Aik Unit Sintesa

(1)

BEDAH ANATOMI PROSES di PUSRI

UNIT SINTESA

OLEH : OLEH :

YULIANA

YULIANA STEVANI

STEVANI

03101003016

ELISABETH

ELISABETH S

S WAU

WAU

03101003025

THERESIA

THERESIA LAURA

LAURA E

E R

R

03101003046

MARTHA

MARTHA RIA

RIA

03101003050

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK KIMIA

UNIVERSITAS SRIWIJAYA INDERALAYA

(2)

BAB I BAB I

PENDAHULUAN PENDAHULUAN

Pabrik Pupuk Urea pertama di Indonesia adalah PT Pupuk Sriwijaya yang Pabrik Pupuk Urea pertama di Indonesia adalah PT Pupuk Sriwijaya yang berada

berada di di Palembang Palembang Sumatera Sumatera Selatan Selatan merupakan merupakan Badan Badan Usaha Usaha Milik Milik NegaraNegara (BUMN) PT PUSRI didirikan kira

(BUMN) PT PUSRI didirikan kira – – _{kira 7 km dari pusat kota Palembang,}_{kira 7 km dari pusat kota Palembang,}

tepatnya di tepi Sungai Musi, di daerah Sungai Selayur. Kelayakan pemilihan tepatnya di tepi Sungai Musi, di daerah Sungai Selayur. Kelayakan pemilihan lokasi ini ditunjang oleh keadaan geografis Sumatera Selatan yang memiliki lokasi ini ditunjang oleh keadaan geografis Sumatera Selatan yang memiliki kekayaan alam berupa gas alam yang tersedia dalam jumlah yang cukup banyak. kekayaan alam berupa gas alam yang tersedia dalam jumlah yang cukup banyak. Fokus utama PT PUSRI adalah proses pembuatan pupuk dengan produk utama Fokus utama PT PUSRI adalah proses pembuatan pupuk dengan produk utama yaitu Pupuk Urea. Pabrik terdiri dari tiga bagian yaitu Pabrik Ammonia, Pabrik yaitu Pupuk Urea. Pabrik terdiri dari tiga bagian yaitu Pabrik Ammonia, Pabrik Urea dan Pabrik Utilitas.

Urea dan Pabrik Utilitas. Profil

Profil PT. Pusri adalah Badan Usaha Milik negara yangPT. Pusri adalah Badan Usaha Milik negara yang bergerak

bergerak dibidang dibidang produksi produksi dan dan pemasaran pemasaran pupuk.pupuk. Secara legal, PT Pusri resmi didirikan 24 Desember Secara legal, PT Pusri resmi didirikan 24 Desember 1959 dan merupakan produsen produk pupuk urea 1959 dan merupakan produsen produk pupuk urea pertama

pertama di di Indonesia. Indonesia. PT. PT. Pusri Pusri memiliki memiliki 4 4 unitunit pabrik masing-masing pabrik terdiri dari 3 bagian. pabrik masing-masing pabrik terdiri dari 3 bagian. Lokasi Pabrik

Lokasi Pabrik 7 km dari pusat kota Palembang, tepatnya di tepi7 km dari pusat kota Palembang, tepatnya di tepi Sungai Musi, di daerah Sungai Selayur. Kelayakan Sungai Musi, di daerah Sungai Selayur. Kelayakan pemilihan

pemilihan lokasi lokasi ini ini ditunjang ditunjang oleh oleh keadaankeadaan geografis Sumatera Selatan yang memiliki kekayaan geografis Sumatera Selatan yang memiliki kekayaan alam berupa gas alam yang tersedia dalam jumlah alam berupa gas alam yang tersedia dalam jumlah yang cukup banyak.

yang cukup banyak. Fokus Utama/Bisnis

Fokus Utama/Bisnis Pembuatan pupuk ureaPembuatan pupuk urea Pengadaan Bahan Baku

Pengadaan Bahan Baku Bahan baku pembuatan urea adalah ammonia danBahan baku pembuatan urea adalah ammonia dan CO

CO22 dari unit ammonia PT PUSRI. dari unit ammonia PT PUSRI.

Produk yang Dihasilkan

Produk yang Dihasilkan Produk utama terdiri dari pupuk urea serta Amoniak,Produk utama terdiri dari pupuk urea serta Amoniak, sedangkan produk samping terdiri dari Amoniak sedangkan produk samping terdiri dari Amoniak Ekses, Oksigen, Nitrogen, Dry Ice, dan CO

Ekses, Oksigen, Nitrogen, Dry Ice, dan CO2.2.

Unit Proses yang Dipilih

(3)

NH3 cair Gas CO2 GB-151 (CO2 Comp.) DC-151 REACTOR DA-151 CO2 STRIPPER DA-152 SCRUBBER FA-152 STEAM DRUM EA-151 EA-152 CARB. CARB. COND. COND. NO.1 NO.2 FA-151 SATURATION DRUM

EA-101 dan EA-102 AMMONIA PREHEATER Recycle Carmamate from HAC to HAC Urea sol’n to HPD steam steam condensate condensat FIC-106 FIC-104 HC-102 Vent to Atm. HC-103 HCV-101 HC-105 HC-104 air LIC-104 BAB II URAIAN PROSES

Pada unit sintesa ini, urea disintesis dari amonia cair, gas CO2, dan

larutan karbamat hasil proses recovery. Unit ini terdiri dari reaktor (U-DC151), stripper (U-DA151), carbamate condenser No. 1 (U-EA151), carbamate

condenser No. 2 (U-EA152), dan scrubber (U-DA152).

Gambar 4.34. Diagram Alir Seksi Sintesa

2.1. Reaktor (U -DC151)

Sintesis urea terjadi di dalam reaktor. Reaktor merupakan sebuah menara yang dilengkapi dengan 9 buah baffle plates dan dinding bagian dalamnya dilapisi dengan Stainless Steel 316 L. Sistem dalam reaktor menggunakan prinsip overflow,

(4)

dimana larutan urea yang terbentuk setelah mengalami proses sintesa akan keluar melalui sebuah pipa di bagian atas reaktor ke bagian bawah reaktor dengan memanfaatkan gaya berat dan kemudian keluar dari reaktor.

Sebelum ke reaktor, amonia cair dari ammonia reservoir (U-FA401) dipompa dengan ammonia boost-up pump GA 404A.B) dan ammonia feed pump (U-GAI01 A – _{C) ke ammonia preheater untuk pemanasan sebelum amonia masuk ke}

dalam reaktor. Ammonia preheater ada dua buah yaitu ammonia preheater No.1 (U-EA101) dan ammonia preheater No. 2 (U-EA102). Pada ammonia preheater No. 1, amonia dipanaskan dengan menggunakan bantuan air panas (hot water), sedangkan pada ammonia preheater NO. 2, amonia dipanaskan dengan menggunakan steam

condensate.

Karbondioksida yang sebagian besar berasal dari ammonia plant ditekan sampai 180 kg/cm2g dengan sebuah kompresor CO2 4 tingkat (kompresor

sentrifugal) yang terdiri dari dua casing suction. CO2 dari kompresor kemudian

masuk ke stripper, carbamate condenser, baru masuk ke reaktor.

Larutan karbamat hasil recovery dipompa dengan Recycle Solution Feed Pump (UGA102R) dari HPAC (High Pressure Absorber Decomposer) baru (U-EA451) masuk ke carbamate condenser No. 2(U-EA 152) dan scrubber. Dari scrubber larutan karbamat masuk ke carbamate condenser No. 1 (U-EA 151), lalu

dari carbamate condenser No. 1 dan No.2 masuk ke reaktor.

Di dalam reaktor terjadi reaksi yang sangat eksotermis antara ammonia dan CO membentuk ammonium carbamate, kemudian ammonium carbamate mengalami dehidrasi menjadi urea dan air. Reaksi yang terjadi, yaitu:

2 NH3+ CO2 NH2COONH4 ∆H = -28,5 kcal/mol

NH2COONH4 NH2CONH2 + H20 ∆H = 3-6 kcal/mol

Konversi reaksi yang diharapkan sebesar 68 %. Setelah konversi reaksi tercapai, larutan sintesis urea kemudian dialirkan ke stripper. Untuk mencapai konversi reaksi sebesar 68 %, maka ada beberapa hal yang harus diperhatikan antara lain:

(5)

2.1.1. Kemurnian bahan baku

Amonia yang digunakan sebaiknya memiliki kadar lebih besar dari 99 %. Kemurnian gas karbondioksida dapat berubah-ubah sesuai hasil CO2

dari pabrik amonia. CO2 yang terlalu rendah dapat mengakibatkan pe na mb ah an ka pa sit as ko mp res or karbondioksida dan energinya, serta

dapat mengakibatkan penambahan kadar gas buang sehingga konsumsi steam juga akan semakin tinggi.

2.1.2. Tekanan

Untuk mencapai konversi reaksi sebesar 68 %, maka tekanan operasi diatur pada 175 kg/cm2. Pada tekanan operasi yang tinggi, akan menimbulkan akibat yang serius pada efisiensi stripping. Pada tekanan operasi yang tinggi, suhu operasi di stripper akan naik sehingga proses hidrolisa urea akan meningkat dan juga terjadi pembentukan biuret.

Reaksi pembentukan biuret:

2 NH2CONH2 NHZCONHCONH2 + NH3

2.1.3. Temperatur

Temperatur operasi optimum yang digunakan berkisar antara 190-195 oC. Semakin naik temperatur operasi, konversi akan semakin meningkat. Tetapi, pada temperatur yang melebihi temperatur optimum, konversi mulai menurun, karena adanya korosi material reaktor dan keseimbangan tekanan yang semakin meningkat.

2.1.4. Kelebihan amonia

Rasio konversi akan naik jika ditambahkan dengan amonia berlebih. Selain itu, kelebihan amonia ini juga sangat efektif untuk menjaga agar kandungan biuret rendah. Untuk mencapai konversi reaksi sebesar 68 %, maka rasio NH3/CO2 adalah 4,0.

(6)

2.1.5. A i r

Agar tercapai konversi reaksi yang diinginkan, maka rasio H2O/CO2

sebaiknya sebesar 0,46. 2.1.6. Waktu tinggal

Untuk menghindarkan larutan balik dari sintesa, maka diupayakan pemasangan baffle plate pada reaktor, sehingga waktu tinggal di dalam

reaktor cukup 36 menit.

2.2. Stripper (U-DA151)

Larutan sintesis urea yang keluar dari reaktor akan masuk ke stripper . Pada stripper , larutan urea yang mengandung ±33% urea akan dikontakkan dengan gas CO2 dari CO2 kompresor. Tujuan stripping ini adalah

untuk menguraikan larutan karbamat dalam larutan urea menjadi amonia dan CO2 dengan bantuan steam condensate, dimana gas yang dihasilkan kemudian

distrip oleh CO2 ke carbamate condenser . Larutan urea yang keluar dari stripper

mengandung ± 47% urea.

Larutan sintesis urea masuk pada bagian atas stripper , dan akan kontak dengan gas karbondioksida yang masuk pada bagian bawah stripper . Stripper beroperasi pada temperatur 176 °C, sedangkan tekanannya sama dengan tekanan

operasi pada reaktor. Pada bagian bawah stripper , amonium karbamat dan ammonia berlebih yang terkandung di dalam larutan sintesis urea, diuraikan dan dipisahkan dengan stripping CO2 dan pemanasan steam dalam pemanas ienis

Falling Film. Gas CO2 (karbon dioksida) akan menstrip ammonia berlebih,

sedangkan larutan amonium karbamat akan terurai menjadi gas NH3 dan CO2

dengan bantuan steam. Gas yang terbentuk kemudian dikirim ke carbamate condenser No.1 (U-EA151) dan carbamate condenser No. 2 (U-EA152). Sedangkan larutan sintesis urea yang masih mengandung amonia berlebih sebanyak 12-13 % berat dikirim ke unit purifikasi.

Operasi pada stripper dipengaruhi beberapa faktor, antara lain: 2.2.1. Pengaruh tr ay

Tray di bagian atas stripper mempengaruhi proses stripper. Tray ini berfungsi untuk memisahkan kelebihan amonia dan mengatur rasio mol NH3/CO2 dari

(7)

larutan untuk mendapatkan level yang sesuai pada saat operas i di stripper. 2.2.2. Tekanan dan temperatur operasi

Kandungan amonia berlebih dalam larutan sintesis urea yang keluar dari stripper akan naik bila stripper dioperasikan pada tekanan yang lebih tinggi. Temperatur yang melebihi temperatur operasi dapat menaikkan hidrolisa urea dan pembentukan biuret di s t r i p p e r.

2.2.3. Tekanansteam

Tekanan steam yang digunakan adalah 20 kg/cm2g. Apabila tekanan steam lebih besar dari 20 kg/cm2g maka pembentukan biuret semakin naik dan korosi pada stripper akan semakin cepat. Apabila tekanan steam kurang dari 20 kg/cm2g, amonia berlebih dalam larutan sintesis urea akan semakin bertambah.

2.2.4. Level di str ipper

Pada umumnya, level di bagian bawah stripper diupayakan serendah mungkin pada level tertentu. Jika level terlalu tinggi, maka waktu tinggal akan semakin bertambah, dan juga akan menambah hidroli sa urea dan pembentukan biuret. Sedangkan jika terlalu rendah akan menyebabkan CO2 ikut lolos

bersama larutan.

2.3. Car bamate condenser No. 1 dan No. 2 (U-EA151 dan U-EA152)

Di dalam carbamate condenser, gas yang dihasilkan dari stripper, dikondensasikan dan diserap oleh larutan karbamat dari unit recovery untuk dikembalikan ke dalam reaktor. Carbamate condenser pada unit sintesis ini ada 2 dan dioperasikan secara paralel. Gas dan cairan pada bagian bawah carbamate condenser kemudian dialirkan ke reaktor. Adanya kondensasi amonia dan pembentukan carbamate akan menghasilkan panas di carbamate condenser.

Panas yang dihasilkan ini dimanfaatkan untuk membentuk steam tekanan rendah di carbamate condenser No. I dan untuk memanaskan larutan urea dari stripper pada carbamate condenser No. 2 sebelum masuk ke unit purifikasi.

2.4. Scrubber (U-DA152)

Gas sintesa dalam reaktor selama reaksi berlangsung ada sebagian yang lolos melalui bagian atas reaktor. Gas lolos yang mengandung amonia dan

(8)

karbondioksida ini kemudian masuk ke scrubber dan diserap oleh larutan karbamat hasil seksi recovery. Amonia dan karbondioksida yang diperoleh kembali, sebesar 60% masuk ke carbamate condenser No. 1, kemudian kembali ke reaktor. Sisanya, gas melalui bagian atas scrubber dikirim ke High Pressure Decomposer (HPD) untuk penyerapan NH3 dan CO2 lebih lanjut.

Temperatur operasi di bagian atas dan bagian bawah sc rubber tidak dapat dinyatakan secara tepat. Apabila temperatur bagian bawah scrubber tinggi berarti penyerapan NH3 dan CO2 oleh larutan recycle cukup bagus.

(9)

Produk yang dihasilkan oleh pabrik urea adalah : Urea ( NH2CONH2 )

Nitrogen : 46,0 % berat Biuret : maks 0,5 % berat Moisture : maks 0,3 % berat

Fe : maks 1 ppm

NH3bebas : maks 150 ppm

Abu : maks 15 ppm Ukuran butir 6 – _{18 mesh maksimum 95 %}

25 US mesh ( lolos ) maksimum 2 %

Sifat

_–

sifat fisis :

Zat padat kristal berwarna putih pada suhu kamar Melting point : 132,7 °C

Kalor peleburan : 60 cal/g Panas pelarutan dalam air : 58 cal/g

(10)

BAB III

INVENTARIS PERALATAN INDUSTRI di PUSRI

Nama alat Jumlah

Reaktor 1 Stripper 1 Scrubber 1 Carbamate condenser 2 Steam drum 1 Preheater 1 Pompa 2

(11)

3.1. SPESIFIKASI ALAT-ALAT INDUSTRI Nama alat Reaktor

Fung Suatu alat proses tempat di mana terjadinya suatu reaksi berlangsung, baik itu reaksi kimia atau nuklir dan bukan secara fisika. Dengan terjadinya reaksi inilah suatu bahan berubah ke bentuk bahan lainnya, perubahannya ada yang terjadi secara spontan alias terjadi dengan sendirinya atau bisa juga butuh bantuan energi seperti panas

Bahan konstruksi Logam(baja,alumunium, material tahan korosi) Gambar

Prinsip kerja Reaktor adalah tempat terjadinya rekasi sehingga, dengan terjadinya reaksi inilah suatu bahan berubah ke bentuk bahan lainnya, perubahannya ada yang terjadi secara spontan alias terjadi dengan sendirinya atau bisa juga butuh bantuan energi seperti panas. Perubahan yang dimaksud adalah perubahan kimia, jadi terjadi perubahan bahan bukan fasa misalnya dari air menjadi uap yang

(12)

Nama alat Stripper

Fungsi Memisahkan antara gas A dan B yang tercampur, saat gas tersebut dimasukkan kedalam stripper maka gas tersebut akan terpisah.

Bahan konstruksi Baja, stainless steel (berbentuk silinder atau tabung). Gambar

Prinsip kerja Amoniak dan gas asam-arang dimasukkan secara langsung kepada bagian sintesa. Di reaksi eksotermik antara amoniak dan gas asam-arang ammonium karbamat dibentuk. Reaksi yang kedua adalah dehidrasi yang endotermik karbamat kepada urea dan air. Gas dikembalikan ke reactor setelah kondensasi di dalam yang tekanan tinggi kondensator karbamat. Gas buangan, yang terpisah dari zat cair di atas reactor, digosok di suatu yang tekanan tinggi dan suatu pembasuh yang tekanan rendah.

(13)

Nama alat Scrubber

Fungsi Scrubber adalah suatu alat untuk menghilangkan beberapa partikel dan/atau gas-gas pengotor serta pengendalian, polusi mengendalikan emisi/ pancaran berupa gas, gas-gas asam terutama. Scrubber dapat juga digunakan untuk memperoleh panas dari gas-gas yang panas oleh kondensasi gas cerobong. Menggunakan cairan untuk mencuci pengotor-pengotor yang tak dikehendaki dari suatu arus gas Bahan konstruksi Logam alloy

Gambar

Prinsip kerja Ketika zat-zat pengotor-pengotor adalah yang diperbaiki dengan meningkatkan waktu kontak di dalam scrubber atau oleh peningkatan dari luas permukaan dari solusi pembasuh oleh pemakaian suatu nosel semprot, menara-menara yang dikemasi/memenuhi atau satu alat pernapasan. Pembasuh-pembasuh basah boleh meningkatkan proporsi air di dalam gas, menghasilkan suatu bulu-bulu cerobong yang kasat mata, jika gas itu dikirim ke(pada suatu

(14)

cerobong.

Nama alat Carbamate condenser

Fungsi Kondensasi dari fase gas ke fase cair.

Bahan konstruksi Carbon steel, satainless steel (berbentuk silinder atau tabung)

Gambar

Prinsip kerja Di dalam carbamate condenser, gas yang dihasilkan dari stripper, dikondensasikan dan diserap oleh larutan karbamat dari unit recovery untuk dikembalikan ke dalam reaktor. Gas dan cairan pada bagian bawah carbamate condenser kemudian dialirkan ke reaktor. Panas yang dihasilkan ini dimanfaatkan untuk membentuk steam tekanan rendah di carbamate condenser No. I dan untuk memanaskan larutan urea dari stripper pada carbamate condenser No. 2

(15)

Nama alat Steam drum

Fungsi Steam drum menyediakan ruang untuk uap jenuh yang dihasilkan dalam tabung dan untuk pemisahan uap air dari uap.

Bahan konstruksi Baja/logam tahan korosi Gambar

Prinsip kerja Steam drum juga berfungsi sebagai ruang penyimpanan untuk ketel uap air yang didistribusikan dari drum uap ke downcomer tabung. Selama operasi normal, steam drum yang disimpan sekitar setengah penuh dengan air. Uap yang baik drum berisi atau terhubung ke banyak penting kontrol dan perlengkapan yang dibutuhkan untuk pengoperasian boiler.

(16)

Nama alat Air preheater

Fungsi Air preheater atau air heater adalah istilah umum untuk menjelaskan salah satu perangkat yang dirancang untuk membuat udara panas sebelum digunakan pada proses lain (misalnya, pembakaran dalam boiler) dengan tujuan utama meningkatkan efisiensi thermal proses. Mereka dapat digunakan untuk mengganti dgn cara recovery uap panas atau sistem untuk menggantikan uap

Bahan konstruksi Baja, logam tahan suhu tinggi, bahan komposit polimer. Gambar

Prinsip kerja Pemgembalian panas dari boiler cerobong gas panas yang akan meningkatkan efisiensi dari boiler dengan mengurangi panas berguna yang hilang di cerobong gas. Akibatnya, gas pada cerobong gas juga dikirim ke gas stack (atau corong) pada suhu yang lebih rendah. Hal ini juga memungkinkan kontrol atas suhu gas yang

(17)

Nama Alat Pompa

Fungsi memberikan tekanan tinggi harus menyertakan metode untuk melepaskannya cairan yang bertekanan lebih.

Prinsip Kerja Pistons dari silinder yang menyediakan aliran cairan. Putaran pompa, beroperasi pada positif-prinsip yang ada, masing-masing

memberikan stroke yang pasti volume cair ke sistem.

Bahan Konstruksi Besi cor, elastik besi, baja karbon cast

(18)

(19)

(20)

(21)