Abstrak—Kebutuhan  pupuk  di  Indonesia  cukup  besar  karena pupuk  merupakan  salah  satu  hal  yang  penting  dalam mendukung  hasil  dan  mutu  tanaman.  Salah  satu  jenis  pupuk yang  banyak  digunakan  yaitu  pupuk  urea  dengan  jumlah konsumsi  pada  tahun  2019  mencapai  5,425  juta  ton berdasarkan  dari  data  Asosiasi  Pupuk  Indonesia  (APPI) [1] . Pembuatan  pupuk  urea  menggunakan  bahan  baku  gas  alam yang diproses terlebih dahulu menjadi ammonia lalu masuk ke dalam proses produksi urea. Dalam proses produksi ammonia menggunakan  teknologi  Haldor  Topsoe  dengan  pertimbangan efisiensi  energi  yang  digunakan  karena  beroperasi  pada tekanan  lebih  rendah  dibandingkan  dengan  teknologi  lain. Sedangkan  proses  produksi  urea  menggunakan  teknologi Snamprogetti yang mempunyai konversi 98% dan menggunakan  ammonia  berlebih  untuk  menghindari  korosi pada  alat.  Pabrik  urea  direncanakan  didirikan  di  Kabupaten Banggai,  Sulawesi  Tengah,  Indonesia.  Pemilihan  lokasi  ini berdasarkan  tujuh  faktor  pembanding  meliputi  pemasaran dan aksesibilitas transportasi, tenaga kerja, sumber energi dan air,  ketersediaan  bahan  baku,  iklim  dan  topografi,  tata  ruang wilayah serta peraturan dan hukum. Dengan didirikan pabrik urea ini diharapkan dapat memenuhi kebutuhan pupuk dalam negeri dan ekspor. Selain itu, dapat membantu mengembangkan kawasan industri yang terdapat di Kabupaten  Banggai  sesuai  dengan  rencana  pembangunan Provinsi  Sulawesi  Tengah  tahun  2018  –  2038.  Pabrik direncanakan dibangun pada tahun 2021 dan mulai beroperasi pada  tahun  2023  dengan  laju  inflasi  1,68%  pertahun  dengan modal  sendiri  sebesar  Rp  2.359.977.124.524,70  dan  modal pinjaman  Rp  3.539.965.686.787,05  dengan  bunga  8,70%. Internal  rate  of  return  pabrik  adalah  30,12%  dengan  pay  out time  selama  6,2  tahun  dan  break  event  point  pada  kapasitas produksi  19%.  Kenaikan  harga  bahan  baku  dapat  ditoleransi hingga  152,4%  sedangkan  untuk  harga  produk  penurunan hingga  35,40%.  Selain  itu  kenaikan  TCI  dapat  ditoleransi hingga  88,42%.  Kapasitas  produksi  urea  sebesar  626.000 ton/tahun.
Kata Kunci—Ammonia, Gas Alam, Haldor Topsoe, Snamprogetti, Urea.

## I. PENDAHULUAN
NDONESIA merupakan salah satu negara yang terletak di sekitar  garis  khatulistiwa  6°  Lintang  Utara  -  11°  Lintang Selatan  dan  95°  Bujur  Timur  -  141°  Bujur  Barat  yang menjadikan  Indonesia  memiliki  iklim  tropis.  Letak astronomis ini menguntungkan bagi Indonesia dalam sektor pertanian  karena  wilayah  Indonesia  memiliki  iklim  tropis sehingga  mendapatkan  penyinaran  matahari  secara  penuh sepanjang  tahun  yang  dapat  menjadikan  peluang  bagi Indonesia  untuk  memperkuat  ketahanan  pangan  didukung dengan  perkembangan  dan  penerapan  teknologi.  Selain  itu keadaan  tersebut  sangat  mendukung  komoditas  pangan strategis  dan  komoditas  pertanian  tropika  yang  dapat
berkembang  di  Indonesia.  Menurut  data  dari  Kementerian Pertanian  Republik  Indonesia,  pada  tahun  2018  luas  lahan pertanian bukan sawah 23.724.917 Ha dan luas lahan sawah adalah  7.105.145  Ha  dari  total  luas  wilayah  daratan 1.919.443  km 2 [2].  Data  ini  menunjukkan  16%  daratan Indonesia  digunakan  sebagai lahan  pertanian.  Dalam  sektor pertanian,  pupuk  merupakan  salah  satu  hal  yang  penting dalam  mendukung  hasil  dan  mutu  tanaman.  Pemberian pupuk  pada  tanaman  bertujuan  untuk  memperbaiki  sifat fisika, kimia, dan biologi pada tanah. Ada enam jenis unsur makro  yang  diperlukan  oleh  tanaman  antara  lain  nitrogen (N), fosfat (P), kalium (K), belerang (S), kalsium (Ca), dan Magnesium  (Mg).  Dari  keenam  unsur  makro  tersebut,  tiga unsur  yang  harus  terdapat  di  dalam  tanah  yaitu  nitrogen, fosfat, dan kalium. Secara umum, pupuk dibagi menjadi dua jenis  yaitu  pupuk  anorganik  dan  pupuk  organik  [3]. Belerang,  kalsium,  dan  magnesium  merupakan  unsur  hara makro  sekunder  sedangkan  nitrogen,  fosfor,  dan  kalium merupakan  unsur  hara  makro  primer  [4].  Pupuk  anorganik merupakan  pupuk  yang  diproduksi  oleh  pabrik  dengan mereaksikan  bahan-bahan  kimia  (anorganik)  dengan  kadar hara yang tinggi. Berdasarkan kandungan hara yang terdapat dalam  pupuk,  pupuk  anorganik  dibagi  menjadi  dua  jenis yaitu  pupuk  tunggal  (pupuk  nitrogen,  pupuk  fosfor,  pupuk kalium, dan pupuk magnesium) dan pupuk majemuk (pupuk NP,  pupuk  NK,  pupuk  PK,  dan  pupuk  NPK)  [3].  Dalam Peraturan  Menteri  Pertanian  No.  01  Tahun  2019  tentang pendaftaran  pupuk  organik,  pupuk  hayati,  dan  pembenahan tanah,  pupuk  organik  adalah  pupuk  yang  berasal  dari tumbuhan  mati,  kotoran  hewan  dan/atau  bagian  hewan dan/atau  limbah  organik  lainnya  yang  telah  melalui  proses rekayasa, berbentuk padat atau cair dapat diperkaya dengan bahan mineral dan/atau mikroba  yang bermanfaat meningkatan kandungan hara dan bahan organik tanah, serta memperbaiki sifat fisik, kimia, dan biologi [5]. Bahan dalam pupuk  organik  dapat  diperoleh  dari  kompos,  pupuk  hijau, pupuk  kandang,  sisa  panen,  limbah  ternak,  limbah  indusri yang menggunakan bahan pertanian, dan limbah kota [6].
Konsumsi pupuk urea pada tahun 2019 sebesar 5,425 juta ton,  sedangkan  konsumsi  NPK  naik  7,1%  dari  2,8  juta  ton menjadi  3  juta  ton  [1].  Ekspor  pupuk  urea  dari  Indonesia sepanjang tahun 2019 naik 63% dari 1,141 juta ton menjadi 1,86  juta  ton  [1].  Dalam  sektor  pertanian,  konsumsi  pupuk sepanjang  tahun  2019  sebesar  3,719  juta  ton  untuk  pupuk urea,  360  ribu  ton  untuk  pupuk  SP-36,  dan  pupuk  ZA sebesar 443 ribu ton [1]. Dalam Peraturan Menteri Pertanian Nomor  47  Tahun  2018  tertuang  bahwa  jumlah  alokasi pupuk subsidi pada tahun 2019 sebesar 8,87 juta ton dengan rincian  urea  sebanyak  3,82  juta  ton,  SP-36  sebesar  779.000 ton,  ZA  sebesar  996.000  ton,  NPK  sebesar  2,326  juta  ton,

## Pra Desain Pabrik Pembuatan Pupuk Urea dari Gas Alam Menggunakan Metode Snamprogetti dengan Kapasitas 626.000 Ton/tahun
Claudya Stanila Koesnadi, Farhan Muhammad, Raden Darmawan Departemen Teknik Kimia, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya (ITS)
e-mail : rdarmawan@chem-eng.its.ac.id
I
dan  organik  sebesar  948.000  ton  [7].  Pada  Gambar  1. menunjukkan bahwa konsumsi pupuk urea paling besar pada sektor  pertanian  sebesar  51%  dan  26%  merupakan persentase  urea  yang  diekspor.  Konsumsi  pupuk  urea meningkat  setiap  tahun  karena  jumlah  ekspor  pupuk  setiap tahun  meningkat.  Sedangkan  konsumsi  pupuk  urea  dalam sektor pertanian dan perkebunan menurun. Pada Gambar 2. disajikan  jumlah  konsumsi  pupuk  urea  pada  tahun  2015  – 2019 setiap sektor.
Pada  proses  produksi  ammonia  pada  bagian  pemisahan impurities  gas  alam  yang  akan  digunakan  dari  hidrogen sulfida  (H 2 S),  menghasilkan byproduct yaitu Zinc  Sulfide (ZnS)  yang merupakan  senyawa  organik.  Bubuk ZnS  dapat dimanfaatkan  sebagai  fotokatalis  yang  efisien  untuk menghasilkan gas hidrogen dari air dengan bantuan cahaya. Selain  itu,  ZnS  dapat  dimanfaatkan  sebagai  bahan  optik infrared [8].

## II. KATA DASAR PERANCANGAN

## A. Ketersediaan dan Kualitas Bahan Baku dan Produk
Bahan  baku  utama  yang  digunakan  untuk  pembuatan pupuk  urea  adalah  gas  alam  yang  menghasilkan  hidrogen (H), nitrogen (N) dan karbon dioksida (CO 2 ). Gas alam yang di  dalamnya  masih  mengandung  C 3 H 8 (propana),  C 4 H 10 (butana)  dan  C 5 H 12 (pentana)  atau  yang  lebih  berat  sering disebut dengan gas alam basah ( wet natural gas ). Sedangkan gas alam yang sudah dipisahkan dari C 3 H 8 (propana), C 4 H 10 (butana), dan C 5 H 12 (pentana), sehingga hanya terdapat CH 4 (metana)  dan  C 2 H 6 (etana)  saja,  disebut  dengan  gas  alam kering  ( dry  natural  gas )  [9].  Cadangan  gas  bumi  per  1 Januari  2018  sebesar  135,55  triliun  kaki  kubik  ( Trilliun Standard  Cubic  Feet /  TSCF)  yang  terdiri  dari  cadangan terbukti sebesar 99,06 TSCF dan cadangan potensial sebesar 39,49  TSCF(terdapat  “cadangan  mungkin”  sebesar  21,26 TSCF  dan  “cadangan  harapan”  sebesar  18,23  TSCF)  [10].
Tabel  1.  menunjukkan  perkiraan  pasokan  gas  bumi  setiap region pada tahun 2018, 2022, dan 2027.
Gas alam yang digunakan dalam proses pembuatan pupuk urea  memiliki  spesifikasi  yang  tersaji  pada  Tabel  2.  dan spesifikasi  pupuk  urea  yang  diproduksi  sesuai  dengan  SNI 2801:2010 terdapat pada Tabel 3.

## B. Kapasitas
Produksi  pupuk  di  Indonesia  mengalami  peningkatan untuk memenuhi pasar dalam negeri maupun luar negeri. Di Indonesia,  konsumen  pupuk  terbanyak  adalah  dari  sektor pertanian.  Salah  satu  jenis  pupuk  yang  banyak  digunakan adalah  pupuk  urea.  Pemenuhan  kebutuhan  pupuk  urea  di Indonesia  telah  terpenuhi  sehingga  Indonesia  tidak mengimpor  pupuk  urea.  Selain  dipasarkan  di  dalam  negeri, pupuk  urea  di  ekspor  ke  beberapa  negara  seperti  negara yang  terletak  di  kawasan  Asia  Tenggara.  Data  yang dibutuhkan dalam analisis supply and demand pupuk urea di Indonesia terdapat pada Tabel 4.
Dalam upaya pemenuhan kebutuhan konsumsi dan ekspor pupuk urea di Indonesia, kami menetapkan kapasitas pabrik urea ini sebesar 626.000 ton per tahun dengan pertimbangan untuk  pemenuhan  kebutuhan  sebesar  60%.  Penentuan
Gambar 1. Konsumsi dan ekspor pupuk urea tahun 2019.
Gambar 2. Konsumsi pupuk urea setiap sektor tahun 2015 – 2019. 51% 16% 7% 26% Pertanian Perkebunan Industri Ekspor 0 1 2 3 4 5 2015 2016 2017 2018 2019 Ko n su m si ( T o n ) M il li o n s Pertanian Perkebunan
Industri Ekspor
Tabel 1.
Perkiraan pasokan gas bumi Indonesia setiap region dalam satuan
MMSCFD ( Million Metric Standard Cubic Feet per Day ) Region Tahun 2018 2022 2027 Region I (Aceh dan Sumatera Utara) 303,74 440,26 321,88 Region II (Sumatera bagian tengah, Sumatera bagian selatan, Kepulauan Riau, dan Jawa bagian barat) 2.832,66 2.714,02 2.433,2 Region III (Jawa bagian tengah) 79,98 52,5 - Region IV (Jawa bagian timur) 628,66 862,85 508,3 Region V (Wilayah Kalimantan) 1.994,14 2.207,01 2.087,11 Region VI (Wilayah Sulawesi, Nusa Tenggara, Maluku, dan Papua) 1.613,49 2.384,44 2.697,72
Tabel 2. Spesifikasi gas alam Parameter Spesifikasi Methane (mol%) 84,07 Ethane (mol%) 5,86 Propane (mol%) 2,2 Buthane (mol%) 0,93 Pentane (mol%) 0,52 Hexane (mol%) 0,28 Heptane (mol%) 0,76 Nitrogen (mol%) 3,45 Hidrogen Sulphide (mol%) 0,63 Sulfur (mol%) 0,002 CO 2 (mol%) 1,3 Tabel 3. Standard pupuk urea SNI 2801:2010 Parameter Ketentuan Butiran (prill) Gelintiran (granular) Kadar nitrogen (%) minimal 46 minimal  46 Kadar air (%) maksimal 0,5 maksimal 0,5 Kadar biuret (%) maksimal 1,2 maksimal 1,5 Ukuran: a) 1 – 3,35 mm (%) minimal 90 - b) 2 – 4,75 mm (%) - minimal 90
kapasitas  pabrik  ini  didasarkan  pada  estimasi  konsumsi, ekspor,  dan  produksi  pada  tahun  2024,  sehingga  pabrik  ini dapat memenuhi konsumsi dan ekspor pupuk urea.

## C. Lokasi dan Ketersediaan Utilitas
Penentuan  lokasi  suatu  pabrik  memiliki  pengaruh  yang kuat  dalam  keberhasilan  industri.  Pada  umumnya,  lokasi yang akan dipilih memiliki keuntungan jangka panjang yang berdampak positif untuk perusahaan dan lingkungan sekitar pabrik,  serta  memiliki  peluang  perluasan  atau  penambahan kapasitas  pabrik.  Pada  pemilihan  lokasi  pendirian  pabrik pupuk  urea,  telah  dilakukan  pertimbangan  tujuh  faktor pembanding,  antara  lain;  ketersediaan  bahan  baku,  lokasi pemasaran  dan  aksesibilitas  transportasi,  sumber  energi listrik  dan  air,  sumber  tenaga  kerja,  hukum  dan  peraturan, iklim  dan  topografi  dan  tata  ruang  wilayah.  Dengan menggunakan metode Analytical Hierarchy Process (AHP), rencana  pendirian  pabrik  pupuk  urea  berada  di  Kabupaten Banggai,  Sulawesi  Tengah.  Upah  minimum  Kabupaten Banggai pada tahun 2020 sebesar Rp 2.343.970 [11]. Selain itu,  Sulawesi  Tengah  memiliki  Angka  Partisipasi  Murni (APM)  pada  jenjang  pendidikan  cukup  tinggi  tersaji  pada Tabel 5.
Dalam  kelangsungan  suatu  pabrik,  ketersediaan  utilitas merupakan  salah  satu  hal  yang  penting.  Sulawesi  Tengah memiliki  kapasitas  listrik  terpasang  sebesar  1.687,64 megawatt  (MW)  dengan  rincian  jenis  pembangkit  pada Tabel  6.  yang  menunjukan  bahwa  listrik  yang  tersedia  di Sulawesi  Tengah  cukup  besar  sehingga  dapat  memenuhi kebutuhan industri [12]. Air yang digunakan di pabrik dapat berasal  dari  Sungai  Singkoyo  dengan  debit  3,8  -  73,6 m 3 /detik dan tinggi aliran 950,8 mm [13].

## III. URAIAN PROSES
Proses  pembuatan  urea  dari  gas  alam  dimulai  dengan proses produksi ammonia (Gambar 3) terlebih dahulu untuk menghasilkan  ammonia  yang  digunakan  dalam  proses produksi urea (Gambar 4).
Secara  garis  besar  pembuatan  ammonia  dengan menggunakan  teknologi Haldor  Topsoe terbagi  menjadi enam proses yaitu (Gambar 5):

## 1) Desulfurisasi
Proses  desulfurisasi  digunakan  untuk  memurnikan  gas alam  dari  kandungan  sulfur  organik  (R-S)  menjadi  sulfur anoganik  (H 2 S)  yang  selanjutnya  akan  diabsorb  oleh  ZnO. Pada  tahap  ini  kadar  sulfur  ditekan  hingga  memiliki  kadar 0,05  ppm.  Terdapat  2  unit  dalam  tahap  desulfurisasi  yaitu hydrogenerator dan  sulfur  absorber. Hydrogenerator digunakan  untuk  mengubah  sulfur  organik  menjadi  H 2 S dengan  menggunakan  katalis cobalt-molybdenum (CoMo). Sebelum masuk ke hydrogenerator , natural gas mengalami proses preheating hingga  temperaturnya  330  -  350°C  dan memiliki  tekanan  41  –  44  bar.  Di hydrogenerator ,  sulfur dikontakkan dengan H 2 yang bisa didapatkan dari discharge syngas  compressor atau  unit  HRU  ( Hydrogen  Recovery Unit ). Selanjutnya gas alam yang keluar dari hydrogenerator kemudian dialirkan ke sulfur absorber untuk proses  absorbsi  H 2 S  dengan  menggunakan  katalis  ZnO. Katalis  ini  beroperasi  pada  temperatur  330  - 400°C.  Reaksi pada sulfur absorber adalah reaksi eksotermis pada tekanan
40 – 42 bar. Konversi yang terjadi pada tahap ini antara 98 – 99%.

## 2) Reforming
Tahap  awal  pembuatan  amonia  yang  digunakan  pada proses  pembuatan  urea  adalah  reforming.  Tahapan  ini bertujuan  untuk  membentuk synthesis  gas yang  terdiri  dari CO dan H 2 dari gas bumi. Proses reforming yang digunakan terbagi  menjadi  2  unit  yaitu primary  reformmer dan secondary reformer . Di primary reformer , campuran natural gas dan steam dipanaskan  terlebih  dahulu  di preheater hingga  suhu  campuran  mencapai  400  -  450°C  sebelum masuk  ke prereformer .  Rasio  jumlah steam dengan  total karbon  (S/C)  adalah  0,4  –  3  untuk  menghindari carbon formation .  Kemudian  campuran  ini  masuk  ke heat exchanger  reformer .  Rasio  jumlah steam dengan  total karbon  (S/C)  adalah  0,4  –  3  untuk  menghindari carbon formation .  Kemudian  campuran  ini  masuk  ke heat exchanger  reformer .  Reaksi  yang  terjadi  pada steam reforming adalah endotermis dimana reaksi ini memerlukan panas  dalam  proses  reaksinya.  Suhu  keluaran  pada steam reforming sekitar 600 – 850°C namun lebih disarankan pada suhu  700  –  750°C.  Karena  reaksi  yang  terjadi  merupakan endotermis, sehingga perlu pemanas yang berasal dari aliran keluar  ATR  ( Auto  Thermal  Reformer ). Reformer yang digunakan  pada primary  reformer adalah heat  exchanger reformer dan  menggunakan  katalis  nikel.  Tekanan  operasi pada primary reformer adalah 25 – 45 bar.
Tabel 4. Analisis supply and demand pupuk urea di Indonesia Tahun Produksi (ton/tahun) Konsumsi (ton/tahun) Ekspor (ton/tahun) 2014 6.742.366 5.589.484 1.107.880 2015 6.917.372 5.490.515 831.894 2016 6.462.938 5.329.717 1.253.200 2017 6.838.063 5.970.397 766.864 2018 7.444.697 6.265.196 1.141.720 Tabel 5. APM pada jenjang pendidikan Provinsi Sulawesi Tengah 2018/2019 Jenjang Pendidikan APM (%) SD 93,17 SMP 73,82 SM 64,66 PT (19 – 23) 25,16 PT (19 – 24) 22,84 Tabel 6. Kapasitas listrik terpasang di Provinsi Sulawesi Tengah Jenis Pembangkit Kapasitas (MW) PLTU 1.198,10 PLTU MT - PLTU-M/G - PLTG 66,00 PLTGU - PLTMG - PLTD 201,63 PLTA 195,00 PLTM 26,70 PLTMH 0,02 PLTB - PLTBg - PLTBm - PLTP - PLTS 0,19 PLTSa - PLT Hybrid - Total 1.687,64
Reforming  gas dari primary  reformer selanjutnya  masuk ke secondary  reformer .  Reaksi  yang  terjadi  merupakan reaksi partial  oxidation yang  merupakan  reaksi  eksotermis. Pada secondary  reformer, reaktor  yang  digunakan  yaitu autothermal reformer (ATR). Pada proses ini, ditambahkan 75 – 85 vol% oksigen untuk bereaksi membentuk synthesis gas .  Suhu  keluaran  dari  ATR  adalah  950  -  1100°C  dan tekanan  20  –  100  bar  dengan  katalis  campuran  nikel  dan ruthenium berbentuk silinder yang bekerja pada suhu 800  – 1600°C. Synthesis  gas keluaran  dari  ATR  didinginkan dengan  menggunakan heat  exchanger  reformer yang dialirkan melalui shell sehingga suhu keluaran synthesis gas 450 – 800 °C. Metana yang tersisa dari reaksi ini adalah 0,3 – 1 vol% sehingga konversi yang terjadi sekitar 90%.

## 3) Shift Conversion
Pada  tahap shift  conversion ,  gas  CO  dan  H 2 yang  telah terbentuk  masuk  ke shift  conversion untuk  mengubah  gas CO  menjadi  CO 2 dan  H 2 .  Reaksi  yang  terjadi  merupakan reaksi eksotermis. Ada 2 tahapan shift conversion yaitu high temperature  shift (HTS)  and low  temperature  shift (LTS). HTS bekerja pada suhu 300  – 400°C dan tekanan 2,3  – 6,5 bar  sehingga  diperlukan  pendinginan  dengan waste  heat boiler atau heat exchanger . Suhu keluaran dari HTS adalah 420  – 520°C  dan rasio  dari steam dan synthesis  gas adalah 0,05  –  0,9.  Katalis  yang  digunakan  adalah iron  catalyst bebas  dari chromium .  Pada  tahap  LTS,  suhu  reaktor  adalah 200°C  atau  20°C  dibawah dew  point gas  dan  tekanan  pada
Gambar 3. Process block diagram pembuatan ammonia.
Gambar 4. Process block diagram pembuatan urea.
Gambar 5. Process flow diagram pra desain pabrik pembuatan ammonia.
reaktor sekitar 2,3 bar. Suhu keluaran dari LTS adalah 220 – 250°C dengan katalis iron oxide chromium based .
4) CO 2 Removal CO 2 removal bertujuan  untuk  menghilangkan  CO 2 yang terdapat  dalam syngas sebelum  masuk  ke  tahap synthesis ammonia.  Pada  tahap  CO 2 removal ,  gas  CO 2 diabsorb dengan cara proses absorbsi. Pada teknologi Haldor Topsose digunakan proses CO 2 removal BASF dengan menggunakan MDEA  ( N-methildiethanolamine )  35%,  air  60%  dan piperazine 5% dengan rate absorber lebih besar 3% dari rate gas serta kandungan CO 2 sebesar 3% dari rate. Ada 2 bagian dalam tahap CO 2 removal yaitu absorbsi dan stripping . Pada bagian absorbsi digunakan absorbing tower dengan kondisi operasi 40 – 100°C dan tekanan 10 – 100 bar sehingga 75% CO 2 terabsorb.  Medium  untuk  absorbsi  adalah  K 2 CO 3 . Stripping digunakan  untuk  memisahkan  CO 2 dari  larutan pengabsorb.  Pada  proses stripping diperlukan  kondisi operasi  dengan  temperatur  90  –  130°C  dan  tekanan  1  –  3 bar.
5) Purification
Pada  tahap purification ,  proses  yang  digunakan  pada teknologi Haldor  Topsoe adalah methanation .  Tujuan  pada tahap ini adalah untuk mengubah gas CO dan CO 2 menjadi CH 4 sehingga syngas yang akan masuk pada tahap synthesis ammonia mempunyai  kadar  CO  dan  CO 2 yang  rendah Reaksi  pada  proses methanation merupakan  reaksi eksotermis. Methanation dapat  menggunakan  katalis alloy nikel.  Kondisi  operasi  pada  proses methanation pada tekanan 20  –  80  bar  dan  pada  suhu 200  – 400°C.  Konversi yang didapatkan sebesar 95 – 100% dengan konsentrasi CO 0,5%.  CH 4 yang  terbentuk  kemudian  ditreatment  untuk menghilangkan H 2 O dengan menggunakan flash separator .

## 6) Synthesis Ammonia
Synthesis  ammonia  merupakan  tahapan  utama  dalam proses pembuatan ammonia. Reaksi yang terjadi merupakan reaksi  eksotermis.  Konversi  yang  terjadi  pada  reaktor  15  – 16%  sehingga  diperlukan synthesis  loop .  Kondisi  operasi reaktor  adalah  100  bar  dan  500°C.  Suhu  masuk syngas ke reaktor  adalah  360°C. Synthesis  loop beroperasi  pada
tekanan  diatas  250  bar  dengan  menggunakan  sistem synthesis loop 3 nozzlle design . Katalis yang digunakan pada converter adalah  katalis iron  oxide .  Sebelum  masuk converter akan  dinaikkan  temperaturnya  hingga  35°C  dan dinaikkan  tekanannya  hingga  130  bar  dan  selanjutnya dipanaskan  hingga  suhu  360°C  untuk  masuk  ke converter . Ammonia  didinginkan  dengan chiller hingga  -5°C  dan selanjutnya  ammonia  yang  terdapat  pada  gas  dipisahkan  di separator.  Selanjutnya,  gas  yang  tidak  terkondensasi  di separator akan disirkulasikan ke converter . Produk ammonia selanjutnya  dialirkan  ke storage dengan  menurunkan tekanan  0,03  bar  dan  menurunkan  suhu  hingga  33°C. Ammonia  yang  teruapkan  dari chiller akan  masuk  ke suction ammonia refrigerant compressor.
Ammonia  selanjutnya  masuk  ke  dalam  proses  produksi urea.  Uraian  proses  pembuatan  urea  dari  ammonia  sebagai berikut (Gambar 6).

## 1) High Pressure Section
High  pressure  section adalah  tahap  sintesa  urea  pada tekanan  tinggi  (158  kg/cm 2 G)  dengan  alat  utama  yaitu reaktor  yang  merupakan  tempat  terjadinya  sintesa  urea  dari reaksi  antara  ammonia  dan  gas  karbon  dioksida. Ammonia (NH 3 )  dan  karbon  dioksida  (CO 2 ) bereaksi membentuk ammonium  carbamate (NH 2 COONH 4 ),  yang selanjutnya terhidrasi membentuk urea (NH 2 CONH 2 ) dan air (H 2 O).
Urea  yang  keluar  dari  reaktor  memiliki  konsentrasi  34% berat  lalu  dilanjut  ke stripper yang  merupakan  tempat terjadinya dekomposisi sisa karbamat yang tidak bereaksi di reaktor.  Keluaran  urea  memiliki  konsentrasi 41%  berat  lalu feed yang keluar dari stripper dilanjut ke decomposer untuk permunian urea.
2) Medium Pressure Section
Medium pressure section merupakan langkah pemurnian yang terjadi  pada penguraian bertekanan  sedang, yang memurnikan larutan urea menjadi 62% berat. Tekanan pada medium  decomposer yaitu  17,8  kg/cm 2 G,  lalu  larutan tersebut  dilanjutkan  ke  permurnian bertekanan  lebih  rendah pada low pressure section .
Gambar 6. Process flow diagram pra desain pabrik pembuatan urea.

## 3) Low Pressure Section
Larutan  urea  dengan  konsentrasi  60  –  63%  dari medium pressure decomposer diekspansikan ke tekanan 3,9 kg/cm 2 G dan dimasukkan ke low pressure decomposer bertipe falling film untuk  mendekomposisi  sisa  karbamat  menggunakan saturated  steam yang  bertekanan  3,5  kg/cm 2 G.  Lalu dilanjutkan  ke preheater sebagai  pemanasan  awal  urea untuk  mengurangi  kadar  air  sehingga  urea  memiliki  kadar 85% berat urea
4) Vaccum Concentration Section
Vaccum concentration section merupakan tahap pemekatan urea untuk menghasilkan larutan urea 98% berat yang  dibutuhkan  untuk  pembuatan  urea  granul  dengan menggunakan proses vacuum . Proses ini dilakukan dalam 2 tahap,  yaitu  evaporator  yang  pertama  untuk  memekatkan larutan  urea  sampai  95%  dan  evaporator  yang  kedua menaikkan  konsentrasi  larutan  urea  dari  95%  menjadi  98% berat.  Kondisi vacuum di  2  evaporator  ini  dikontrol  oleh sistem vacuum .  Kemudian  dilanjut  ke  granulator  sebagai tempat untuk membuat larutan urea menjadi granul.

## 5) Granulation Unit
Urea  granul  diproduksi  dengan  cara  menyemprotkan cairan  urea  ke  atas  bibit  ( seed )  yang  terfluidisasi.  Bibit  ini bisa  berupa  kotoran  hewan  yang  sudah  kering.  Proses penambahan  ukuran  partikel  granul  dicapai  melalui  3 tahapan, yaitu:
a. Aglomerasi Aglomerasi adalah pengikatan beberapa partikel menggunakan  larutan  yang  berfungsi  sebagai  pengikat  atau lem.  Aglomerasi  sering  menghasilkan  produk  yang  tidak homogen dan memiliki sifat mechanical yang kurang baik. b. Pelapisan
Pelapisan  adalah  penambahan  ukuran  yang  dicapai dengan  membentuk  lapisan  sekitar  bibit  ( seed ),  sehingga terbentuk  struktur  lapisan  kulit  bawang  ( onion  skin structure ).  Proses  pelapisan  dilakukan  dalam  satu  interval sedemikian  rupa  sehingga  terjadi  proses  pembekuan (solidifikasi).
c. Akresi
Akresi  adalah  pertumbuhan  ukuran  granul  yang  dicapai melalui  proses  penguapan  dan  solidifikasi  kontinyu  dari sebuah  tetesan  urea  ke  atas  bibit.  Proses  ini  menghasilkan struktur urea granul yang baik dan seragam.

## IV. NERACA MASSA
Berdasarkan  perhitungan material  balance pada  pabrik urea  ini,  gas  alam  yang  dibutuhkan  dalam  proses  produksi yaitu  50,934  ton/jam  untuk  menghasilkan  79,04  ton/hari urea. Waktu operasi pabrik dalam 1 tahun yaitu 330 hari.

## V. ANALISA EKONOMI
Parameter  analisa  ekonomi  merupakan  salah  satu parameter  penting  dalam  pendirian  suatu  pabrik.  Dari analisa  ekonomi  yang  dilakukan  dapat  diketahui  kelayakan pendirian  suatu  pabrik.  Beberapa  faktor  yang  perlu dipertimbangkan  dalam  kelayakan untuk  mendirikan  pabrik urea antara lain[14]:
1. Net Present Value (NPV)
2. Laju pengembalian modal ( rate of return ).
3. Waktu pengembalian modal ( pay out time ).
4. Titik impas ( break event point ).
5. Intenal rate of return (IRR).
Untuk  menentukan  faktor-faktor  tersebut  terlebih  dahulu perlu diketahui total capital investment dan total production cost.  Total  capital  investment  m erupakan  jumlah  modal yang  diperlukan  untuk  mendirikan  suatu  pabrik  mulai  dari awal  hingga  pabrik  selesai  dibangun  dan  siap  beroperasi. Total  capital  investment yang  didapatkan  dari  perhitungan yaitu  Rp  5.014.951.389.614,99. Total  capital  investment dibagi atas dua bagian, yaitu Fixed Capital Investment (FCI) dan Working Capital Investment (WCI).
FCI  atau  bisa  disebut Capital  Expenditure (CAPEX) adalah  suatu  pembelanjaan  yang  dilakukan  perusahaan  dan mendefinisikannya  sebagai  pengalokasian  dana  yang dikeluarkan  untuk  diinvestasikan  dalam  bermacam-macam aset  perusahaan  [15].  Berdasarkan  perhitungan  ekonomi yang  telah  dilakukan,  CAPEX  pabrik  urea  yaitu  Rp 5.889.942.811.311,76.
Total production cost (total biaya produksi) atau bisa juga disebut Operational Expenditure (OPEX) semua biaya yang dikeluarkan  untuk  kebutuhan  operasional  dalam  jangka waktu  tertentu  [16].  Berdasarkan  perhitungan  yang dilakukan,  OPEX  pabrik  urea  untuk  1  tahun  sebesar  Rp 2.365.152.029.294,97.
Asumsi-asumsi  yang  digunakan  yaitu  bunga  bank  8,70% dan  inflasi  per  tahun  1,68%  [17].  Pajak  pendapatan didasarkan  atas  UU  Nomor  36  Tahun  2008  tentang perubahan  Keempat  atas  Undang-Undang  Nomor  7  Tahun 1983  pasal  17  ayat  (1)  yang  menyatakan  bahwa  untuk penghasilan  diatas  Rp  500.000.000,00  (lima  ratus  juta rupiah)  akan  dikenakan  pajak  sebesar  30%  [18].  Dari  hasil perhitungan  pada  neraca  ekonomi  didapatkan  NPV  sebesar Rp 21.728.020.919.387,60 dengan Minimum Attractive Rate of  Return (MARR)  4,24%,  IRR  sebesar  32,10%  dan break event point (BEP) sebesar 19% dimana pay out time (POT) selama  6,2  tahun.  Dengan  bunga  8,70%  per  tahun.  Pabrik diperkirakan  berdiri  selama  20  tahun  dengan  lama  waktu konstruksi  selama  3  tahun.  Operasi  pabrik  330  hari/tahun dan  24  jam/hari.  Hasil  penjualan  dengan  100%  kapasitas produksi sebesar Rp 5.418.497.476.041,60.
Selain  mengetahui  NPV,  IRR,  POT,  dan  BEP  (Gambar 7),  dilakukan  analisa  sensitivitas  IRR.  Analisis  sensitivitas biasanya diaplikasikan pada permasalahan yang mengandung  satu  atau  lebih  faktor  ketidakpastian  karena nilai-nilai  parameter  dalam  studi  ekonomi  teknik  pada umumnya  diestimasikan  besarnya  sehingga  nilai-nilai
Gambar 7. Break Even Point (BEP).
tersebut  jelas  tidak  akan  lepas  dari  faktor  kesalahan. Parameter tersebut dapat bernilai lebih besar atau lebih kecil dari  hasil  estimasi  yang  diperoleh  atau  berubah  pada  saat tertentu  yang  dapat  mengakibatkan  perubahan  hasil.  Oleh karena  itu,  analisis  sensitivitas  ini  dinilai  perlu  dilakukan. Faktor  yang  biasanya  berubah  dan  perubahannya  bisa mempengaruhi  keputusan  dalam  studi  ekonomi  teknik adalah ongkos investasi, aliran kas nilai sisa, tingkat bunga, tingkat pajak, dan umur investasi [19].
Analisis  sensitivitas  terhadap  IRR  dilakukan  dengan membandingkan  tiga  parameter  antara  lain  harga  bahan baku,  harga  produk,  dan Total  Capital  Investment (TCI). Dengan melihat dari persen perubahan harga terhadap IRR, diperoleh perubahan harga terhadap bahan baku yang dapat ditoleransi  hingga  yaitu  hingga  kenaikan  kurang  dari 152,40%  agar  nilai  IRR  masih  lebih  besar  dari  bunga  bank 8,70%.  Untuk  harga  produk,  penurunan  harga  dapat ditoleransi  tidak  sampai  35,40%  sedangkan  untuk  TCI, kenaikan harga dapat ditoleransi kurang dari 88,42%.

## VI. KESIMPULAN
Pabrik  urea dari  gas  alam  dengan  kapasitas  626.000 ton/tahun  dengan  kebutuhan  bahan  baku  yang  berupa  gas alam  sebesar  50,934  ton/jam  dan  pembangunan  pabrik direncanakan  di  Kabupaten  Banggai,  Sulawesi  Tengah  dan beroperasi  pada  tahun  2024  dengan  2  unit  produksi  yaitu unit  produksi  ammonia  dan  unit  produksi  urea.  Pabrik beroperasi continue 24 jam selama 330 hari/tahun. Estimasi umur  pabrik  dan  waktu  pengembalian  modal  selama  20 tahun  didapatkan Net Present Value sebesar Rp 21.728.020.919.387,60, Internal  Rate  of  Return sebesar 30,12% pay out time selama 6,2 tahun dan break event point sebesar 19% kapasitas. Sensitivitas terhadap IRR menggunakan  tiga  parameter dengan hasil  perubahan  harga bahan  baku  dapat  ditoleransi  hingga  kenaikan  sebesar 152,4%,  harga  produk  dapat  ditoleransi  hingga  penurunan sebesar 35,40%, dan TCI dapat ditoleransi hingga kenaikan sebesar  88,42%.  Maka  dengan  pertimbangan  tersebut, pabrik ini layak untuk didirikan.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada  Laboratorium Pengolahan  Limbah  Industri  dan  Biomassa  Teknik  Kimia
ITS atas bantuan dan saran yang telah diberikan selama ini.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Asosiasi  Produsen  Pupuk  Indonesia,  “Asosiasi  Produsen  Pupuk Indonesia,”  2020,  Jakarta  :    Asosiasi  Produsen  Pupuk  Indonesia, [Online], Available : https://www.appi.or.id/.
[2]  Kementerian Pertanian Republik Indonesia, Statistik Lahan Pertanian Tahun 2014-2018 . Jakarta: usat Data dan Sistem Informasi Pertanian Sekretariat Jenderal-Kementerian Pertanian, 2019.
[3]  P.  Lingga  dan  Marsono, Petunjuk  Penggunaan  Pupuk .  Jakarta: Penebar Swadaya, 2013.
[4]  Balai  Penelitian  Kementerian  Pertanian  Indonesia,  “Balai  Penelitian Tanah  BALITBANGTAN-Kementerian  Pertanian,”  2018.  Jakarta  :
Balitbangtan Kementan. [Online], Available :
http://balittanah.litbang.pertanian.go.id/ind/index.php/component/pho cadownload/category/1-temu-teknis-uji-
profisiensi?download=8:syarat-mutu-pupuk-an-organik-dan-organik.
[5]  Menteri  Pertanian  Indonesia, Peraturan  Menteri  Pertanian  Nomor  1 Tahun  2019 .  Jakarta:  Kementerian  Pertanian  Republik  Indonesia, 2019.
[6]  R.  D. M.  Simanungkalit dan  D.  A.  Suriadikarta, Pupuk  Organik dan Pupuk  Hayati .  Bogor:  Balai  Besar  Penelitian  dan  Pengembanagn Sumber Daya Lahan Pertanian, 2006.
[7]  Menteri  Pertanian  Republik  Indonesia, Peraturan  Menteri  Pertanian Nomor  47  Tahun  2018 .  Jakarta:  Kementerian  Pertanian  Republik Indonesia, 2018.
[8]  Kementerian Keuangan Direktorat Jenderal  Bea dan Cukai Indonesia Customs  Laboratory,  “Kementerian  Keuangan  Direktorat  Jenderal Bea dan Cukai,”
2016. [Online]. Available : https://www.beacukai.go.id/.
[9]  M.  Monica, Modul  Guru  Pembelajar  Paket  Keahlian  Teknik Produksi  Minyak  dan  Gas .  Medan  :  Kementrian  Pendidikan  dan Kebudayaan. 2016.
[10]  Kementerian ESDM Republik Indonesia, Neraca Gas Bumi Indonesia 2018-2027 . Jakarta : Kementerian ESDM Republik Indonesia , 2018.
[11]  Pemerintah Provinsi Sulawesi Tengah, Keputusan Gubernur Sulawesi Tengah Nomor 561/489/DIS.NAKERTRANS-G.ST/2019 tentang Upah Minimum Kabupaten Banggai Tahun 2020 . Palu: Pemerintah Provinsi Sulawesi Tengah, 2019.
[12]  D.  J.  Ketenagalistrikan, Statistik  Ketenagalistrikan  Tahun  2018 . Jakarta: Sekretariat Jenderal Ketenagalistrikan, 2018.
[13]  Badan  Pusat  Statistik,  “Badan  Pusat  Statistik,”  2017.  [Online], Available : https://bps.go.id/.
[14]  Kusnarjo, Ekonomi Teknik . Surabaya: ITS Press, 2010.
[15]  B.  Riyanto, Dasar-dasar  Pembelajaran  Perusahaan .  Yogyakarta: BPFE, 2010.
[16]  Desy  Agung  Rachmawaty,  “Desain  Konsep  Terminal  Penerima LIQUEFIED  PETROLEUM  GAS  (LPG)  DI  PELABUHAN CIGADING  BANTEN,”  INSTITUT  TEKNOLOGI  SEPULUH NOPEMBER, 2018.
[17]  Bank  Indonesia,  “Bank  Indonesia,”  2021.  [Online],  Available  : https://www.bi.go.id/ .[Diakses 12 Juni 2021].
[18]  P.  R.  Indonesia, Undang-Undang  Nomor  36  Tahun  2008  Tentang Perubahan  Keempat  Atas  Undang-Undang  Nomor  7  Tahun  1983 Tentang  Pajak  Penghasilan .  Jakarta:  Sekretariat  Negara  Republik Indonesia, 2008.
[19]  I. N. Pujawan, Ekonomi Teknik , Edisi Kedu. Surabaya: Guna Widya, 2009.