MAKALAH
“ PROSES PEMBUATAN UREA “
Diajukan Untuk Memenuhi Tugas Pengantar Teknik KimiaKELOMPOK 3:
1. TESSA RACHMASARI ( 21112049 ) 2. APRI PURWANTO ( 21112038 ) 3. LINA HERLINA ( 21112040 ) 4. TYAS KURNIAWATI ( 21112063 )
SEMESTER II / A1 FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK KIMIA
UNIVERSITAS SERANG RAYA
KATA PENGANTAR
Puji syukur alhamdulillah kami panjatkankepada Allah SWT atas segala limpahan rahmat, taufik dan hidayah-Nya sehingga penyusunan makalah “ Proses Pembuatan Urea “ dapat diselesaikan dengan tepat waktu. Tidak lupa kami ucapakan terimakasih kepada pihak-pihak yang telah membantu dalam penyusunan makalah ini.
Adapun tujuan dari penyusunan makalah ini adalah untuk mengenalkan proses pembuatan urea termasuk proses-proses yang ada didalam pembuatan urea tersebut dalam skala industri yang sesuai dengan SNI-nya yang ada kaitannya dengan teknik kimia yang ada dalam bidang ilmu kimia. Dengan adanya makalah ini diharapkan baik penyusun sendiri maupun pembaca dapat memiliki pengetahuan yang lebih luas mengenai proses pembuatan urea.
Kami menyadari bahwa dalam penyusunan makalah ini masih banyak terdapat kekurangan. Oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan dari para pembaca. Akhir kata, semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi penyusun khususnya dan pembaca pada umumnya.
SERANG, 6 APRIL 2013
DAFTAR ISI
2.2 Alat dan Mesin Produksi Pupuk Urea ...5
2.2.1 Sintesa Unit ...5
2.2.2 Dekomposisi / Purifikasi ...5
2.2.3 Recovery ...6
2.2.4 Kristal dan Pembutiran ...7
2.3 PrinsipPembuatan Urea ...12
2.3.1 Bahan Baku Pembuatan Urea ...12
2.3.2 Tabel sifat Fisika Urea ...14
2.3.3 Sifat Kimia Urea ...14
2.3.4 Diagram Proses Pembuatan Urea ...15
2.4 Industri Urea ...15
2.4.6 Condensat Treatment Unit ...16
2.5 SNI Pupuk Urea ... 17
2.5.1 Ruang Lingkup ...17
2.5.2 Definisi ...17
2.5.3 Syarat Umum ...17
2.5.4 Syarat Lulus Uji ...17
2.5.6 Pengemasan ...17
2.6 Limbah Pabrik Urea ...18
BAB III ...19
PENUTUP ...19
3.1 Kesimpulan ...19
3.2 Saran ...19
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Usaha pertanian modern termasuk dalam usaha kehutanan semakin tergantung pada pemakaian pupuk. Hal ini sejalan dengan usaha peningkatan produksi pertanian melalui penggunaan varietas unggul yang membutuhkan pupuk lebih banyak. Produksi pertanian yang tinggi dapat diperoleh tanpa penggunaan pupuk yang merupakan cirri dari system pertanian intensif. Dalam usaha pertanian yang intensif tersebut kesuburan tanah terus mengalami kemerosotan akibat diambil oleh tanaman dan hilangnya pupuk karena pencucian dan penguapan.
FAO mencatat penggunaan pupuk di Negara berkembang( termasuk Indonesia ) berkembang cukup pesat, terutama pupuk nitrogen. Nitrogen termasuk dalam unsur esensial, yaitu unsur yang mutlak diperlukan oleh segala tumbuhan. Nitrogen berfungsi untuk bahan sintesis asam amino, protein, asam nukleat, klorofil, merangsang pertumbuhan vegetatif, membuat bagian tanaman menjadi lebih hijau karena mengandung butir hijau yang penting dalam proses fotosintesis, dan mempercepat pertumbuhan tanaman.
Upaya peningkatan produksi pangan selalu diikuti oleh pemakaian pupuk yang semakin besar. Namun demikian, di daerah beriklim tropika basah dengan tanah-tanah yang mengalami pelapukan lanjut (highly weatheral soils) seperti Indonesia kebutuhan pupuk lebih banyak karena sebagian dari pupuk tersebut hilang melalui irigasi, run off, nitrifikasi dan volatilisasi.
Dari uraian di atas, industri pupuk masih merupakan mata usaha yang perlu dikaji kemungkinan pengembangannya seiring dengan usaha peningkatan produksi pertanian. Kenyataannya bahwa stok pupuk pada tingkat nasional belum tersedia merata dan kadang terjadi kelangkaan pupuk.
1.2 Permasalahan
1.3 Tujuan
Tujuan penyusunan makalah ini adalah untuk mengetahui proses pembuatan urea dalam skala industri yang sesuai dengan SNI-nya dalam kaitannya dengan teknik kimia yang ada dalam bidang ilmu kimia.
1.4 Manfaat
Ada beberapa manfaat yang dapat diambil dari penyusunan makalah ini. Melalui makalah ini, baik penyusun dan pembaca dapat mengetahui lebih jauh mengenai proses pembuatan urea. adapun mafaatnya adalah sebagai berikut :
1.4.1 Pupuk urea membuat daun tanaman lebih hijau, rimbun, dan segar. Nitrogen juga membantu tanaman sehingga mempunyai banyak zat hijau daun (klorofil). Dengan adanya zat hijau daun yang berlimpah, tanaman akan lebih mudah melakukan fotosintesis.
1.4.2 Pupuk urea juga mempercepat pertumbuhan tanaman. Kondisi tanaman akan makin tinggi, dengan jumlah anakan yang banyak.
1.4.3 Pupuk urea juga mampu menambah kandungan protein di dalam tanaman.
BAB II PEMBAHASAN
2.1 Sejarah Pupuk Urea
Pupuk adalah zat yang terdiri satu atau lebih unsur kimia yang sangat dibutuhkan tanaman untuk pertumbuhan dan perkembangan serta dapat meningkatkan produktivitas maupun kualitas hasil tanaman. Berdasarkan proses pembuatannya, pupuk di kelompokkan menjadi pupuk alami dan pupuk buatan, sedangkan menurut bahan pembuatannya, pupuk dikelompokkan menjadi pupuk organic pupuk anorganik. Pupuk majemuk adalah pupuk yang mengandung dua atau lebih unsur hara tanaman.
Urea pertama kali ditemukan pada air seni oleh H.M Rovelle yang berasal dari negara Perancis pada tahun 1773. Orang yang pertama kali berhasil menemukan urea dari ammonia dan asam sianida adalah Wochler pada tahun 1828 yang berasal dari Jerman yang penemuan ini dianggap sebagai penemuan pertama yang berhasil mensintesa zat organic dari zat anorganik. Proses yang menjadi dasar dari proses pembuatan urea saat ini adalah proses dehidrasi yang ditemukan oleh Bassarow (1870) yang mensintesa urea dari pemanasan ammonium karbamat.
PT. Pupuk Sriwijaya
Lokasi: Palembang, Sumatera Selatan Didirikan tanggal: 24 Desember 1959 Jumlah pabrik: 4
Kapasitas produksi total: 2.262.000 ton Website: http://www.pusri.co.id
PT. Pupuk Iskandar Muda
Lokasi: Lhokseumawe, Nanggroe Aceh Darussalam Didirikan tanggal: 24 Pebruari 1982
Jumlah pabrik: 2
Kapasitas produksi total: 1.140.000 ton Website: http://www.pim.co.id
PT. Petrokimia Gresik
Lokasi: Gresik, Jawa Timur Didirikan tanggal: 10 Juli 1972 Jumlah pabrik: 1
Kapasitas produksi total: 460.000 ton Website: http://www.petrokimia-gresik.com
PT. Pupuk Kujang
Lokasi: Cikampek, Jawa Barat Didirikan tanggal: 9 Juni 1975 Jumlah pabrik: 2
Kapasitas produksi total: 1.140.000 ton Website: http://www.pupuk-kujang.co.id
PT. Pupuk Kaltim
Kapasitas produksi total: 2.980.000 ton Website: http://www.pupukkaltim.com 2.2 Alat dan Mesin Pembuatan Pupuk Urea
Peralatan yang digunakan untuk pembuatan pupuk urea adalah : 2.2.1 Sintesa Unit
2.2.1.1 Reaktor Sintesa
Reaktor intesa berfungsi sebagai tempat reaksi antara NH3 dan CO2. 2.2.1.2 Knock Out Drum
Knock out drum berfungsi untuk menghilangkan partikel-partikel padat dan tetesan cairan yang mungkin terdapat dalam gas CO2.
2.2.1.3 CO2 booster Compressor
CO2 booster Compressor berfungsi untuk menaikkan tekanan gas CO2. 2.2.1.4 CO2 Compressor
CO2 Compressor berfungsi untuk menaikkan tekanan gas CO2. 2.2.1.5 AmmoniaPrehater II
Ammonia Prehater II berfungsi memanaskan amonia dengan steam condensate sebagai media pemanasannya.
2.2.1.6 Ammonia Condensor
Ammonia Condensor berfungsi untuk mengkondensasikan larutan ammonia.
2.2.1.7 Ammonia Reservoir
Ammonia Reservoir berfungsi untuk menampung ammonia cair make up
dari ammonia plant. 2.2.2 Seksi Dekomposisi / Purifikasi
2.2.2.1 High Pressure Decomposer
2.2.2.2 Law Pressure Decomposer
Berfungsi untuk menyempurnakan dekomposisi setelah keluar High Pressure Decomposer.
2.2.2.3 Gas Separator
Berfungsi untuk memisahkan sisa NH3 dan CO2 yang masih terlarut dalam larutan urea.
2.2.2.4 Reactor For High Pressure Decomposer
Berfungsi untuk memanaskan larutan dari Law Pressure Decomposer. 2.2.2.5 Reboiler For Law Pressure Decomposer
Berfungsi untuk memanaskan larutan dari Law Pressure Decomposer. 2.2.2.6 Heat Eschanger for Law Pressure Decomposer
Berfungsi untuk mendinginkan larutan dari High Pressure Decomposer menuju ke Law Pressure Decomposer.
2.2.3 Seksi Recovery
2.2.3.1 Off Gas Absorber
Berfungsi untuk menyerap gas NH3 dan CO2 dari gas separator kemudian dikondensasikan dalam packed bad bagian bawah oleh larutan
recycle yang didinginkan dalam off gas absorben cooler.
2.2.3.2 Off Gas Condensor
Berfungsi untuk mendinginkan gas yang keluar dari gas separator. 2.2.3.3 Off Gas Absorber Recycle Pump
2.2.3.4 Law Pressure Absorber
Berfungsi menyerap sempurna gas-gas dari Law Pressure Decomposer.
2.2.3.5 High Pressure Absorber Cooler
Berfungsi untuk mengembalikan lagi larutan karbonat ke reaktor. 2.2.3.6 Ammonia Recovery Absorber
Berfungsi untuk menyerap ammonia dari recycle larutan, lalu mengirimkannya ke ammonia reservoir.
2.2.3.7 High Pressure Absorber Pump
Berfungsi memompa larutan dari Law Pressure Absorber ke High Pressure Absorber.
2.2.3.8 Aqua Ammonia Pump
Berfungsi untuk memompa amonia dan ammonia recovery absorber ke high pressure absorber.
2.2.4 Seksi Kristal dan Pembutiran 2.2.4.1 Cristalizer
Cristalizer terdiri dari dua bagian yaitu bagian atas berupa vacum consentrator dengan vacum generator yang terdiri dari sistem adjector tingkat satu dan baromestrik kondensor tingkat satu dan dua. sedangkan bagian bawah berupa eristalizer dengan agitator.
2.2.4.1.1 Vacuum Concentrator dengan Vacum Generator
Berfungsi untuk menguapkan air dari larutan urea. 2.2.4.1.2 Cristallizer dengan agitator
2.2.4.2 Melter
Berfungsi untuk melelehkan kristal-kristal urea. 2.2.4.3 Dissolving tank I
Berfungsi sebagai tempat pelarutan urea oversize.
2.3 Prinsip Pembuatan Urea
2.3.1 Bahan Baku Pembuatan Urea
Bahan baku pembuatan urea ada 2 macam yaitu ammonia dan karbon dioksida. Sintesa urea dapat berlangsung dengan bantuan tekanan tinggi. Sintesa ini dilakukan untuk pertama kalinya oleh BASF pada tahun 1941 dengan bahan baku karbon dioksida (CO2) dan amoniak (NH3).
Sintesa urea berlangsung dalam 2 bagian. Selama bagian reaksi pertama berlangsung dari amoniak dan karbon dioksida akan terbentuk amonium karbamat. Reaksi ini bersifat eksoterm.
2NH3(g) + CO29g) NH2COONH4(s)
∆ H=−159,7kJ
Pada bagian kedua dari amonium karbamat terbentuk urea dan air. Reaksi ini bersifat endoterm.
NH2COONH4(s) NH2CONH2(aq) + H2O(l)
∆ H=41,43kJ
Sintesa dapat ditulis menurut persamaan reaksi sebagai berikut :
2.3.1.1 Tabel Sifat Fisika CO2 dan NH3
Tekanan uap cairan 8,5 kg/cm2
Spesifik Volume pada 70℃ 22,7 kg/m3
Spesifik Gravity pada 0℃ 0,77 kg/m3
2.3.1.2 Sifat Kimia CO2 dan NH3
2.3.1.2.1 Larut dalam air pada temperatur 15℃, tekanan 1 atm dengan perbandingan volume CO2 : H2O = 1 : 1.
2.3.1.2.2 Karbon dioksida tidak beracun, akan tetapi dapat menimbulkan efek sesak pada pernafasan.
2.3.1.2.3 Mudah meledak dan beracun 2.3.1.2.4 Menyebabkan iritasi bila dihirup
2.3.1.2.5 Larutan ammonia apabila dalam air yang bertemperatur -38℃ sampai 41℃, akan membeku membentuk kristal seperti jarum. 2.3.2 Tabel Sifat Fisika Urea
Titik Didih 13,20℃
Titik Lelelh 132,7℃
Spesifik Gravity 1,355
Indeks Bias 1,484
Bentuk Kristal Tetragonal
Panas Pembentukan pada 25℃ -47,12 kkal/mol
Panas Fusi 60 kkal/mol
Panas Pelarutan dalam air 60 kkal/gram
Panas Kristalisasi 58 kkal.gram
Densitas Curah 0,74 g/cm2
Panas Spesifik (50℃¿ 0,397
Kelarutan dalam air 20℃ 51,6
2.3.3 Sifat Kimia Urea
2.3.3.1 Bila bercampur air, dapat terhidrolisis menjadi amonium karbonat dan terdekomposisi menjadi amoniak dan karbon dioksida.
2.3.3.2 Urea larut dalam air, alkohol dan benzena
2.3.3.3 Daya racunnya rendah, tidak mudah terbakar, dan tidak meninggalkan residu garam setelah dipakai untuk tanaman, tidak berbau.
2.3.4 Diagram Proses Pembuatan Urea
PROSES KONDESAT
2.4 Industri Urea
Bahan baku dalam pembuatan urea adalah gas CO2 dan NH3 cair yang dipasok dari pabrik amoniak. Proses pembuatan urea dibagi menjadi 6 unit. Unit-unit proses tersebut adalah sintesa unit, purifikasi unit, kristalizer unit, prilling unit,recovery unit, dan terakhir proses condesat treatment unit.
2.4.1 Sintesa Unit
Unit ini merupakan bagian terpenting dari pabrik urea untuk mensintesa dengan mereaksikan NH3 cair dan gas CO2 di dalam urea reactor dan ke dalam reaktor ini dimasukkan juga larutan recycle carbonat yang berasal dari bagian recovery. Tekanan operasi proses sintesa adalah 175 kg/cm2. Hasil sintesa urea dikirim ke bagian purifikasi untuk dipisahkan ammonium karbamat dan kelebihan amonianya setelah dilakukan stripping oleh CO2.
2.4.2 Purifikasi Unit
Ammonium karbamat yang tidak terkonversi dan kelebihan amoniak di unit sintesa diuraikan dan dipisahkan dengan cara penurunan tekanan dan pemanasan dengan 2 langkah penurunan tekanan, yaitu pada 17 kg/cm2 dan 22,2 kg/cm2. Hasil penguraian berupa gas CO2 dan NH3 dikirm ke bagian recovery sedangkan larutan urea dikirim ke bagian kristaliser.
untuk menguapkan air diambil dari panas sensibel larutan urea maupun panas kristalisasi urea dan panas yang diambil dari sirkulasi urea slurry ke HP absorber
dari recovery.
2.4.4 Rilling Unit
Kristal urea kluaran pemutar sentrifugal dikeringkan sampai menjadi 99,8% dari berat dengan udara panas kemudian dikirmkan ke bagian atas prilling tower
untuk dilelelehkan dan didistribusikan merata ke distributor, dan dari distributor dijatuhkan ke bawah sambil didinginkan oleh udara dari bawah dan menghasilkan produk urea butiran (prill). Produk urea dikirim ke bulk storage dengan belt conveyor.
2.4.5 Recovery Unit
Gas amoniak dan gas karbon dioksida yang dipisahkan di bagian purifikasi diambil kembali dengan 2 langkah absorbsi dengan menggunakan mother liquor
sebagai absorben kemudian di recycle kembali ke bagian sintesa. 2.4.6 Condensat Treatment Unit
Uap air yang menguap dan terpisahkan di bagian kristaliser didinginkan dan dikondensasikan. Sejumlah kecil urea, NH3 dan CO2 kemudian diolah dan dipisahkan di stripper dan hidroliser. Gas CO2 dan gas NH3 dikirim kembali ke bagian purifikasi untuk direcover sedang air kondenatnya di kiirm ke utilitas.
2.5 SNI Pupuk Urea 2.5.1 Ruang Lingkup
Standar ini meliputi acuan, definisi, syarat mutu, syarat lulus uji, syarat penandaan dan pengemasa untuk pupuk urea.
1 Bentuk Butiran
-1.1 Kadar Nitrogen min 46%
1.2 Kadar air max 0,5%
1.3 Kadar Biuret max 1%
2 Bentuk Gelintiran
-2.1 Kadar Nitrogen min 46%
2.2 Kadar air max 0,5%
2.3 Kadar Biuret max 2%
2.5.4 Syarat Llulus Uji
Produk dinyatakan lulus=uji apabila telah memenuhi seluruh persyaratan dalam standar ini.
2.5.5 Syarat Penandaan
Pada setiap kemasan harus dicantumkan nama produk, kadar hara utama, berat bersih, lambing merek, nama produsen, serta tulisan tanda “Jangan Pakai Gancu”.
2.5.6 Pengemasan
Produk dikemas dalam wadah yang tidak menimbulkan reaksi dengan isi, kedap udara, dan kuat.
2.6 Limbah Pupuk Urea
BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan
Urea adalah pupuk buatan hasil persenyawaan NH3 dengan CO2 dan bahan dasarnya biasanya berasal dari gas alam. Kandungan N total berkisar antara 45-46%. Bahahn baku dalam pembuatan urea adalah gas CO2 dan NH3 cair yang dipasok dari pabrik amoniak. Proses pembuatan urea dibagi menjadi enam unit. Unit-unit proses tersebut adalah sintesa unit, purifikasi unit, kristaliser unit, prilling unit, recovery unit, proses kondensat treatment unit.
mengandung kadar air maksimal 0,50%, kadar biuret maksimal 1% (bentuk butiran) dan 2% (bentuk gelintiran), kadar nitrogen minimal 46%. Pupuk urea bersifat higroskopis dan mudah larut dalam air.
3.2 Saran
Industri pembuatan pupuk urea sebaiknya memenuhi syarat umum pupuk urea berdasarkan SNI 02-2801-1998 agar kualitas yang dihasilkan sesuai dengan standar yang telah ditetapkan.
DAFTAR PUSTAKA http://www.pusri.co.id
