proses tersebut. Produk utama dari pabrik pupuk NPK adalah pupuk NPK granul.  Pupuk  NPK  adalah pupuk  majemuk  dengan  kadar unsur  hara  N,P,  dan  K  berbasis  urea  dengan  kadar perbandingan N, P, dan K sekitar 15%:15%:15 %.

      Proses  pembuatan  pupuk  NPK  menggunakan  prinsip reaksi  menggunakan  Continuous  Stirred  Tank  Reactor (CSTR),  merupakan  salah  satu  jenis  reaktor  tangki berpengaduk. 

Komponen utama dari pupuk NPK adalah senyawa Monoammonium  Phosphte  (MAP)  dan  Diammonium Phosphate  (DAP). Monommonuim  Phosphate  adalah  salah satu  jenis  pupuk  yang  memiliki  kandungan  nutrisi  bagi tumbuhan. Reaksi dari asam phosphate dan amoniak dengan pH 4,4 atau 8,8 yield MAP yang menghasilkan 12,2 % N dan 51,7  P2O5.  Pupuk  NPK  umumnya  diproduksi  melalui Ammoniation of Wet Process dari asam phosphate.

Proses  reaksi  pembuatan MAP  dan DAP  dilakukan  pada reaktor  preneutralizer  yang  selanjutnya  diproses  pada granulator  dan  dikeringkan  di  rotary  dryer. Dengan  reaksi sebagai berikut :   NH₃ + H₃PO₄       NH₄H₂PO₄

                NH₃ + NH₄H₂PO₄        (NH₄)₂HPO₄

Feed  dari  proses  ini  berupa  NH₃  cair,  asam  phosphate pada 40-54 % P₂O₅, air untuk scrubber, dan N booster serta Urea, NH₄NO₃, (NH₂)SO₄ dan H₂SO₄. Proses yang digunakan adalah menggunakan pipe reactor berukuran kecil untuk netralisasi asam fosfat dengan amoniak  sesuai  dengan  teknologi  dari  incro  S.A.  kapasitas produksi pada unit ini sebesar 300.000 ton/tahun.

3.1 Bahan Baku

A. Asam Fosfat

-  Kadar P₂O₅ 50% min

-  Padatan 2% max

-  Suhu 33^oC

- Tekanan 5 kg/cm2

B. Amoniak Cair

-  Kadar NH₃ 99,5 % min

-  H₂O 0,5 % max

-  Suhu -33^oC

- Tekanan 12 kg/cm2

C. Asam Sulfat

-  Kadar H₂SO₄ 98% min

-  S.g 1,84

-  Suhu 33^oC

-  Tekanan 5 kg/cm2

D. Amonium Sulfat

-  Kadar N 21% berat min

-  Moisture 0,15% max

-  Granul 0,5-1,2 mm, 90% min

E. Kalium Clorida

-  Kadar K2O  60% min

-  Moisture 1% max

-  Granul 0,15-1,2 mm, 90% min

-  Bulk Density

F.  Filler

-  Moisture 4% max

-  Granul 0,15-1,15 min, 90% min

-  Bulk density 1000 kg/cm²

3.2 Proses Pembuatan pupuk NPK

1. Pengumpulan Bahan Baku

ZA,  KCl,  Filler  diumpankan  dari  gudang  ke hopper  dengan  pay  loader,  selanjutnya  dengan  conveyor diumpankan  ke  masing-masing  bin  dalam  unit  produksi. Semua  bin  dilengkapi  dengan  big  blaster  yang  bekerja dengan  menggunakan  plant  air,  untuk  menghindari terjadinya  gumpalan  dan  akumulasi  bahan  baku  dalam  bin. Bahan  baku  padat  dari  feeder  jadi  satu  di  conveyor  dan dimasukkan  ke  granulator  elevator  bersama-sama  dengan bahan padat dari recycle conveyor.

2. Penyiapan Slurry dan Proses Granulasi

Peralatan  utamanya  adalah  Plug  Mill  berupa double  srew  conveyor  tang  berfungsi  mencampur  bahan baku  dan  bahan  padat  daur  ulang  hingga  homogeny. Asam sulfat, steam dan amoniak bias ditambahkan sehingga terjadi proses  granulasi  awal  untuk menaikkan  produkstivitas unit granulasi.  Produksi  Pug  Mill  masuk  granulator  secara gravitasi  melalui  chute  dimana  sebagian  besar proses granulasi  akan  berlangsung.  Reaksi  netralisasi  antara  asam fosfat  dan  amoniak  utamanya  terjadi  di  pipe  reactor  yang terpasang  pada  sisi  inlet  granulator  sehingga  slurry (ammonium  fosfat)  suhu  120-150 ^oC  tertuang  langsung  ke lapisan bahan padat di dalam granulator.

Reaksi yang terjadi :

NH3 (l) + H3PO4        NH4H2PO4 + Q

NH3(l) + NH4H2PO4          (NH4)2HPO4 + Q

3.    Granulasi

Alat  utamanya  adalah  granulator  yang  berfungsi untuk  membuat  granul  phonska  akibat  terjadinya  reaksi kimia  dan  fisis  antara  bahan  baku  yang  berbeda-beda karakteristiknya dan  senyawa P₂O₅ selalu berasal dari asam fosfat.  Semua  bahan  baku  dan  daur  ulang  diumpankan  ke granulator. Asam sulfat diumpankan juga ke granulator pada lapisan padatan yang beraksi dengan sebagian amoniak cair.

Reaksi yang terjadi :

NH₃ + H₂SO₄         (NH₄)₂SO₄ + Q 

4.    Pengeringan 

Alat  utamanya  adalah  dryer  untuk mengeringkan produk dengan kadar air  1-1,5% dengan  media udara panas suhu  150-170^oC  aliran  searah.  Udara  keluar  dryer mengandung  amoniak  dan  uap  air  yang  akan  dihisap  oleh  dryer exaust fan untuk dibawa ke dryer scrubber, sedangkan debu  produk  dipisahkan  di  cyclone  untuk  dikembalikan  ke granulator.

5.    Pemilahan dan Penghancuran Produk

Produk dari dryer dikirim ke double deck  screen untuk  dipilah-pilah  sesuai  dengan  ukurannya.  Produk oversize  didaur  ulang  ke  dalam  pug  mill.  Produk  yang  onsize ukuran

2-4 mm min 90% dicurahkan ke regulator bin.

6.    Perlakuan Produk Akhir

Produk  onsize  diumpankan  ke  polishing  screen untuk  memisahkan  produk  halus  dengan  suhu  70-90^oC. Selanjutnya produk masuk  fluid bed cooler untuk mencapai suhu 

< 45^oC.  Produk  ini  kemudian  diumpankan  ke  coater untuk  pelapisan  produk  dengan  coating  agent  agar  tidak menggumpal,  yang  selanjutnya  dikirim  ke  gudang  produk dengan  spesifikasi  bentuk  granul  2-4  mm  90%,  kadar  air 1,5% max.

7.    Pnyerapan Gas

Peralatan  menggunakan  srubber  4  tahap  untuk membersihakan  gas  buang  dan  menangkap  unsur  hara sebagai  daur  ulang.  Pada  pencucian  tahap  pertama digunakan  granulator  pre  scrubber  untuk  menangkap  gas dari  granulator.  Pencucian  tahap  kedua  berupa  2  ventury scrubber  yang  fungsinya  mencuci  gas  daru  dryer  cyclone, granulator,  dan  dedusting  sistem.  Tahap  pencucian ketiga berupa gas  scrubber yang  fungsinya mencuci gas dari dua  sistem  scrubber  sebelumnya. Tahap pencucian keempat berupa  Tower  Scrubber  untuk menangkap  gas  buang  yang lolos dari 3 sistem scrubber di atas.

BAB IV

PENUTUP

4.1 Kesimpulan

Dapat disimpulkan bahwa Komponen utama dari pupuk NPK adalah senyawa Monoammonium  Phosphte  (MAP)  dan  Diammonium Phosphate  (DAP) dan Proses  pembuatan  pupuk  NPK  menggunakan  prinsip reaksi  menggunakan  Continuous  Stirred  Tank  Reactor (CSTR) dengan tahapan Pengumpulan Bahan Baku, Penyiapan Slurry dan Proses Granulasi, Pengeringan, Pemilahan dan Penghancuran Produk, Perlakuan Produk Akhir dan Penyerapan Gas .

DAFTAR PUSTAKA

1.      Clara,Anggita .Bab I PENDAHULUAN. http://www.academia.edu/5935225/BAB_1_PENDAHULUAN (Diakses pada 13 November 2015)

2.      Kurniati,Novik.2014. Pupuk NPK.http://www.tanijogonegoro.com/2014/11/pupuk-npk.html (Diakses pada 13 November 2015)

3.      Petrokimia. 2012. Pupuk Phonska NPK .http://www.petrokimia-gresik.com/Pupuk/Phonska.NPK (Diakses pada 13 November 2015)

4.      Rahman,Arif.2012.Pengendalian Reaktor Preneutalizer Pada Pabrik NPK dengan menggunakan PID Controller. JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-4 (Diakses pada 13 November 2015)

5.      Petrokimia. 2012. Pupuk Phonska NPK .http://www.petrokimia-gresik.com/Pupuk/Phonska.NPK (Diakses pada 13 November 2015)

6.      Syifa,Bina.2015. Keuntungan dan Kerugian Pemakaian Pupuk Phonska. http://www.binasyifa.com/379/54/26/keuntungan-dan-kerugian-pemakaian-pupuk-phonska.htm. (Diakses pada 13 November 2015)

7.      Yuono, Teguh. Pupuk NPK Phonska. http://pupuklopedia.blogspot.com/2014/07/pupuk-npk-phonska.html (Diakses pada 13 November 2015)