BAB III TINJAUAN PUSTAKA
3.3 Unit Urea
3.3.7 Unit Waste Water Treatment
Unit ini berfungsi untuk mengolah kembali proses kondensat dari unit kondensasi untuk mendapatkan kembali reaktan NH3 dan CO2, selain itu juga mencegah pencemaran lingkungan.
Pengolahan air buangan ini dilakukan dalam 4 langkah yaitu:
1. NH3 dan CO2 serta yang terkandung dalam proses kondensat didesorp (dilepas) dengan proses stripping menggunakan uap panas pada desorber tingkat 1.
2. Urea yang terkandung dalam proses kondensate diuraikan menjadi karbamat, NH3, dan CO2 dengan proses hidrolisa menggunakan uap panas di hidroliser.
3. Karbamat, NH3, dan CO2 hasil dari hidroliser dilepas kembali di desober tingkat 2 dengan menggunakan uap panas.
4. Campuran gas dan uap air keluaran dari desorber tingkat 1 dikondensasikan pada reflux condenser dengan menggunakan cooling water. Selanjutnya larutan yang terjadi (karbamat encer) dikirim ke unit resirkulasi.
Reaksi yang terjadi di unit ini adalah: 1. Reaksi penguraian karbamat
NH2COONH4 2NH3 + CO2 ; – Q ... (3.57) 2. Reaksi hidrolisa urea
NH2CONH2 + H2O NH2COONH4 ; + Q ... (3.58)
Adapun peralatan yang digunakan dalam tahap ini, antara lain: 1. Amonia Water Tank (2-T-703)
Fungsi : untuk menampung semua proses kondensat dari Condenser Evaporator yang masih mengandung NH3, CO2 dan urea.
Tipe : Cone roof
Tekanan : +100 – 50 mmH2O
Temperatur : 80 0C 2. Desorption Column I (2-C-801)
Fungsi : untuk menurunkan kandungan NH3 dengan jalan pengontakan antara kondensat dengan uap panas dari Desorber II dan hydrolizer sehingga temperatur naik sampai 137 oC dan tekanan 2,8 kg/cm2.
Tipe : Sieve tray
Tekanan : 5 kg/cm2G Temperatur : 187 0C 3. Desorption Column II (2-C-802)
Fungsi : untuk melucuti gas–gas dari 2-T-703 dengan cara memanaskan larutan dari desorber I dengan larutan dari hidroliser sehingga temperatur larutan hidroliser ini turun sampai 148 oC dan mengontakkan dengan Steam 3,2 K.
Tipe : Sieve tray
Tekanan : 5 kg/cm2G
Temperatur : 187 0C 4. Hydrolizer (2-C-803)
Fungsi : untuk menghidrolisa proses kondensat dari desorber I dengan cara memanaskan kondensat dari desorber I dengan menggunakan Steam 20K sebagai pemanas sehingga temperaturnya naik sampai 180 oC.
Tekanan : 17 kg/cm2G Temperatur : 200 0C 5. Reflux Condenser (2-E-804)
Adalah alat untuk menkondensasikan off-gas dari desorber yang nantinya akan dikembalikan ke unit resirkulasi.
Semua proses kondensat yang berasal dari condenser evaporator yang mengandung NH3, CO2, dan urea dikumpulkan dan ditampung di Amonia Tank (2-T-703), sedangkan semua gas-gas yang di vent dari beberapa tempat (diabsorb) di dalam LP Absorber (2-C-305) untuk diambil sisa NH3 nya. Karbamat encer yang di dapat pada reflux condenser (2-E-804) dikembalikan ke resirkulasi melalui pompa reflux (2-P-802). Sedangkan air buangan meninggalkan waste water cooler (2-E-801) dibuang ke sewer.
Amonia Water Tank dibagi menjadi 3 bagian, yaitu 1 bagian yang besar dan 2 bagian yang kecil. Kondensat dari condenser pertama evaporator tingkat 2 (2-E-703) dimasukkan kedalam bagian kecil yang pertama, karena kondensat dengan kandungan urea yang tinggi ini terutama dipakai di LPCC (2-E-303). Pompa proses kondensat (2-P-707) mengalirkan kondensat yang diperlukan ke LPCC melalui 2-FIC-309. Line proses kondensat ini juga dihubungkan ke evaporasi untuk flushing sekat-sekat dan booster.
Kondensat dari 2 kondenser lainnya 2-E-702 dan 2-E-704 dimasukkan ke bagian kecil kedua. Dari bagian kecil yang kedua ini proses kondensat dipakai untuk sirkulasi ke LP Absorber 2-C-305 melalui Absorber Feed Cooler 2-E-308 dengan memakai pompa umpan absorber 2-P-704. Aliran yang diperlukan dapat diatur dengan 2-FIC-702. Dari bagian kecil tangki ini, proses kondensat juga dikirim ke desorber tingkat 1, C-801, 2-F715 dengan memakai pompa umpan desorber 2-P-703. Sebagian tambahan drain-drain dari beberapa tempat di dalam pabrik dihubungkan ke bagian besar tangki. Kelebihan proses kondensat dari bagian yang besar ini mengalir ke salah satu bagian yang kecil melalui sebuah lubang pada penyekat (baffles). Bagian yang besar mempunyai indikasi level 2-LI-701.
Umpan ke desorber tingkat 1 (2-C-801) dimasukkan melalui desorber heat exchanger dengan 2-FIC-801. Di dalam desorber heat exchanger (2-E-802), temperatur proses kondensat dinaikkan dari sekitar 59 oC menjadi sekitar 112 oC.
Di dalam 2-C-801 memiliki 15 trays, cairan yang mengalir turun dipanasi sampai 137 oC pada tekanan sekitar 3,8kg/cm2 dengan uap yang mengalir naik dari desorber tingkat 2 ke desorber tingkat 1, cairan yang masih mengandung sejumlah umpan hydrolizer melalui hydrolizer heat exchanger (2-E-803). Di dalam alat penukar panas ini umpan ke hydrolizer dipanasi sampai sekitar 180 oC (2-TI-814) oleh cairan yang keluar dari hydrolizer.
Temperatur hydrolizer dinaikkan dengan supply HP.Steam. 2-TIC-809 mengatur setting dari pengontrol aliran 2-FIC-809. Di dalam hydrolizer dipasang 19 trays dengan lubang-lubang untung memperoleh kontak yang baik antara proses kondensat dan Steam.
Selama tinggal lebih dari 1 jam, urea terurai menjadi NH3 dan CO2. Gas-gas yang mencapai bagian atas dialirkan ke desorber tingkat 1 melalui 2-PIC-804 dan tekanan dikontrol pada 16 kg/cm2. Cairan dialirkan dari bagian bawah ke bagian atas desorber tingkat 2 (C-802) melalui hydrolizer heat exchanger (E-803) dengan memakai 2-LIC-806. Di dalam alat penukar panas ini temperatur turun sampai 148 oC.
Dalam desorber tingkat 2 dengan 21 sieve trays terjadi kontan antara cairan yang mengalir turun dengan Steam yang naik, sehingga menurunkan kandungan NH3 di dalam cairan sampai kurang dari 5 ppm.
Air dari bagian bawah desorber tingkat 2 yang mengandung tidak lebih dari 5 ppm NH3 dan 5 ppm urea serta mempunyai tempertaur 143 oC dikirim ke sewer melalui 2-E-802, amonia preheater (2-E-104) dan waste water cooler (2-E-801). Selama start up dapat dilakukan sirkulasi melalui tangki proses kondensat. Level di dalam dilakukan ke desorber tingkat 2 dikontrol oleh pengontrol level 2-LIC-804. Controller flow steam ke desorber tingkat 2 (2-FIC-807) dikontrol dalam bentuk perbandingan ratio steam dengan umpan ke desorber tingkat 1. Tekanan outlet gas serta temperatur dengan memakai 2-FFY-801. Ratio ini tergantung pada kandungan NH3 di dalam umpan biasanya sekitar 5,1 (berat).
Uap-uap dari bagian atas desorber tingkat 1 dikirim ke reflux condenser(2-E-804) untuk dikondensasikan semua. Sejumlah proses kondensat dari pompa proses kondensat (2-P-707) dapat ditambahkan ke reflux condenser melalui 2-FI-701 untuk menaikkan effisiensi.
Kondensat ini merupakan bagian dari kondensat yang ditambahkan langsung ke LPCC melalui 2-FIC-309. Untuk tujuan yang sama, sejumlah reflux dikembalikan ke reflux condenser melalui 2-FO-811. Cairan dari reflux condenser overflow ke dalam reflux condenser level tank 2-V-801.
Tekanan sistem desorpsi diatur oleh pengatur tekanan 2-PIC-805, yang akan menggerakkan valve air pendingin outlet dari reflux condenser atau 2-PV-805. Valve ini terletak pada line outlet gas dari 2-V-801(level tank untuk reflux condenser) ke absorber. Reflux dari level tank dikirim ke LPCC dengan memakai pompa reflux melalui pengontrol level 2-LIC-801.
Sistem Pengontrolan Proses :
1. Proses kondensat yang telah dimurnikan dan dibuang ke sewer mengandung maksimum 5 ppm berat NH3 dan 5 ppm berat urea. Kondisi ini dapat dicapai dengan supply sedikit steam ke desorber tingkat 2 dan hidroliser, diperoleh temperatur bagian bawah dari desorber tingkat 2 berada pada tekanan yang sesuai dengan titik didih air, yaitu 4 kg/cm2 dan temperatur sekitar 143 oC
2. Untuk menghemat konsumsi LP Steam dipakai alat penukar panas di antara inlet ke desorber tingkat 1 dan outlet dari desorber tingkat 2.
3. Untuk menghemat HP Steam dipakai alat penukar panas di antara inlet dan outlet hidroliser.
4. Kandungan air di dalam uap yang mengalir dari desorber tingkat 1 ke reflux condenser harus dijaga sekitar 49%. Indikasinya adalah temperatur bagian atas desorber 1 yang dikontrol pada 116 oC, 3,6kg/cm2. Bila kandungan air rendah, maka air dalam gas-gas tersebut sedikit, sehingga konsentrasi di dalam reflux condenser
akan lebih tinggi. Aliran Steam ke deorber tingkat 2 secara auto akan bertambah dan akan menaikkan temperatur top desorber tingkat1.
5. Di desorber tekanan dijaga konstan. Agar hidroliser berfungsi dengan baik maka temperatur dijaga pada 190 oC dan tekanan sekitar 16 kg/cm2 untuk mencapai kadar urea 5 ppm di dalam air buangan ke sewer.
6. Tekanan reflux condenser dikontrol pada 3 kg/cm2.
Jika tekanan lebih tinggi maka konsentrasi NH3 dan CO2 di dalam tangki proses kondensat tinggi.
7. Jika pendinginan kurang atau temperatur terlalu tinggi maka terbentuk scaling pada tube condenser karena kristalisasi hal ini menyebabkan kebuntuan pada vent-valve atau vent line.
Larutan carbamat solution outlet 2-V-801 dijaga sebagai berikut:
Tabel 3.16 Komposisi Larutan Karbamat Outlet 2-V-801
Komponen Design
Amonia 33,5%
CO2 26,5%