Seksi CO 2 Removal

DESKRIPSI PROSES PABRIK KALTIM 4 DAN NPK

3.2. PABRIK SINTESIS AMONIAK KALTIM-4

3.2.4 Seksi CO 2 Removal

Seksi CO2 removal bertujuan untuk menyerap kandungan CO2 dimana, CO2

merupakan hasil konversi CO dari seksi Converter. Sistem CO2 Removal didasarkan pada sistem proses BASF yang dirancang dengan dua stage. Larutan yang digunakan sebagai penyerap gas CO2 adalah MDEA 03. Proses utamanya terdiri sebuah CO2 Absorber 2 stage, sebuah CO2 Stripper, dan dua buah Flash Vessel.

 Absorber CO2

Absorber CO2 merupakan tempat dimana gas sintesis dengan kandungan CO2 diserap menggunakan larutan MDEA. Komposisi larutan MDEA :

1. 2,2 Methyl Diethanol Amine : 72-97 % 2. Piperazine (R2NH) sebagai aktivator : 2-18 % 3. Air : 1-10%

Gambar 3.13 Seksi CO2 Removal Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

R3N + H2O + CO2 ↔ R3NH-+ HCO3^- + 31.500 kcal/kgmol (1) 2R2NH + CO2 ↔ R2NH2- + R2NCOO- + 124.500 kcalkgmol (2) R2NCOO- + R3N + H2O ↔ HCO3^- + R2NH + R3NH+ + Q kcal/kgmol (3)

Piperazine sebagai aktivator berfungsi sebagai katalis untuk melangsungkan reaksi (1). dengan cara menurunkan tekanan partial gas CO2. Mekanisme penurunan tekanan parsial gas CO2 melalui reaksi antara gas CO2 dengan piperazine sebagaimana ditunjukkan oleh reaksi (2) diatas dengan membentuk R2NCOOH. Hal ini mengakibatkan tekanan partial dari CO2 lebih rendah, yang berarti makin banyak CO2 yang terlarut. Reaksi (2) berlangsung dalam tempo cepat dan reaksi tiga (3) berlangsung lebih lambat dan menghasilkan asam karbonat. Sedangkan activator akan kembali sebagai senyawa R2NH. Kandungan gas CO2 pada outlet atas absorber 1-C-302 adalah < 500 ppm.

Proses absorbsi di unit CO2 Removal ini menggunakan 2 stage yaitu aliran lean dan semi lean. Dimana pada larutan lean merupakan larutan yang fresh atau sangat sedikit mengandung CO2 bila dibandingkan dengan larutan semi lean.

Larutan semi lean dipakai untuk menyerap sebagian besar CO2 dan CO2 yang tersisa diabsorb oleh larutan lean. Data dan komposisi serta kondisi operasi masing-masing aliran ini adalah sebagai berikut :

1. Semi Lean

Dialirkan ke absorber menggunakan pompa P-301 A/B Kapasitas Semi Lean : 1.432 ton/jam

Suhu : 73 ºC Komposisi  CO : Maks 6,1% wt  CO+H2+N2CH4+Ar: 0%  MDEA : 3,51 % wt  Piperazine : 2,8 % wt  H2O : 57 % wt 2. Lean

Dialirkan ke bagian atas absorber 1-C-302 menggunakan pompa P-302 A/B Kapasitas Lean : 240 ton/jam

Suhu : 50 C Komposisi  CO : Maks 0,3% wt  CO+H2+N2CH4+Ar: 0%  MDEA : 37 % wt  Piperazine : 3 % wt  H2O : 59,5 % wt

Guna menghindari hilangnya larutan MDEA dan piperazine, serta untuk menjaga kemurnian gas sintesa outlet atas absorber, dibagikan atas 1-C-302 diinjeksikan process condenste dari unit PT 1-701 sebanyak 550-650 kg/jam

Selain itu juga sebagai penyedia H2O dikarenakan sebagian H2O pada MDEA lepas sehingga menjaga agar konsentrasi MDEA tetap pada konsentrasi optimumnya yaitu 37% berat. Setelah terjadi reaksi penyerapan CO2 oleh larutan MDEA, larutan yang keluar dari absorber akan mengandung kadar CO2 (rich solution) dengan komposisi sebagai berikut:

 Tekanan : 30 kg/cm2G  Suhu : 81 C  Komposisi o CO2 : min 8,8% wt o CO : 1 ppm o H2 : 17 ppm o N2 : 43 ppm o CH4 : 1 ppm

o Piperazine : <1 ppm o MDEA : 35% wt

o Ar :2,9% wt

o H2O : 54% wt

Untuk memperluas bidang kontak antara gas dan larutan MDEA, maka menara absorber didesain dengan tinggi tertentu dan berisi packing. Packing di bagian bulk absorber dipasang pall ring 2” IMTP CS. Karena di daerah ini merupakan daerah kontak yang besar antara gas dan liquid. Sedangkan packing lean solution dipasang pall ring 1” IMTP CS.

Pada bagian bawah absorber 1-C-302, suhu tetap dijaga tinggi dengan alasan kecepatan reaksi akan tinggi. Sehingga sisa CO2 yang tidak terserap atau lolos ke bagian atas cukup kecil. Penyerapan kedua berlangsung di bagian atas absorber dengan suhu rendah agar diperoleh konversi yang tinggi.

Faktor-faktor yang mempengaruhi tinggi rendahnya CO2 yang lolos dari absorber antara lain:

 Jumlah Sirkulasi Larutan

Untuk amannya, larutan MDEA yang disirkulasi di jaga lebih besar 3 % dari rate gas proses. Apabila sirkulasi diturunkan lebih rendah atau sama dengan rate gas, maka CO2 yang lolos akan naik dan sebaliknya, bila rate sirkulasi dinaikkan maka harus diperhatikan kapasitas pompa dan flooding di absorber. Karena jika melebihi batas flooding maka cairan akan terikut aliran gas ke atas.

 Suhu

Temperatur di bagian bawah lebih tinggi (± 70 C) dengan pertimbangan masalah kecepatan reaksi agar tinggi, sedangkan pada bagian atas temperatur lebih rendah (± 50 C), dengan penimbangan konversi pada kesetimbangan dapat dinaikkan dengan menurunkan temperatur karena reaksi yanng tejadi adalah reaksi eksotermis.

 Jumlah Split Larutan

Dipakai dua aliran, lean dan semi lean adalah untuk memaksimalkan penyerapan, agar CO2 yang lolos rendah.

 Konsentrasi Larutan MDEA

Untuk memaksimalkan penyerapan CO2, maka konsentrasi MDEA dijaga pada rentang 26-29 % R3NH dengan konsentrasi aktivator 2-3 %.

Rich solution yang keluar dari absorber dilewatkan untuk diturunkan tekanannya pada hydraulic turbine dimana menggerakkan pompa larutan semi lean sehingga dapat mengurangi energy yang dikonsumsi.

 Stripper CO2

Bagian ini berfungsi untuk memisahkan/melepaskan CO2 dari larutan penyerapnya

(MDEA).

Alat-alat pada bagian Stripping CO2 terdiri dari:

 HP Flash Drum 1-V-302

Fungsi : Memisahkan komponen inert dari rich solution Tekanan : 6,7 kg/cm2G

Suhu : 81,5 C

 LP Flash Drum 1-V301

Fungsi : Memisahkan CO2 dari larutan MDEA Tekanan : 0,3 kg/cm2G

Suhu : 75 C

 Washing Section

Berfungsi untuk meminimalkan carry over larutan amina dan piperazine dari LP Flash Drum. Larutan amine dan piperazine yang tertangkap akan dikembalikan ke proses flash 1-V-301. Selain fungsi tersebut di atas, fungsi washing section adalah untuk mendinginkan produk CO2 sehingga diharapkan gas CO2 yang keluar menuju unit kompresor urea 2-K101 pada suhu rendah.

 Uraian Proses Seksi CO2 Removal

Pada bagian pertama yaitu HP flash drum gas inert yang terlarut dilepaskan sebagai gas pada tekanan 6,7 kg / cm2G ~ke mudian larutan dimasukkan kedalam LP flash drum untuk selanjutnya sebagian besar CO2 dilepaskan pada tekanan 0,3 kg/cm2. Didalam CO2

Stripper , CO2 distripping dengan panas secara tidak langsung. Panas yang dibutuhkan untuk stripping berasal dari CO2 Reboiler (1-E-302). CO2 yang meninggalkan CO2

Stripper jenuh dengan uap air pada suhu 90 C. Kondensasi dari uap air ini meningkatkan temperature didalam LP flash drum sehingga meningkatkan performa dari LP flash.

Larutan lean yang berasal dari bottom stripper didinginkan menjadi 50 C se telah melewati solution heat exchanger (1-E-301 A/B), DFW preheater (1-E-304), dan lean solution cooler (1-E-303) yang kemudian dipompa kembali ke atas absorber dengan pompa.