• Tidak ada hasil yang ditemukan

SISTEM PROSES

Dalam dokumen nes KP Kujang IB (Halaman 33-52)

B. Bahan Baku Penunjang

IV. SISTEM PROSES

Dalam membuat urea , ada 2 unit produksi yang saling berhubungan , yaitu unit produksi

amonia dan urea , sementara yang lainnya adalah unit utilitas yang bertugas mendukung

proses dengan menyediakan energi dan kondisi pendukung lainnya .

A. Unit Produksi Amonia

Unit produksi amonia merupakan tempat berlangsungnya pembuatan amonia . Unit ini

juga menghasilkan karbondioksida dan hidrogen. Kapasitas produksi desain sebesar

1000 ton amonia/hari . Pabrik amonia menggunakan proses hemat energi yang

dilisensi oleh Kellog Brown & Root , Inc . Unit ini dibagi menjadi delapan unit, yaitu:

1. Unit Pemurnian Gas Alam

Gas alam yang dipakai oleh PT. Pupuk Kujang berasal dari tiga sumber yaitu dari

Arco, L.Parigi di lepas pantai Cilamaya dan Mundu di Indramayu. Sebelum

digunakan di unit pembuatan gas sintesa maka gas alam terlebih dahulu dimurnikan

dalam tiga tahap, yaitu:

a. Pemisahan debu dan fraksi berat

Gas alam diumpankan ke pabrik amonia dengan tekanan 12 kg/cm

2

, Temperatur

32

○

C dan laju alir 36,6 ton/jam.Gas alam ini akan masuk ke knock out drum

(A-144-F) dengan tujuan agar debu, partikel-partikel halus, tetes-tetes cairan seperti

hidrokarbon dan air yang terkandung dalam gas alam dapat terpisah . Gas alam

akan menumbuk dinding drum , kemudian fraksi-fraksi berat jatuh kebawah

secara otomatis dan dikirim ke burning pit untuk dibakar. Umpan gas kemudian

mengalir masuk ke mercury guard chamber (A-102-D) untuk dihilangkan

kandungan merkurinya.

b. Penghilangan Mercury

Merkury yang terdapat dalam gas alam harus dihilangkan karena dapat meracuni

katalis. Di dalam A-102-D terjadi proses dimana merkuri diserap oleh karbon

aktif yang selanjutnya bereaksi dengan sulfur.Kondisi operasi yaitu 10,9 kg/cm

2

dan 32

o

C.Reaksi yang terjadi di dalam mercury guard chamber (A-102-D) yaitu:

Hg

(s)

+ S

(s)

HgS

(s)

(4.1)

Tekanan gas alam dari mercury guard chamber belum cukup tinggi untuk

mengalirkan gas ke alat-alat berikutnya sehingga harus dinaikkan dari 10,9

kg/cm

2

menjadi 44,7 kg/cm

2

dalam feed gas compressor (A-102-J) dengan

bantuan turbin steam yang digerakkan oleh medium pressure steam .Sebagian gas

alam yang keluar dari kompresor dialirkan ke feed gas compressor kick back

cooler (A-133-C) untuk didinginkan lalu dimasukkan ke A-144-F dan

dikembalikan lagi ke kompresor. Hal tersebut dilakukan untuk mencegah

kekurangan gas di kompressor yang dapat menyebabkan rusaknya kompressor

karena kekurangan beban. Gas yang keluar selanjutnya dipanaskan di bagian

konveksi primary reformer .

c. Penghilangan sulfur ( Desulfurisasi )

Proses desulfurisasi dilakukan dalam dua tahapan.Pertama di hydrotreater (

A-108-D ) , dimana senyawa sulfur dihidrogenasi menjadi hidrogen sulfida pada bed

katalis Cobalt/Molybdenum (CoMo) sebanyak 10,2 m

3

. Reaksi yang terjadi di

hydrotreater adalah:

RSH

(g)

+ H

2(g)

RH

(g)

+ H

2

S

(g)

(4.2)

COS

(g)

+ H

2(g)

CO

(g)

+ H

2

S

(g)

(4.3)

Pada tahap kedua , gas keluaran hydrotreater kemudian dimasukkan ke dalam

desulfurizer ( A- 108 DA,DB ) yang berisi katalis ZnO masing-masing sebanyak

30 m

3

untuk penghilangan hidrogen sulfida .

22

Reaksi yang terjadi adalah :

H

2

S

(g)

+ ZnO

(s)

ZnS

(s)

+ H

2

O

(g)

(4.4)

Kondisi operasi adalah sekitar 360-371

o

C dan tekanan 44 kg/cm

2

.Katalis zync

mengikat sulfur dalam bed , sehingga kandungan sulfur berkurang dari 30 ppmv

menjadi 0,1 ppmv . Hal ini akan mencegah keracunan katalis pada saat reforming

dan low temperature shift converter .

2.Unit Pembuatan Gas Sintesis

Unit ini bertugas membuat gas sintesa, yaitu H

2

dan N

2

dengan perbandingan mol

3:1 sebagai umpan ammonia converter . Mula-mula gas alam akan mengalami

proses reformasi menjadi CO, CO

2

, dan H

2

di kemudian gas CO dikonversi menjadi

CO

2

di shift converter .

a. Primary Reformer

Reaksi yang terjadi di primary reformer (A-101-B) adalah reaksi pembentukan

hidrogen dari senyawa hidrokarbon dan steam. Gas alam yang keluar dari

desulfurizer dicampur dengan steam dan dipanaskan di bagian konveksi primary

reformer. Gas alam yang masuk ke primary reformer diatur supaya perbandingan

mol S : C = 3,2 : 1, karena jika steam kurang akan terjadi reaksi samping sebagai

berikut:

CH

4(g)

C

(s)

+ 2H

2(g)

∆H = +31,2 kkal/mol (4.5)

2CO

(g)

C

(s)

+ CO

2(g)

∆H = -23 kkal/mol (4.6)

Gas kemudian dimasukkan dalam tube-tube katalis di unit radiant. Reaksi yang

terjadi sebagai berikut:

CH

4(g)

+ H

2

O

(g)

CO

(g)

+ 3H

2(g)

∆H = 49,3 kkal/mol (4.7)

CO

(g)

+ H

2

O

(g)

CO

2(g)

+ H

2(g)

∆H = -9,8 kkal/mol (4.8)

Reaksi keseluruhan adalah endotermis. Panas yang dibutuhkan disediakan oleh

panas pembakaran gas alam di luar tube. Reaksi pembakaran dapat dituliskan

sebagai berikut:

CH

4(g)

+ 2O

2(g)

CO

2(g)

+ H

2

O

(g)

∆H = -191,7 kkal/mol (4.9 )

2H

2(g)

+ O

2(g)

2H

2

O

(g)

∆H = -57,58 kkal/mol (4.10)

Gas yang bereaksi dalam tube akan mengalami peningkatan suhu dari 510

o

C

menjadi 799

o

C dengan tekanan di keluaran tube katalis adalah 36,2 kg/cm

2

. Gas

akan keluar melalui bagian bawah tube dan disatukan dalam sebuah pipa besar

untuk masing-masing baris yang disebut riser. Dari riser, gas dikirim ke

secondary reformer (A-103-D) melalui suatu pipa besar yang disebut primary

reformer effluent transfer line . Untuk melindungi transfer line dipasang jaket

water sebagai pendingin . Keluaran dari primary reformer mengandung sekitar

66 % hidrogen dan 13,4 % volum metana . Gas hasil pembakaran yang suhunya

semakin tinggi dihisap oleh induced draft fan melalui unit konveksi untuk

dimanfaatkan panasnya . Dari unit konveksi, fuel gas dibuang ke udara melalui

suatu cerobong reformer stack (A-101-B1).

b. Secondary Reformer

Tugas secondary reformer adalah untuk melanjutkan reaksi reforming. Reaksi

yang terjadi sama dengan reaksi yang terjadi di primary reformer, tetapi panas

yang diperlukan diperoleh dari pembakaran langsung dengan udara di dalam

reaktor . Gas dan campuran udara masuk ke secondary reformer secara terpisah

dari bagian atas yang disebut mixing zone atau combustion zone dan bagian bawah

disebut reaction zone.

Gas dan udara dicampur dalam mixing zone, dengan reaksi pembakaran yang

terjadi sebagai berikut:

CH

4(g)

+ 2O

2(g)

CO

2(g)

+ H

2

O

(g)

∆H = 191,7 kkal/mol (4.11)

H

2(g)

+ O

2(g)

2H

2

O

(g)

∆H = 57,8 kkal/mol (4.12)

Jumlah udara yang masuk diatur berdasarkan kebutuhan nitrogen untuk sintesis

amonia ,sehingga gas H

2

dan N

2

yang keluar mempunyai perbandingan mol yang

sesuai sebagai umpan amonia converter yaitu 3:1.Panas pembakaran ini

digunakan untuk reaksi reforming di bed katalis nikel . Kadar CH

4

dalam gas

keluaran secondary reformer berkurang hingga 0,42 % volum , dengan suhu

keluaran sekitar 990

o

C .

Keluaran dari secondary reformer akan mengalir ke secondary reformer waste

heat boiler ( A-101-C ) dimana akan terjadi sirkulasi untuk menghasilkan high

24

pressure steam . Kemudian gas tersebut mengalir ke HP steam superheater

(A-102-C ).Hal ini dilakukan untuk mempertahankan suhu sebesar 371

o

C sebagai

umpan di HTS converter ( A-104-D1 ) .

c. Proses konversi menjadi CO

2

( Shift Converter A-104-D1 , D2 )

Untuk memproduksi urea, dibutuhkan bahan baku amonia dan karbon dioksida,

karena itu gas CO yang ada perlu dikonversi menjadi CO

2

. Konversi CO menjadi

CO

2

terjadi di shift converter 104-D. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

CO

(g)

+ H

2

O

(g)

CO

2(g)

+ H

2(g)

∆H = -9,8 kkal/mol (4.13)

reaksi ini eksotermis, sehingga konversi ke kanan yang mengkonversi gas CO

menjadi CO

2

bertambah konversinya apabila temperatur diturunkan. Sebaliknya

jika temperatur dinaikkan konversi akan berkurang, oleh sebab itu shift converter

terdiri dari dua bagian, yaitu high temperature shift converter ( A-104-D1) dan

low temperature shift converter ( A-104-D2 ) .

high temperature shift converter (HTS) berfungsi untuk meningkatkan laju reaksi

dengan menggunakan katalis Fe-Cu .Gas keluar pada suhu 434

o

C dengan

kandungan CO sekitar 3,4 % volum . Sebelum masuk ke LTS gas proses akan

didinginkan hingga 209

o

C di HTS effluent steam generator (A-103-C1,C2) .

Low temperature shift converter (LTS) berfungsi untuk meningkatkan konversi

reaksi pembentukan CO

2

dengan katalis Cu/Zn . Gas akan keluar dari LTS pada

suhu 231

o

C dengan kandungan CO sekitar 0,3 % kemudian dikirim ke unit

pemurnian gas sintesis.

3.Unit Pemurnian Gas Sintesis

Unit ini bertugas menyiapkan bahan baku ammonia converter , yang berupa gas N

2

dan H

2

. Karena itu gas–gas yang lain harus dipisahkan terlebih dahulu. Gas CO

2

dibutuhkan sebagai bahan baku pembuatan urea, sehingga gas ini diambil dengan

cara diserap dengan larutan penyerap di dalam CO

2

absorber, kemudian di

stripping untuk memperoleh gas CO

2

yang siap untuk diumpankan ke dalam

reaktor sintesis urea di dalam CO

2

stripper. Keberadaan CO dan CO

2

di ammonia

kembali menjadi CH

4

sebagai inert agar tidak merusak katalis. Proses perubahan

CO dan CO

2

menjadi CH

4

disebut proses methanasi, proses metanasi terjadi di unit

methanator.

a. CO

2

Absorber (A-101- E) dan CO

2

Stripper (A-102-E)

Gas yang keluar dari LTS dimasukkan melalui CO

2

absorber ( A-101-E )

dengan menggunakan sparger dibagian menara . Kondisi absorbsi adalah 47

o

C

hingga 80

o

C dan tekanan sekitar 32,2 kg/cm

2

. Sistem pengambilan CO

2

menggunakan aMDea ( activated methyldiethanolamine ) dengan konsentrasi

40 % berat, sistem ini dirancang untuk mengurangi kandungan CO

2

dalam gas

dari sekitar 18% volum hingga 600 ppmv . Gas yang keluar dari bagian atas

absorber masuk ke CO

2

absorber overhead KO drum ( A-102-F2 ) untuk

memisahkan cairan yang terbawa . Kelebihan gas sintesis dari A-102-F2 dikirim

ke fuel gas preheater ( A-101-BCFU ). Pada absorbsi CO

2

, mula-mula gas CO

2

bereaksi dengan H

2

O .

Reaksi absorbsi CO

2

dengan menggunakan aMDEA adalah sebagai berikut :

a + MDEA + H

2

O

(l)

+ CO

2(g)

MDEAH

+

+ HCO

3-

( 4.14 )

Rich solution dari absorber bagian bawah dialirkan melalui hydraulic turbine

(A-107-JAHT ) kemudian larutan tersebut masuk ke stripper ( A-102-E ) untuk

melepaskan CO

2

yang terkandung didalamnya .

CO

2

stripper dirancang menjadi tiga bagian , yaitu : contact cooler section pada

bagian atas , low pressure flash section pada bagian tengah dan stripper section

di bagian bawah .

Rich solution dari hydraulic turbine masuk ke LP flash section dimana akan

terjadi flashing CO

2

akibat adanya penurunan tekanan . Semi lean solution

pump ( A-108-J ) kemudian akan memompa larutan tersebut dari bawah LP

flash section melalui lean/semi lean solution exchanger ( A-112-C ) ke bagian

atas stripper section . Exchanger berfungsi untuk me-recover panas dari lean

solution yang meninggalkan stripper section . Larutan yang meninggalkan

26

reboiler ( A-105-C ) dan dengan uap bertekanan rendah di CO

2

stripper steam

reboiler ( A-111-C ) .

CO

2

dan steam dari LP flash section didinginkan menjadi 38

o

C di contact cooler

section . Pendinginan ini disempurnakan dengan dikontakkan dengan condensed

water yang dialirkan melalui CO

2

stripper quench cooler ( A-107-C ) oleh CO

2

-stripper quench pump ( A-116-J/JA ) . CO

2

yang diperoleh memiliki kemurnian

minimal 99 % volum dan kemudian dikirim ke pabrik urea .

Reaksi yang terjadi adalah kebalikan dari absorbsi CO

2

yaitu :

MDEAH

+

+ HCO

3-

a + MDEA + H

2

O

(l)

+ CO

2(g)

( 4.15 )

Lean solution dari A-102-E didinginkan di A-112-C . Larutan kemudian

didinginkan oleh air pendingin dalam lean solution cooler ( A-110-C ) dan di

lean solution BFW exchanger ( A-109-C ) . Setelah pendinginan lean solution

dikirim ke bagian atas absorber oleh lean solution pump ( A-107-JA , JB , JC ) .

Senyawa antifoam disediakan oleh antifoam injection unit ( A-109-L ) yang

diinjeksikan ke A-107-J dan rich solution inlet A-102-E sebanyak 60 ml / 8 jam

shift kerja .

b. Pembentukan metana ( Methanator)

Gas keluaran metanator dibatasi kadar CO dan CO

2

maksimum 5 ppmv . Reaksi

yang terjadi adalah kebalikan dari shift converter dan reforming , reaksi dapat

dituliskan sebagai berikut:

CO

(g)

+ 3H

2(g)

CH

4(g)

+ H

2

O

(g)

( 4.16 )

CO

2(g)

+ 4H

2(g)

CH

4(g)

+ 2H

2

O

(g)

( 4.17 )

Gas proses dari CO

2

absorber overhead knock out drum (A-102-F2) dengan

suhu 47

o

C akan dipanaskan di methanator feed/effluent exchanger (A-114-C)

hingga temperatur 310

o

C dan di methanator preheater (A-172-C1) hingga 316

o

C.

Untuk aliran bypass dipasang methanator effluent cooler (A-115-C1,C2) sebagai

kontrol temperatur . Gas kemudian melewati methanator (A-106-D) yang berisi

katalis nikel sebanyak 19,8 m

3

, reaksi akan berlangsung eksotermis dengan

kondisi temperatur operasi reaktor 316-345

o

C . Keluaran metanator akan

didinginkan di A-114-C hingga 82

o

C dan dengan air pendingin di

A-115-C1,C2 hingga 38

o

C . Air yang terkondensasi dipisahkan di syn gas compressor

suction drum (A-104-F) kemudian sejumlah kecil gas sintesis akan direcycle ke

feed gas compressor (A-102-J) sebagai penyedia hidrogen untuk desulfurisasi .

4. Unit Sintesa Amonia

Make up gas sintesis dari A-104-F memiliki tekanan 30,5 kg/cm

2

dan suhu 345

o

C.

Tekanan ini belum cukup tinggi untuk reaksi di ammonia converter, sehingga gas

umpan ammonia converter dinaikkan terlebih dahulu menjadi 360-500

o

C dan

tekanan 144,6 kg/cm

2

dalam synthesis compressor (A-103-J) , yang terbagi menjadi

low pressure (LP) case dan high pressure (HP) case compressor . Gas sintesis

keluar LP case compressor didinginkan dahulu dalam synthesis gas compressor

intercooler ( A-116-C ) hingga 38

o

C, serta synthesis gas compressor interstage

chiller ( A-129-C ) hingga 4,3

o

C . Kondensat yang terbentuk dipisahkan dalam

synthesis gas compressor first stage separator ( A-105-F ),kemudian kondensat

dikirim ke synthesis gas compressor suction drum ( 104-F ) . Gas sintesis dari

A-105-F akan mengalir ke sistem pengeringan . Kemudian gas kering dari separator

dikompresi ke HP case compressor bersama-sama dengan recycle gas dari ammonia

separator ( A-106-F), dan keluar dari kompresor tekanannya sekitar 144,6 kg/cm

2

dan suhu 55

o

C . Pada HP case compressor dipasang synthesis gas compressor

kickback cooler (A-134-C) untuk menyediakan kemampuan turndown dan

mencegah terjadinya surging .

Sistem pengeringan oleh molecular sieve digunakan untuk menghilangkan air dan

sejumlah CO

2

sehingga mencegah keracunan katalis pada converter . Pada sistem

ini terdapat 3 macam dryer yaitu : molecular sieve dryer ( A-109-DA,DB ) untuk

mengurangi kandungan uap air pada gas dari A-105-F hingga kurang dari 0,5 ppmv

dan CO

2

di bawah 1 ppmv , molecular sieve regeneration gas dryer ( A-111-D )

untuk mengurangi kandungan uap air hydrogen-lean off gas dari hydrogen recovery

28

(A-173-C) untuk memanasi gas regenerasi dengan high pressure steam hingga

288

o

C .

Amonia disintesis dari reaksi antara hidrogen dan nitrogen sebagai berikut :

N

2(g)

+ 3H

2(g)

2NH

3(g)

( 4.18 )

Reaksi ini eksotermis dan dibatasi kesetimbangan kimia , terjadi di bed katalis iron

ammonia synthesis converter ( A-105-D ) pada tekanan sekitar 141 kg/cm

2

dan

360-500

o

C . Kandungan amonia di dalam gas keluaran reaktor dirancang sebesar

16,3 % volum . Sebelum mengalir ke 105-D gas sintesis dan gas recycle dari

A-103-J dipanaskan dahulu di ammonia converter feed / effluent exchanger (A-121-C)

hingga 238

o

C .

Ammonia converter menggunakan desain KBR’s dengan dua bed

horizontal.Converter memiliki removable basket yang berisi kompartemen katalis

dan built-in heat exchanger . Pola aliran gas di converter disusun sedemikian rupa

agar semua gas sintesis melalui semua katalis sehingga menghasilkan konversi

overall maksimum .

Umpan converter mengalir melalui anulus di dalam bagian luar shell converter yang

menyebabkan shell relatif dingin . Gas kemudian mengalir melalui bagian shell

ammonia converter interchanger (A-122-C) untuk memanaskan umpan ke bed

katalis pertama berlawanan arah dengan keluaran dari bed itu . Keluaran gas

kemudian mengalir melewati bed katalis pertama , melewati tube A-122-C dan

melewati bed katalis kedua yang terdiri dari dua kompartemen untuk mencapai gas

velocity yang sesuai . Aliran yang melalui tiap-tiap bed katalis ini yaitu secara

downward .

Bypass di ammonia converter feed/effluent exchanger (A-121-C) menyediakan

pengurangan temperatur untuk umpan converter , sedangkan bypass ammonia

converter effluent steam generator (A-123-C) untuk meningkatkan temperatur

umpan converter . Secara bersamaan ketiga bypass dari 121-C , 122-C dan

A-123-C menyediakan kontrol temperatur masukan pada tiap bed katalis untuk

menghasilkan produksi maksimum amonia .

5. Unit Purifikasi dan Refrigerasi Amonia

Effluent dari synthesis converter akan didinginkan di A-123-C hingga temperatur

261

o

C , di A-121-C hingga 72

o

C kemudian amonia ini mulai terkondensasi di

ammonia converter effluent cooler (A-124-C) hingga temperatur 38

o

C. Pendinginan

dan kondensasi amonia terakhir terjadi di ammonia unitized chiller (A-120-C) .

Heat exchanger ini dirancang khusus disediakan untuk mendinginkan converter

effluent dengan pendinginan amonia pada empat level suhu dan tekanan di

refrigerant flash drums yaitu : A-120-CF4 ( 16,6

o

C dan tekanan 6,8 kg/cm

2

) ,

A-120-CF3 (-2,2

o

C dan tekanan 3 kg/cm

2

) , A-120-CF2 (-17,8

o

C dan tekanan 1,1

kg/cm

2

) , dan A-120-CF1 (-33,3

o

C dan tekanan 0 kg/cm

2

) . Amonia yang

terkondensasi dipisahkan dari gas recycle di ammonia separator (A-106-F) . Gas

recycle ini akan menjadi cold fluid pada exchanger yang mengalami pemanasan

kembali di A-120-C dan kemudian dikirimkan ke A-103-J . Sedangkan amonia cair

dari A-106-F mengalami flashing di ammonia letdown drum (A-107-F) . Uap yang

ter-flashing , yang masih banyak mengandung gas sintesis terlarut dikirimkan ke

unit ammonia recovery .

6. Unit Ammonia Recovery

Purged gas bertekanan tinggi dari synthesis loop dikirim ke HP ammonia scrubber

(A-104-E) sedangkan uap dari A-107-F dan A-109-F dikirim ke LP ammonia

scrubber ( A-103-E) untuk menyerap amonia . Kemudian amonia akan di recovery

di ammonia stripper ( A-105-E ) . Overhead gas dari HP scrubber dikirim ke

hydrogen recovery unit sedangkan overhead gas dari LP scrubber dikirim ke fuel

gas .

30

7. Unit Hydrogen dan Purge Gas Recovery

Gas dari bagian atas HP ammonia scrubber dengan kandungan amonia dalam gas

sekitar 20 ppmv dikirim ke hydrogen recovery unit A-103-L . Hidrogen dan

sebagian kecil nitrogen dilewatkan melalui membran dan di-recycle ke synthesis

loop . Disini akan dihasilkan dua stream gas recovery yaitu stream bertekanan

tinggi yang dialirkan ke second stage syngas compressor dan stream bertekanan

rendah yang dialirkan ke first stage syngas compressor.Gas yang tidak dapat

melewati membran ( reject gas ) seperti metana dan argon purging dari amonia

synthesis loop dan nitrogen akan dikeringkan di A-111-D lalu digunakan untuk

regenerasi dari pengering gas sintesis kemudian gas akan dikirim ke fuel gas

system.

8. Unit Process Condensate Stripping

Kondensat proses ( process condensate ) dari raw gas separator ( A-121-J )

dipompa oleh process condensate pump (A-121-J,JA) ke process condensate

stripper ( A-150-E ) . Kondensat akan distripping dengan medium pressure steam .

Stripping tersebut akan menghilangkan kotoran-kotoran yang ada dalam kondensat ,

Sebagai berikut :

• Amonia dari sekitar 1500 ppmv menjadi di bawah 10 ppmv .

• CO

2

dari sekitar 4000 ppmv menjadi kurang dari 10 ppmv .

• Metanol dari sekitar 1900 ppmv menjadi kurang dari 20 ppmv .

Stripper dilengkapi dengan condensate stripper feed/effluent exchanger

(A-188-C1,C2,C3 ) . Lebih lanjut kondensat yang sudah distripping didinginkan di stripper

condensate cooler (A-174-C) hingga temperatur 41

o

C . Kondesat dingin kemudian

dikirim ke boiler feed water preparation . Steam yang meninggalkan stripper

digunakan sebagai steam proses di primary reformer . Hal ini mengeliminasi

sumber dari polusi udara dari unit amonia .

B. Unit Produksi Urea

Pabrik urea Kujang IB didesain untuk memproduksi urea dengan kapasitas terpasang

1725 ton per hari dengan menggunakan proses ACES 21 . Proses pembuatan urea

terdiri dari 6 unit, yaitu:

1. Unit Synthesis Loop

Unit sintesis ini menghasilkan urea dengan cara mereaksikan amonia cair dan gas

CO

2

menjadi amonium karbamat , selanjutnya larutan karbamat ini dikonversikan

menjadi urea.Peristiwa tersebut terjadi di dalam reaktor urea pada tekanan dan

temperatur tinggi, yaitu pada tekanan 155 kg/cm

2

dan temperatur 182

o

C. Reaksi yang

terjadi dalam reaktor sintesis urea adalah sebagai berikut :

2NH

3(g)

+ CO

2(g)

NH

2

COONH

4(l)

∆H = +38 kkal/mol (4.19)

NH

2

COONH

4(l)

NH

2

CONH

2(l)

+ H

2

O

(l)

∆H = -7,7 kkal/mol (4.20)

Umpan gas CO

2

yang akan memasuki unit sintesis hanya boleh mengandung

sejumlah kecil hidrogen ( maksimum 0,8 % volum ) , sehingga hidrogen perlu

dihilangkan terlebih dahulu di dalam dehydrogen column (U-DC 151) dimana terjadi

reaksi pembakaran dengan bantuan katalisator platinum . Kemudian umpan CO

2

dengan tekanan minimum 0,8 kg/cm

2

dan temperatur maksimum 38°C dikompresi

hingga 160 kg/cm

2

dan diberikan udara anti korosi dalam CO

2

compressor (U-GB

101) sehingga kandungan O

2

dalam CO

2

antara 0,45-0,55 % volum . Sebagian besar

gas CO

2

kemudian diumpankan ke stripper (U–DA 101) untuk tujuan stripping CO

2

.

Sisanya diumpankan ke Reaktor (U-DC 101) dan LP decomposer (U-DA 202) .

Amonia cair dengan kondisi 18 kg/cm

2

dan 30°C diperoleh dari ammonia reservoir

(U-FA 104) kemudian di-boost up oleh ammonia boost-up pump (U-GA 103 ) .

Sebelum masuk ke dalam reaktor , amonia akan melewati ammonia preheater ( U-EA

102 dan U-EA 103 ) untuk dipanaskan sampai 148°C dan juga melewati HP

carbamate ejector ( U-EE 101 ).

32

Reaktor (U-DC 101) dioperasikan pada 155 kg/cm

2

dan 182°C . Ketika konversi

maksimum sudah mencapai 63% yaitu pada saat molar ratio NH

3

/CO

2

3,7 , maka

larutan urea síntesis yang terbentuk di reaktor siap untuk dimasukkan ke stripper

(U-DA 101). Larutan urea sintesis dari Reaktor (U-DC 101) dipanaskan di falling film

heater . Sebagian besar ammonium carbamate dan excess NH

3

yang terkandung

didalam larutan urea sintesis didekomposisi dan dipisahkan oleh stripper (U-DA 101)

dengan kondisi operasi 155 kg/cm

2

dan 171°C . Gas yang sudah terpisahkan akan

dikirim ke carbamate condenser (U-EA 101). Sedangkan larutan urea yang

mengandung sekitar 12-13 % berat NH

3

dan CO

2

dikirim ke unit purification .

Carbamate condenser ( U-EA 101 ) terdiri dari bagian kondensasi dan bagian top

scrubbing . Bagian kondensasi mempunyai vertical U-tube bundle , 8 baffle plate dan

beroperasi pada 155 kg/cm

2

dan 180°C . Gas NH

3

dan CO

2

dari stripper (U-DA 101)

akan masuk melalui bagian bawah dan terkondensasi membentuk ammonium

carbamate dan urea di sisi shell sedangkan di sisi tube BFW ( boiling feed water )

disirkulasikan oleh steam condensate circulation pump (U-GA 109).Panas kondensasi

yang terbentuk digunakan untuk membangkitkan steam 5 kg/cm

2

di tube.

Pada bagian top scrubbing dipasang packed bed untuk menyerap gas NH

3

dan CO

2

yang tidak terkondensasi dengan menggunakan larutan recycle carbamate dari unit

recovery yang dipompakan oleh carbamate feed pump ( U-GA 102) masuk ke bagian

atas carbamate condenser ( U-EA 101 ) . Larutan karbamat dari bagian top scrubbing

dimasukkan ke bagian bawah bagian kondensasi lewat pipa internal down-flow

dengan gravitasi .

Gas keluaran dari bagian atas carbamate condenser ( U-EA 101 ) diumpankan ke HP

absorber ( U-EA 401 ) untuk recovery kembali NH

3

dan CO

2

yang masih lolos dan

sebagian lagi dikirim ke HP decomposer ( U-DA 201) untuk mengambil oksigen

sebagai agen pasifasi . Larutan urea – carbamate yang terbentuk mengalir ke atas di

sisi shell , kemudian ditarik keluar dari corong overflow untuk diumpankan kembali

ke reaktor ( U-DC 101) melalui HP carbamate ejector ( U-EE 101 ) .

2. Unit Purification

Pada unit purifikasi larutan dari unit sintesis yang terdiri dari urea, biuret, larutan

karbamat, air dan excess NH

3

akan didekomposisi dan dipisahkan dari urea dengan

pengurangan tekanan dan pemanasan untuk memisahkan larutan karbamat dan

amonia berlebih yang terkandung didalam larutan urea sintesis . Larutan urea

dimurnikan sampai konsentrasi sekitar 67 % berat dengan sisa NH

3

sekitar 0,5 %

berat dan kemudian dikirimkan ke seksi konsentrasi. Reaksi dekomposisi larutan

karbamat adalah sebagai berikut :

NH

2

COONH

4

(Ammonium carbamate)

(l)

→ CO

2(g)

+ 2NH

3(g)

(4.21)

Selama dekomposisi , hidrolisa urea menjadi faktor yang penting karena hidrolisa

mengkonsumsi urea yang merupakan produk yang diinginkan . Proses hidrolisa

terjadi pada temperatur tinggi, tekanan rendah dan waktu tinggal yang lama seperti

ditunjukkan oleh reaksi berikut :

NH

2

CONH

2

(Urea)

(l)

+ H

2

O

(l)

→ CO

2(g)

+ 2NH

3(g)

(4.22 )

Laju pembentukan biuret perlu diperhatikan karena pada konsentrasi NH

3

yang

rendah dan temperatur diatas 90

0

C akan berlangsung sangat cepat. Akan tetapi

Dalam dokumen nes KP Kujang IB (Halaman 33-52)
Unduh sekarang "nes KP Kujang IB"

Garis besar

Dokumen terkait