2.4 Deskripsi Proses
2.4.6 Proses Sintesa Amonia
dari reaksi di primary reformer. Reaksi dalam methanator adalah sebagai berikut :
CO + 3H2 ⇔ CH4 + H2O +49,3 kkal/mol CO2 + 4H2 ⇔ CH4 + 2H2O + 39,5 kkal/mol
Reaksi yang terjadi sangat eksotermis sehingga methanator dielengkapi dengan system interlock yang akan menghentikan aliran gas bila terjadi kenaikan suhu sampai 399°C serta menghentikan aliran boiler feed water ke methanator shift effluent. Gas yang keluar dari methanator diharapkan mempunyai kadar CO dan CO2 maksimum 0,3 ppm.
Gas sintesa sebelum masuk ke proses selanjutnya dimanfaatkan dahulu untuk membangkitkan BFW melalui methanator effluent keluar pada suhu 150°C dan dilanjutkan pada cooler menjadi 40°C.
2.4.6 Proses Sintesa Amonia T=3110C T=1500C 23,6 kg/cm2 67 kg/cm2 1200C 80C 80C 370C 650C,151 kg/cm2 -170C -90C 2950C,103 kg/cm2 -280C 1420C -280C COOLING WATER AMMONIA CHILLER METHANATOR
SINTESIS GAS COMPRESSOR FIRST STAGE SEPARATOR
CHILLER SECONDARY AMMONIA
SEPARATOR AMMONIA CONVERTER INTERCOOLER GAS FEED METHANATOR SYNTESIS GAS and
RECYCLE COMPRESSOR (bag.LPC )
SYNTESIS GAS and RECYCLE COMPRESSOR (bag.HPC ) HEAT EXCHANGER PURE GAS SEPARATOR BOILER FEED WATER EFFLUENT EXCHANGER PURE GAS CHILLER PURE GAS SEPARATOR
-200C,13,9kg/cm2
Gas keluaran dari Methanator berada pada tekanan 26,2 kg/cm2
belum cukup tinggi untuk reaksi di Ammonia Converter (105-D) karena menurut desain operasi tekanan Ammonia Converter adalah 150 kg/cm2
dan suhunya 420-500oC. Syntetis Gas dan Recycle Compressor digunakan untuk menaikkan tekanan gas, yang terdiri dari Low Pressure
Case Compressor (LPC) dan High Pressure Case Compressor (HPC).
Keluar dari LPC, tekanan gas sintesis mencapai 67 kg/cm2 dengan suhu 1500C.
Gas sintesa didinginkan dalam Syntesis Gas Methanator Feed
Exchanger suhu turun menjadi 1200C, Inter Cooler Gas Feed Methanator
menjadi 370C dan Ammonia chiller menjadi 8oC. Sebelum masuk HPC, kondesat yang terbentuk dipisahkan dalam Syntesis Gas Compressor First
Stage Separator.Gas kering dari separator dimasukkan ke HPC
bersama-sama dengan recycle gas dari Ammonia Converter, dan keluar dengan tekanan 151,2 kg/cm2 dan suhu 65oC. Gas ini mengandung ammonia karena bercampur dengan recycle gas. Gas sintesa dari HPC didinginkan dalam chiller-chiller hingga temperatur menjadi -17oC. Pada temperatur -17oC, komponen ammonia akan mencair dalam Secondary Ammonia
Separator. Disini campuran ammonia dipisahkan dari gas proses sehingga
kadar ammonianya turun dari 9% menjadi 2% mol dan selanjutnya ammonia dialirkan ke seksi pemurnian ammonia. Sedangkan komponen gasnya yang sebagian besar terdiri dari gas H2 dan N2 dipanaskan dalam
Heat Exchanger.
Gas masuk Ammonia Converter pada 2 tempat, yaitu bagian atas dan bagian bawah. Dinding Ammonia Converter dibuat rangkap dengan ruang antara yang disebut annulus. Gas umpan yang masuk dari bagian bawah terus mengalir melalui annulus menuju puncak Ammonia Converter dan masuk dalam bed katalis melalui shell exchanger. Sedangkan gas umpan yang masuk dari bagian atas digunakan untuk keperluan quenching sebelum gas masuk ke bed di atasnya, gas ini dibagi menjadi 4 aliran. Gas
150 kg/cm2 ; 450ºC
yang mengalir dalam annulus mengambil panas reaksi sehingga suhunya naik dan sewaktu sampai di shell exchanger suhu mencapai 422oC. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:
N2 + 3H2 2NH3 +Q
(Kellog, 1978)
Reaksi tersebut oksotermis dengan disertai kenaikan temperatur. Konversi yang dicapai sekitar 12%. Gas hasil reaksi keluar dari bed keempat melalui pipa tengah Converter dan naik ke puncak Converter. Temperatur gas yang keluar 295oC dengan tekanan 103 kg/cm2. Gas hasil reaksi ini memberikan panasnya pada Boiler Feed Water (BFW). Keluar dari Boiler Feed Water suhunya 142oC kemudian dimanfaatkan untuk membangkitkan steam di heat exchanger. Gas dari Ammonia Converter sebagian dimasukkan dalam HPC dengan gas dari LPC, dan sebagian didinginkan dalam chiller sampai suhu -28oC. Kemudian dari chiller ini gas dialirkan ke Purge Gas Separator (108-F) dengan tujuan untuk mengurangi kadar inert yang berupa CH4 dan Ar yang dapat meracuni katalis dan mempengaruhi kesetimbangan jika kadar inertnya tinggi. 2.4.7 Proses Pemurnian dan Refigerasi Amonia
-330C -200C 1073 kg/cm2 Amonia Uap 160C Amonia cair Amonia uap Amonia cair PRIMARY AMMONIA SEPARATOR FLASH DRUM III FLASH DRUM II FLASH DRUM I AMONIA REFRIGERANT COMPRESSOR REFRIGERANT RECEIVER FLASH GAS CHILLE R HE AMMONIA PRODUCT COLD AMMONIA PRODUCT PUMP
Ammonia cair selanjutnya masuk ke Primary Ammonia Separator. Dalam Primary Ammonia Separator ini juga ada penambahan sebagian kecil ammonia cair dari Purge Gas Separator Tekanan Primary Ammonia
Separator yaitu 13,5 kg/cm2 sehingga gas inert yang masih ada dalam
cairan ammonia akan menguap keluar dari bagian atas Separator dan dikirim ke Fuel System untuk digunakan sebagai bahan bakar di Primary
Reformer. Ammonia cair keluar melalui bagian bawah Primary Ammonia Separator menuju Flash Drum. Aliran ammonia ini terbagi menjadi 2,
yaitu mengalir ke Refrigerant Flash Drum II dan Refrigerant Flash Drum III.
Pada Refrigerant Flash Drum II, cairan ammonia akan mengalami penguapan yang kuat sehingga sebagian cairan menguap dan uap tersebut diumpankan ke Ammonia Refrigerant Compressor .Pada kompressor inilah ketiga Flash Drum dapat dipertahankan tekanannya, sehingga proses pemisahan dan pengambilan panas dapat berjalan dengan baik. Kondisi operasi alat ini adalah 17,9 kg/cm2. Dari kompressor ini cairan dialirkan ke Refrigerant Receiver.
Dalam receiver, pada tekanan 16 kg/cm2 gas inert akan mengalami penguapan dan dibuang. Pada alat ini juga dilengkapi dengan sistem pendinginan, yaitu Flash Gas Chiller agar ammonia yang masih dalam bentuk uap dapat dikondensasikan sehingga tidak ikut terbuang. Kemudian sebagian dari fase cairnya dipompa ke Unit Urea sebagai produk dari Unit Ammonia, dan sebagian lagi diumpankan ke Flash Drum I dengan tekanan operasi 6 kg/cm2. Pada Flash Drum I cairan akan mengalami penguapan yang kuat. Uap yang terbentuk kemudian diumpankan ke Compressor (105-J), sedangkan fase cairnya akan mengalami pendinginan dalam penukar panas dan kembali masuk ke Flash Drum I pada suhu 14,4oC.
Cairan dari Flash Drum I ini kemudian dialirkan ke Flash Drum II dengan tekanan 2,4 kg/cm2.Dalam Flash Drum II ini cairan akan dicampur dengan aliran dari Separator dan mengalami penguapan. Fase cairannya ini akan mengalami pendinginan dan kembali masuk ke dalam Flash
Drum II dengan temperatur sekitar -8oC,sedangkan fase gasnya dikembalikkan ke Compressor.Cairan yang ada di Flash Drum II diumpankan ke Flash Drum III yang bertekanan 1,073 kg/cm2.
Pada Flash Drum III ini juga terjadi penguapan yang kuat sehingga akan terbentuk uap yang akan diumpankan kembali ke Compressor, sedangkan fase cairnya akan mengalami pendinginan pada penukar panas dan masuk ke Flash Drum III lagi. Ammonia yang diperoleh dari Flash
Drum III dipompa ke Ammonia Storage pada temperatur -33oC.