DESKRIPSI PROSES
2.3. Langkah Proses
2.3.1.3. Pemisahan dan Pemurnian Gas Sintesis
CO2 Removal
pelepasan CO2 di menara stripper dengan menggunakan larutan benfield sebagai
23
TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
Laporan Umum
penyerap. Benfield Process menggunakan ACT-1 sebagai activator dan vanadium sebagai pelindung terhadap korosi.
Gas sintesa dari LTS didinginkan pada 5 heat exchanger sehingga suhunya turun lalu masuk melalui inlet Gas Sparger dan mengalir ke atas melalui bed yang terbawah. Gas dikontakkan dengan sebagian besar larutan yang telah diregenerasi
(semi lean) melalui bed-bed. Pada kontak pertama ini sebagian besar CO2 diserap
oleh larutan benfield. Pada kontak yang kedua, sebagian besar sisa CO2 diserap
lean solution. Di bagian ini gas yang meninggalkan bagian terbawah diserap oleh
larutan lean solution yang telah diregenerasi pada bagian atas packed absorber.
Reaksi absorbsi eksotermis yang terjadi adalah sebagai berikut :
CO2 + H2O + K2CO3 2 KHCO3
Sedangkan mekanisme reaksi penyerapan CO2 dengan larutan Benfield akan terjadi seperti di bawah ini :
2 -+ OH -CO3 (l) + H2O(l) HCO3
CO2(g) + OH-(l) HCO3 -CO2(g) 2 -+ CO3 (l) + H2O(l) 2 HCO3
Pada tekanan tinggi reaksi (3) akan semakin baik, ini berarti makin banyak CO2 yang terlarut. Sebaliknya pada tekanan rendah kesetimbangan reaksi (3) akan bergeser ke kiri mengakibatkan CO2 akan terlepas dari HCO3 (1). Dengan prinsip thermodinamika ini maka proses penyerapan dilakukan pada tekanan tinggi (29 kg/cm2) serta suhu rendah (70°C). Sedangkan pada proses pelepasan CO2 dilakukan pada tekanan rendah (0,5-2 kg/cm2) dan suhu tinggi (100-130°C).
TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
Laporan Umum
Gas kemudian mengalir kontinyu ke atas pada suhu 70°C dan masuk kedalam Absorber Knock Out Drum 103-F untuk memisahkan larutan benfield yang masuk atau karena terbawa oleh aliran gas.
Larutan rich dari absorber dilewatkan melalui Hydraulic Turbine (107 JAHT/107 JBHT) untuk memanfaatkan tenaga sebelum dikirim ke stripper yang masuk dari atas melalui top bed untuk melepaskan CO2 sehingga tekanannya turun dari 28 kg/cm2 menjadi 6 kg/cm2. Larutan rich benfield ini diregenerasi dengan cara
flashing pada tekanan rendah (0,6 kg/cm2) masuk ke dalam Stripping Tower (102-E) pada suhu 109°C mengalir ke bawah melalui puncak bed yang berkontak dengan uap benfield panas yang mendapat panas dari reboiler (105-C) yang mengalir dari dasar menara sehingga CO2 akan terlepas. Larutan benfield yang telah dilepas CO2 nya pada suhu 130°C tertampung di dasar menara dan didinginkan melalui shell side exchanger (109-C) dan keluar pada suhu 70°C. Larutan benfield yang telah diregenerasi akan di transfer lagi ke absorber dengan menggunakan pompa 108-JA/JB/JC.
Uap dari stripper ini keluar pada temperatur 102°C dan tekanan 2,11 kg/cm2. Uap pertama didinginkan dengan 110-C adalah cooler type fin fan.
Exchanger ini terdiri dari 8 baris yang mengandung fine tube. Setiap baris
didinginkan oleh dua air fan, enam belas fan diputar oleh V-belts yang
dihubungkan ke electric motor. Pada operasi normal unit NH3 memproduksi CO2
lebih dari yang dibutuhkan oleh urea plant dan sisanya ini dikirim ke pabrik POPKA. CO2 yang mengalir ke Pabrik Urea didinginkan sampai suhu 40 °C oleh CO2 Stripper Overhead Trim Cooler (107-C).
TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
Laporan Umum
Komposisi gas keluar absorber 101-E :
CH4 = 0,38% Ar = 0,31% H2 = 73,40 % CO2 = 0,10 % CO = 0,31 % N2 = 25,50 %
Alat-alat yang digunakan di Unit Purification
CO2 Absorber (101-E) :
Berfungsi untuk memurnikan gas synthesa dengan jalan menyerap CO2 melalui lautan benfield, karena CO2 dipakai untuk pembuatan urea.
K2CO3 = 25-30 % ACT-1 = 3-5 % V2O5 = 0,5-0,6 % Temperatur rendah = 70 0C Tekanan tinggi = 28 kg/cm2
Outlet design Absorber
= CO2 0,1 %
CO 0,31 %
Anti foaming
= Ucon 50 MB-5100 , 1-2 ppm
CO2 Stripper (102-E)
Berfungsi untuk melepas gas CO2 dari larutan benfield dengan menaikkan
temperature dan menurunkan tekanan. Penurunan tekanan dilakukan di Hydrolic
Turbine (107-HT) atau Valve Expantion. Kenaikan temperature karena adanya
26
Laporan Umum
kontak langsung dengan uap panas dari 111-C, 105-C, dan 106-C. Penguraian CO2 sebagian dilakukan di 132-F (Semi Lean Solution Flash Tank) dengan jalan dihisap dengan steam ejector produk 111-C. Sisa benfield yang mengandung sedikit CO2 dipompa dengan 107-JA/JB dan masuk ke tengah-tengah CO2
Absorber untuk menyerap CO2 lagi. Gas CO2 dari Stripper setelah melalui
beberapa pendinginan dan separator dikirim ke urea plant. Methanator (106-D)
Senyawa oksida merupakan racun terhadap katalis NH3 Converter,
sehingga senyawa ini harus dihilangkan atau dikurangi sampai pada jumlah yang sangat kecil sekali.
Di dalam Methanator, senyawa CO dan CO2 yang terkandung di dalam gas sintesa diubah dengan proses methanasi yaitu mereaksikan kedua senyawa
tersebut dengan H2 dengan menggunakan katalis Ni.
CO + 3H2 CH4 + H2O H = -49271 kal/mol CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O
H = -133485 kal/mol
Sintesa gas dengan kandungan CO 0,31 % dan CO2 0,1 % mol terlebih dahulu dinaikkan sampai mencapai suhu reaksi 291 0C. Karena kedua reaksi diatas eksothermis dimana setiap 1 %mol CO akan menaikkan suhu 72 0C dan setiap 1% mol CO2 akan menaikkan suhu 61 0C maka gas keluar methanator akan naik suhunya menjadi 319 0C, sedangkan CO dan CO2 yang lolos <10 ppm.
Efluent methanator memberikan panas ke HP boiler feed water di 114-C, ke LP Boiler Feed Water di 168-C dan Fresh Cooling System di 115-C.
27
TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
N2
Ar
H2
CH4
Laporan Umum
Komposisi gas keluar methanator (106-D)
= 0,79 % = 0,31 % = 73,04 % = 25,84 %
Methanator (106-D) berisi katalis Nickel yang berfungsi untuk mengubah
sisa-sisa CO dan CO2 menjadi CH4. Karena CO dan CO2 dapat menjadi racun pada katalis NH3 converter.
Syn Gas Separator (104-F) berfungsi untuk memisahkan condensate dengan syn gas outlet Methanator, setelah melalui beberapa pendinginan yaitu 114-C dengan
BFW 168-C dengan demin water, 115-C dengan FCW. Condensate tersebut dialirkan ke Condensate Stripper Utility Plant.