2.2 Proses Pabrik Amonia
2.2.5 Unit Pemurnian dan Refrigerasi Amonia
Ringkasan:
“ Seksi pemurnian dan refrigerasi bertujuan untuk meningkatkan kadar ammonia pada produk. Peningkatan kadar ammonia dilakukan di secondary
ammonia separator, primary ammonia separator dan refrigerant flash drum.
Ammonia yang menguap dalam sistem pendingin dihisap oleh refrigerant
receiver drum, dimana ammonia yang dihisap sudah mengandung kadar yang
tinggi sekitar 90-100% massa. Ammonia yang dihasilkan tidak semuanya dipakai untuk keperluan pabrik urea, tetapi ada yang disimpan dan dijual. Ammonia disimpan dalam storage. “
a. Pemisahan Produk Amonia
Amoniak yang dihasilkan oleh converter akan bertambah dengan cepat, sampai suatu saat dapat mempengaruhi reaksi yang ada sehingga secara kontinyu harus dipisahkan dari aliran gas sintesa yang dikembalikan ke converter.
Proses ini dilakukan dengan melewatkan gas sintesa kembalian melalui pendingin untuk mengembunkan amonia yang terkandung di dalamnya, yang dihasilkan setiap kali gas sintesa melalui converter, sehingga sewaktu aliran kembalian mencapai secondary ammonia separator (106-F) temperaturnya menjadi -23,3 oC.
Dengan mengembunkan dan memisahkan produk amonia dari rangkaian gas sintesa pada kondisi temperatur -23.3 oC dan tekanan 140,6-147,6 Kg/cm2 akan menurunkan amonia dalam aliran gas kembalian dari 12% hingga 2%. Amonia dingin berkumpul di 106-F yang permukaannya dikontrol oleh LC-13. Selanjutnya amonia dikirim ke pemurnian dan refrigerasi untuk dimurnikan.
39
b. Pemurnian Produk Amonia
Cairan amonia yang dipisahkan dari rangkaian gas sintesa masih mengandung sejumlah gas-gas tertentu yang ikut terlarut di dalamnya yang dapat mengotori produk. Ada dua fungsi yang dijalankan oleh sistem pendinginan dan pemurnian ini. Pertama, pemisahan terus-menerus terhadap terhadap cairan amonia pada tekanan rendah untuk memisahkan gas yang terlarut dan mengirimkannya langsung ke sistem bahan baker. Kedua, sebagai bagian dari sistem yang akan menyerap panas dari gas sintesa sampai temperatur -23,3 0C.
Letak dari alat-alat pendingin pada aliran gas sintesa diatur sedemikian rupa agar dapat memanfaatkan pendinginan pada berbagai tingkat tumpukan tekanan dan temperatur yang dioperasikan pada alat-alat tersebut.
Di bawah ini akan diurai cara kerja dan pengaturan kondisi berbagai macam alat yang terdapat dalam sistem ini. Dalam hal ini, digunakan asumsi bahwa awalnya semua hasil produk amonia mengalir dari Refrigerant Receiver (109-F).
1. Primary Ammonia Separator (107-F)
Tangki pemisah ini menerima aliran dari secondary ammonia separator (106-F), tempat amonia pertama kali dipisahkan dari gas sintesa. Selain itu,
primary ammonia separator juga menerima aliran amonia yang berasal dari purge
gas separator (108-F).
Tekanan dari separator 107-F dikontrol oleh PIC-8 pada 17,2 Kg/cm2 dan membuang kelebihan tekanan ke sistem pembuangan gas tekanan rendah. Aliran cairan dari separator 107-F diturunkan tekanannya menuju kedua tempat dalam sistem pendigin. Satu aliran dikontrol oleh pengatur permukaan LC-12 yang mengirim kelebihan cairan ke 3rd stage refrigerant flash drum (112-F). Aliran lainnya untuk mengirim amonia dari 107-F melalui MIC-37 ke 2nd stage
refrigerant flash drum (111-F). Sistem pendinginan amonia berfungsi untuk
mendinginkan dan mengembunkan amonia di rangkaian gas sintesa dan hasil produksi serta mendapatkan kembali amonia dari gas-gas yang dibuang.
40
Tangki pemisah ini bekerja dengan tiga cara, yaitu:
- Dengan penguapan yang kuat, maka semua gas yang tidak diperlukan (inert) dapat dipisahkan dari produk amonia.
- Sebagai tangki utama untuk pendinginan rangkaian gas sintesa melalui alat pendingin 119-F.
- Menerima uap amonia dari alat pendingin 125-C yang amonianya diperoleh dari 111-F.
Banyaknya sirkulasi amonia yang melalui Feed and Recycle Gas Third
Stage Chiller (119-C) berbanding langsung dengan panas yang didapat dari
rangkaian gas sintesa. Tekanan tangki dijaga hingga sekitar 0,035 Kg/cm2 oleh PRC-9 sehingga amonia akan menguap pada 33 0C. Tinggi permukaan cairan pada 112-F dijaga oleh LIC-19. Selama beroperasi, sebagian kecil amoniak dingin disalurkan keluar dari 3rd Stage Refrigerant Flash Drum 112-F untuk mencegah pengembunan air di dalam tangki. Pompa 124-J/JA digunakan untuk menyalurkan amonia ke sistem produksi amonia dingin.
3. Refrigerant Receiver Drum (109-F)
Semua amonia yang telah menguap dalam sistem pendinginan dihisap dan dimanfaatkan oleh kompresor amonia (105-J), kemudian didinginkan sampai mengembun di 127-CA/B dan hasilnya ditampung dalam tangki. Tekanan dalam tangki secara tidak langsung tergantung pada temperatur dan volume air pendingin yang melewati kondensor 127-C. Tekanan diatur oleh PIC-17 (16 Kg/cm2) yang membuang gas-gas inert yang tidak diperlukan (purge tekanan rendah) ke sistem bahan bakar.
Gas yang dibuang dari tangki dilewatkan melalui flash drum chiller (126-C) untuk mengembunkan amonianya. Hasil pengembunan amonia dialirkan ke pipa cairan yang keluar dari (109-F). Sebagian besar cairan amonia dari 109-F dipompa oleh 125-J dan dicampur dengan sebagian produk amonia dingin yang diambil dari 112-F oleh pompa 118 JA/B untuk mendapatkan temperatur yang diinginkan, yaitu 30 0C di Battery Limit. Sisa amonia di refrigerant receiver
(109-41
F) diuapkan dengan penurunan tekanan dan dikirim ke 1st stage refrigerant flash
drum (110-F) yang temperaturnya 13,3 0C.
4. 1st Stage Refrigerant Flash Drum (110-F)
Seluruh produk amonia dari 109-F yang tidak dikirim ke Battery Limit diuapkan kembali di 110-F, kecuali sejumlah kecil aliran dari 112-F. Tekanan di 110-F diharapkan sekitar 6,05 Kg/cm2 dan temperaturnya 13,3 0C. Tinggi permukaan pada 110-F dikontrol oleh LIC-16. Tangki ini juga bertindak sebagai tangki utama dan memberikan suplai cairan amonia pendingin untuk tiga buah alat pendingin, yaitu :
- Pendingin 117-F, dioperasikan dengan cara sirkulasi alat pemindahan.
Kecepatan aliran ditentukan oleh panas yang diberikan pada pendingin tersebut.
- Pendingin 126-C, kecepatan amonia pendingin yang dialirkan tergantung
pada beda tekan antara 110-F dan 111-F. Tetapi jika dikehendaki, aliran dapat dikontrol secara manual bila 126-C mendapat beban panas yang rendah.
- Pendingin 129-C, amonia pendingin mengalir melalui bukaan orifice 14
mm. Pada beban panas yang rendah, aliran ini dapat dikurangi secara manual jika dikehendaki. Alat pendingin ini dioperasikan pada tekanan 3,5 Kg/cm2 dan temperatur 1 0C pada sisi pendinginnya agar pembekuan dapat terhindar di bagian gas prosesnya.
5. 2nd Stage Refrigerant Flash Drum (111-F)
Dari 110-F cairan amonia dipisahkan pada 2nd refrigerant flash drum (111-F). Tinggi permukaan pada tangki pemisah ini dikontrol oleh LIC-16. Cairan dari 111-F disirkulasikan dengan efek thermosyphon, dan temperatur yang diharapkan adalah sekitar -7,2 0C.
Amonia cair mengalir melalui orifice dengan bukaan 13 mm, sehingga kecepatan alirannya tergantung pada beda tekan antara 111-F dan 112-F. Akan
42
tetapi, jika beban 125-C terlalu rendah, maka aliran harus diatur secara manual. LIC-8 mengontrol level cairan di 9 111-F agar tetap konstan dan kelebihan cairan dialirkan ke 3rd Stage Refrigerant Flah Drum (112-F).
6. Refrigerant Compressor (105-F)
Alat ini bekerja dengan dua cara. Pertama, menjaga tekanan di tangki-tangki 110-F, 111-F, 112-F sesuai dengan yang dikehendaki. Hal itu akan menjamin pengambilan panas yang sempurna dan pemisahan gas-gas yang terlarut dari aliran produksi. Kedua, untuk menekan uap amonia yang masuk sehingga bisa diembunkan sampai temperatur sedikit dibawah titik embunnya. Hal ini dilakukan di dalam ammonia condensor (127-CA/B) dengan tekanan operasi 17,9 Kg/cm2.
Amonia yang diembunkan, didinginkan lagi hingga sekitar 2,2 0C di bawah temperatur amonia pada 16,7 Kg/cm2 yaitu 44 0C. Hal ini dimaksudkan untuk menjaga agar tekanan masukan dari kompresor dapat dikontrol dengan cara membuang gas-gas yang tidak dapat mengembun lewat PIC-7.
Jika pendinginan dilakukan hingga mencapai temperatur yang lebih rendah dari 42,2 0C (16,3 Kg/cm2), maka terdapat sejumlah besar gas yang terbawa dalam aliran amonia. Sebaliknya, jika temperatur yang digunakan terlalu tinggi, hingga mencapai batas 44,4 0C akan menyebabkan beban purge gas chiller (126-C) terlalu berat. Akibatnya, produk amonia banyak yang hilang terbawa oleh aliran gas buang.