LAPORAN KERJA PRAKTEK DEPARTEMEN OPERASI KALTIM - 2. PT. PUPUK KALTIM, Tbk.

(1)

LAPORAN KERJA PRAKTEK

DEPARTEMEN OPERASI KALTIM - 2

PT. PUPUK KALTIM, Tbk.

(2)

Disusun Oleh

:

Joko Supriyadi

L2C009054

Supriyandi

L2C009060

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG

2012

(3)

i

TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

(4)

Laporan Umum

LEMBAR PENGESAHAN

LAPORAN KERJA PRAKTEK

DEPARTEMEN OPERASI KALTIM - 2

PT. PUPUK KALIMANTAN TIMUR

(5)

MENGETAHUI,

Pembimbing Kerja Praktek

KABAG. AMMONIA KALTIM-2

Achmad Rois, S.T.

NPK 0403570

MENGESAHKAN,

MANAGER MANAGER

DEPARTEMEN DIKLAT & MP DEPT. OPERASI KALTIM-2

Ir. Lola Karmila Ir. Heri Subagyo, Msi

(6)

NPK 9003164 NPK 9203277

ii

(7)

Laporan Umum

HALAMAN PENGESAHAN

PRAKTEK KERJA

UNIVERSITAS DIPONEGORO

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK KIMIA

Nama/ Nim : Joko Supriyadi L2C009054 Supriyandi L2C009060 Pabrik

(8)

Dosen Pembimbing

: Ir. Kristinah Haryani, MT

Semarang, Desember 2012

Dosen Pembimbing

Ir. Kristinah Haryani, MT

(9)

iii

(10)

Laporan Umum

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur bagi Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan praktek kerja selama dua bulan mulai tanggal 18 Oktober 2012 –November 2012 di Unit Operasi PT. Pupuk Kalimantan Timur hingga tersusunnya laporan ini.

Praktek kerja merupakan salah satu mata kuliah yang wajib ditempuh sebagai persyaratan menyelesaikan studi di Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro, Semarang. Praktek kerja ini dimaksudkan agar mahasiswa dapat memahami penerapan teori yang diperoleh di bangku kuliah pada industri kimia.

Pada kesempatan ini penyusun mengucapkan rasa terima kasih kepada:

Ibu Ir. Lola Karmila selaku Manager Pendidikan dan Pelatihan Departemen Pengembangan Sumber Daya Manusia

Bapak Bambang Gunawan, selaku kasie PSDM

Bapak John, Bapak Si’in, Bapak Yunus dan staff Departement PSDM yang telah membantu dalam pelaksanaan Kerja Praktek di PT. Pupuk Kalimantan Timur.

(11)

Bapak Ir. Sudiono, selaku Kepala Bagian Utility Kaltim-2, dan Bapak Syarifuddin, selaku Wakil Kepala Bagian Utility Kaltim-2.

Bapak Achmad Rois, ST, selaku Kepala Bagian Ammonia Kaltim-2, dan Bapak Rochmad Tri F., selaku Wakil Kepala Bagian Ammonia Kaltim-2.

Bapak Teguh Ismartono, ST selaku Kepala Bagian Urea Kaltim-2, dan Bapak Djulianto, selaku Wakil Kepala Bagian Urea Kaltim-2.

Supervisor, Foreman, Admin, dan operator-operator utility, ammonia, dan urea di Kaltim-2 terutama Bapak Purwo, Bapak Fadillah, Bapak Aris, Bapak

iv

(12)

Laporan Umum

Dwi, Bapak Satiyo, Bapak Jono, Bapak Gufron, dan Bapak-Bapak shift lain

yang bertugas selama kami Kerja Praktek.

Bapak-Ibu karyawan di Departemen Operasi Kaltim-2.

Karyawan PT. Pupuk Kaltim atas bantuannya.

Bapak Dr. Ir. Budiyono, M.Si., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Undip.

Ibu Ir. Kristinah Haryani, M.Si., selaku dosen pembimbing Kerja Praktek.

Orang tua dan keluarga kami yang selalu memberikan bantuan moral dan materi.

Rekan – rekan kerja praktek atas kerjasamanya selama dua bulan ini.

Kritik dan saran sangat dibutuhkan demi perbaikan laporan ini. Akhirnya penyusun berharap semoga laporan kerja praktek ini bermanfaat.

(13)

Bontang, November 2012

(14)

v

(15)

Laporan Umum

DAFTAR ISI

Halaman Judul i Halaman Pengesahan ii Kata Pengantar iv Daftar Isi vi Daftar Tabel ix Daftar Gambar x BAB I PENDAHULUAN

1.1. Sejarah Perusahaan PT Pupuk Kalimantan Timur 1

1.1.1. Lambang PT. Pupuk Kalimantan Timur 2

(16)

1.2. Lokasi Pabrik 6

1.3. Bahan Baku dan Produk 8

1.3.1. Bahan Baku Pembuatan Ammonia 8

1.3.2. Bahan Baku Pembuatan Urea 8

1.3.3. Produk Urea 10

1.4. Organisasi Perusahaan 11

1.5. Keselamatan dan Kesehatan Kerja 16

BAB II DESKRIPSI PROSES

2.1. Konsep Proses 17

2.1.1. Unit Ammonia 17

2.1.2. Unit Urea 18

2.1.2.1. Dasar Reaksi 18

2.2. Diagram Alir Proses 19

2.3. Deskripsi Proses 19

2.3.1. Unit Ammonia 19

(17)

2.3.1.2. Pembentukan Gas Sintesis 20

2.3.1.3. Pemisahan dan Pemurnian Gas Sintesis 23

2.3.1.4. Synthesa Ammonia 28

vi

(18)

Laporan Umum

2.3.1.5. Ammonia Refrigeration 32

2.3.1.6. Hydrogen Recovery Unit 36

2.3.2. Unit Urea 40

2.3.2.1. Persiapan Bahan Baku 40

2.3.2.2. Synthesis 42

2.3.2.3. Resirkulasi 46

2.3.2.4. Evaporasi 48

2.3.2.5. Finishing dan Prilling49

2.3.2.6. Waste Water Treatment 51

2.3.2.7. Steam System54

BAB III SPESIFIKASI ALAT

(19)

3.2.Spesifikasi alat pendukung 59

BAB IV UTILITAS

4.1. Unit Penyediaan Air 61

4.1.1. Sea Water Intake 62

4.1.2. Unit Klorinasi 65

4.1.3. Unit Desalinasi 67

4.1.4. Unit Demineralisasi 71

4.1.5. Unit Sweet Cooling Water 76

4.1.6. Unit Deaerator 78

4.2. Unit Pembangkit Steam 80

4.3. Unit Pembangkit Tenaga Listrik 82

4.4. Unit Penyedia Udara Pabrik/Udara Instrument 82

4.5. Unit Produksi UFC 83

4.6. Unit Penanganan Limbah86

BAB V LABORATORIUM

(20)

5.1.1. Laboratorium Analisa Air 88

5.1.2. Laboratorium Instrumen 89

5.1.3. Laboratorium Quality Control 89

vii

(21)

Laporan Umum 5.1.4. Laboratorium Inventory 89 5.1.5. Laboratorium Penelitian 90 5.2. Laboratorium Kontrol 90 BAB VI PENUTUP 6.1. Kesimpulan 95 6.2. Saran 95 DAFTAR PUSTAKA 96 LAMPIRAN

(22)

(23)

viii

(24)

Laporan Umum

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1. Data Kapasitas Produksi Dalam Ton Per Tahun……….…. 2

(25)

(26)

ix

(27)

Laporan Umum

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Lambang PT. Pupuk Kalimantan Timur 3

Gambar 1.2 Merk Dagang Pupuk Urea Mandau……….. 3

Gambar 1.3 Merk Dagang Pupuk NPK Pelangi……….. 4

Gambar 1.4 Merk Dagang Pupuk Daun Buah 5

Gambar 1.5 Peta Lokasi PT. Pupuk Kalimantan Timur 7

(28)

(29)

x

(30)

(31)

(32)

xi

(33)

Laporan Umum

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Sejarah Perusahaan PT Pupuk Kalimantan Timur

Pertanian merupakan salah satu sektor pembangunan yang mendapat perhatian besar dari pemerintah mengingat sebagian besar masyarakat Indonesia adalah petani serta dalam rangka memenuhi kebutuhan pangan masyarakat, karena itu pupuk memegang peranan penting dalam rangka meningkatkan produksi hasil-hasil pertanian. Di samping itu, saat ini pupuk tidak hanya dibutuhkan oleh sektor pertanian namun juga dibutuhkan oleh sektor industri. Oleh karena itu, kebutuhan pupuk tiap tahun bertambah besar.

Proyek PT. Pupuk Kalimantan Timur lahir untuk memenuhi kebutuhan pupuk yang semakin meningkat tersebut. Pada mulanya proyek PT Pupuk Kalimantan Timur dikelola oleh Pertamina sebagai unit-unit pabrik terapung yang terdiri dari 1 unit pabrik amoniak dan 1 unit pabrik urea dengan beberapa bangunan

pendukungnya di pantai. Setelah meninjau dan menilai kembali konsep pabrik terapung ini dengan memperhatikan aspek teknis dan bahan baku maka pembangunan pabrik dilanjutkan di darat.

Berdasarkan Kepres No. 39 tahun 1976 dilakukan serah terima proyek ini dari Pertamina kepada Departemen Perindustrian dalam hal ini Direktur Jenderal Industri Kimia Dasar pada tahun 1976. Setelah penyelesaian proses hukum dalam rangka serah terima peralatan pabrik di Eropa, maka pada tanggal 7 Desember 1977 didirikan sebuah Persero Negara dengan nama PT. Pupuk Kalimantan Timur. Dengan dipindahkannya lokasi pabrik di darat diperlukan perubahan dan

penyesuaian desain pabrik.

Menurut jadwal masa konstruksi yang dimulai pada bulan Maret 1979

(34)

terdapat banyak kesulitan sehingga start up baru dapat dilakukan pada bulan Juli 1982, produksi amoniak I dihasilkan pada tanggal 20 Desember 1983 dan produksi pupuk urea I dihasilkan pada tanggal 15 April 1984. Dalam tahun 1981 diadakan persiapan pembangunan PT. Pupuk Kalimantan Timur yang kedua dan pada tanggal 23 Maret 1982 kontrak pembangunannya ditanda tangani. Masa

1

(35)

Laporan Umum

konstruksi Kaltim 2 dimulai pada bulan Maret 1983 dan start up dari utility dimulai pada bulan April 1984, produksi amoniak I dihasilkan pada tanggal 6 September 1984 dan produksi urea pertama dihasilkan pada tanggal 15 September 1984. Dari proses supply-demand pupuk urea nasional diprediksi bahwa mulai tahun 1987 Indonesia akan mengalami kekurangan dan akan terus meningkat pada tahun-tahun berikutnya. Sehubungan dengan hal itu maka pemerintah telah memutuskan perlunya dibangun pabrik pupuk Kaltim 3 yang berlokasi

berdampingan dengan pabrik Kaltim 2 yang beroperasi secara komersial sejak April 1985. Sejalan dengan perkembangan waktu dan permintaan amoniak dan urea yang terus meningkat, maka PT. Pupuk Kalimantan Timur . dalam 5 tahun terakhir telah menambah pabrik baru lagi yaitu POPKA dan Kaltim 4. POPKA merupakan pabrik yang khusus menghasilkan urea granul untuk tujuan ekspor, sedangkan Kaltim 4 tahun 2002 telah dapat memproduksi amoniak dan pada tahun 2003 telah dapat memproduksi urea. Dengan tambahan pabrik Kaltim 4 ini maka saat ini total kapasitas produksi secara keseluruhan adalah 1.850.000 ton amoniak dan 2.980.000 ton urea per tahun dan PT. Pupuk Kalimantan Timur menjadi produsen urea terbesar di dunia dalam satu lokasi.

Tabel 1.1. Data Kapasitas Produksi Dalam Ton Per Tahun

PABRIK AMONIAK UREA Kaltim 1 595.000 700.000 Kaltim 2

(36)

595.000 570.000 Kaltim 3 330.000 570.000 POPKA -570.000 Kaltim 4 330.000 570.000 TOTAL 1.850.000 2.980.000

1.1.1. Lambang PT. Pupuk Kalimantan Timur

Makna dari lambang PT. Pupuk Kalimantan Timur . :

(37)

Daun buah melambangkan kesuburan dan kemakmuran.

2

(38)

Laporan Umum

Lingkaran kecil putih melambangkan letak lokasi Bontang.

Garis merah horisontal di kiri kanannya menggambarkan garis katulistiwa.

Warna biru melambangkan keluasan wawasan.

Warna merah melambangkan dinamika kewiraswastaan.

Gambar 1.1. Lambang PT. Pupuk Kalimantan Timur

Arti merk dagang Mandau :

Daun sebanyak 17 melambangkan kemakmuran sebagai salah satu cita-cita kemerdekaan.

Mandau alat untuk membuat lahan pertanian yang dipergunakan penduduk asli Kalimantan, melambangkan kepeloporan perusahaan dalam mengembangkan usaha pertanian.

(39)

Mandau berjumbai lima melambangkan Pancasila.

Mandau biru melambangkan keluasan wawasan pemasaran.

Warna merah melambangkan dinamika kewiraswastaan.

(40)

3

(41)

Laporan Umum

PT. Pupuk Kalimantan Timur dalam rangka meningkatkan kesejahteraan petani, menambah satu lagi varian dari produknya, yang diberi nama sebagai pupuk NPK Pelangi. Pupuk NPK Pelangi adalah pupuk majemuk yang mengandung nitrogen, fosfor, dan kalium yang dibuat dari bahan-bahan bermutu. Komposi hara pupuk NPK Pelangi dapat disesuaikan dengan jenis tanah dan jenis tanaman yang dibudidayakan.

Pupuk NPK Pelangi mempunyai beberapa kelebihan, yaitu :

Meningkatkan hasil lebih dari 40%

Relatif aman terhadap lingkungan

(42)

Gambar 1.3. Merk Dagang Pupuk Pelangi

Arti Merk dagang Pupuk NPK Pelangi :

Logo terdiri dari simbolisasi pelangi yaitu tiga bidang lengkung dengan warna dasar unsur cahaya, Merah, Hijau, dan Biru (R, G, B).

Daun buah mewakili perusahaan Pupuk Kaltim yang sudah dikenal.

Daun hijau melebar dan mengembang melambangkan kesuburan, hasil yang bermanfaat serta kemakmuran.

Tulisan Pupuk Kaltim berwarna biru menampilkan identitas produsen untuk melengkapi ikon daun buah yang sudah ada.

Pemilihan tipografi / huruf tanpa kaki untuk mengesankan modern, terbuka, dan responsif terhadap perkembangan.

Warna merah menggambarkan dinamika dan kecerahan harapan.

4

(43)

Laporan Umum

Warna hijau menggambarkan karakter sejuk, kesuburan, dan kemakmuran sesuai dengan esensi pupuk yang memberi kesuburan tanah.

Warna biru menggambarkan kemajuan dan manfaat teknologi.

(44)

Arti Merk dagang Pupuk Daun Buah :

Logo diolah melalui penggabungan simbol daun buah yang sudah menjadi simbol/ikon dari Pupuk Kaltim dengan ilustrasi stilasi daun.

Simbol daun buah mewakili perusahaan Pupuk Kaltim yang sudah dikenal.

Daun hijau melebar dan mengembang melambangkan kesuburan, hasil yang bermanfaat serta kemakmuran.

Warna merah menggambarkan dinamika dan kecerahan harapan.

Warna hijau menggambarkan karakter sejuk, kesuburan, dan kemakmuran sesuai dengan esensi pupuk yang memberi kesuburan tanah.

Warna biru menggambarkan kemajuan dan manfaat teknologi.

Jenis Perusahaan

Pada saat ini PT. Pupuk Kalimantan Timur, mengoperasikan 5 buah pabrik yaitu pabrik Kaltim-1, pabrik Kaltim-2, pabrik Kaltim-3, pabrik Kaltim-4, dan POPKA. Setiap pabrik terdiri dari tiga unit yaitu unit Utility, Unit Ammonia, Unit Urea, sedangkan POPKA hanya mempunyai Unit Utility dan Unit Granul.

5

(45)

Laporan Umum

Kebutuhan gas alam masing-masing pabrik berkisar:

Kaltim-1 : 80 Juta Scf (Standart Cubic Feet)

Selain menghasilkan Ammonia dan Urea, pabrik PT. Pupuk Kaltim juga

menghasilkan produk sampingan berupa Nitrogen, Oksigen dan Karbondioksida. Selanjutnya untuk perkembangan selain produk tersebut, maka dibuka beberapa anak perusahaan sebagai berikut:

PT. Kaltim Nusa Etika (KNE)

PT. Kaltim Multi Boga Utama (KMBU)

PT. Daun Buah

PT. Kaltim Cipta Yasa (KCY)

(46)

PT. Kaltim Bahtera Adighuna (KBA)

PT. Kaltim Industrial Estate (KIE)

Selain itu juga didirikan juga beberapa perusahaan patungan dengan perusahaan besar Nasional dan Internasional seperti :

PT. Kaltim Methanol Industri

PT. DSM Kaltim Melamine

PT. Kaltim Pasific Ammonia

PT. Kaltim Parna Industri

Lokasi Pabrik

Pabrik PT. Pupuk Kalimantan Timur menempati areal seluas 493 Ha. Pabrik ini terletak di zona industri Kalimantan Timur. Tepatnya di desa Belimbing,

kecamatan Bontang Utara, Kabupaten Kutai. Lokasi ini kurang lebih 120 km di sebelah utara Samarinda, ibu kota propinsi Kalimantan Timur. Secara

6

(47)

Laporan Umum

geografis terletak pada 0°10’46,99’’ LU dan 117°29’30,6’’ BT. Disebelah selatan pabrik, kurang lebih 10 km, terdapat lokasi pencairan gas alam PT. Badak NGL. Untuk transportasi ke daerah Bontang dapat digunakan jalur darat, laut maupun udara. Jalur udara menggunakan pesawat milik PT. Pupuk Kalimantan Timur dari bandara Sepinggan Balikpapan yang terbang dengan jadwal rutin 2 kali sehari. Penerbangan Balikpapan – Bontang tersebut ditempuh dalam waktu 45 menit.

(48)

Gambar 1.5. Peta Lokasi PT. Pupuk Kalimantan Timur

Dasar pertimbangan pemilihan lokasi pabrik :

Lokasi dekat dengan sumber bahan baku berupa gas alam.

Lokasi dekat dengan pantai sehingga memudahkan pengangkutan.

Lokasi berada di tengah-tengah daerah pemasaran pupuk untuk ekspor maupun pemasaran dalam negeri.

Pemetaan Zone Industri.

Peluang untuk perluasan pabrik karena luasnya lahan yang dimiliki.

(49)

(50)

: minimum 99,9% berat (min) : maksimal 0,1 % berat (max) : 10 ppm (max)

: minimum 26,0 kg/cm2 A : 30 C

Laporan Umum

1.3. Bahan Baku dan Produk

1.3.1. Bahan Baku Pembuatan Ammonia

Udara

Udara yang dipergunakan adalah udara sekitar yang mempunyai komposisi sebagai berikut :  Nitrogen : 74,6 % volume  Oksigen : 19,8% volume  H2O : 5,6 % volume

Dengan spesifikasi sebagai berikut :

(51)

Tekanan

: minimum 0,7 kg/cm2G

 Suhu : 35C

1.3.2. Bahan Baku Pembuatan Urea

Bahan baku pabrik urea adalah ammonia dan karbon dioksida. Spesifikasi bahan baku Pabrik Urea Kaltim-2 dapat diterangkan sebagai berikut:

Ammonia (NH3) _{Spesifikasi (M.W. Kellog,1984) :}



Kandungan NH3



Kandungan H2O



Oil Content



Tekanan (cair)



Suhu (cair)

(52)

Sifat-sifat :

Pada temperatur kamar berupa gas yang tidak berwarna

Mempunyai bau tajam

8

(53)

Laporan Umum

Dapat menyebabkan mata berair, dalam jumlah besar dapat mengakibatkan sesak nafas

Lebih ringan dari udara

Kerapatan (cair, 20 kg/cm2,25C) : 603 kg/cm3  Titik leleh : -78C  Titik didih : -33C  Titik nyala : 650C 

Batas ledakan dalam udara : 15 – 28 % volume



Berat molekul : 17,03 mol/gram

(54)

_{Spesifikasi ( M.W Kellog, 1984) :}  Kandungan CO2 : Minimum 98,5 % volume  Kandungan H2 : Maksimal 1,268% volume  Kandungan N2 : Maksimal 0,217 % volume  Kandungan CO : Maksimal 0,005 % volume  Kandungan Metana : Maksimal 0,005 % volume  Kandungan Sulfur : Maksimal 1 ppm volume  Tekanan (gas) : Minimum 1,15 kg/cm2A  Suhu (gas) : 40C Sifat-sifat :

(55)

Tidak berbau

Tidak beracun,akan tetapi dapat menimbulkan efek sesak nafas akibat kekurangan O2

9

(56)

Laporan Umum



Larut dalam air pada temperatur

15C, tekanan 1 atm dengan

perbandingan volume CO2:H2O = 1:1  Kerapatan gas ( 1 kg/cm2, 25 C ) : 1,800 kg/m3  Titik tripel : -57 C dan 5,1 atm  Titik kritis : 31C dan 72,8 atm  Berat molekul : 44,01 mol/gram 1.3.3. Produk Urea

(57)

-Kandungan Nitrogen : 46,3 % (min. weight) -Moisture : 0,3% (max weight) -Biuret : 0,9% (max weight) -Fe : 2 ppm (max weight) -Ammonia free : 200 ppm (max weight) -Ukuran partikel :

95% tertahan pada 18 US mesh, 100% lolos dari 6

(58)

-Bentuk

: Prill (free floming)

Sifat-sifat produk urea :

Pada keadaan kamar berupa zat padat kristal berwarna putih, tidak mudah terbakar dan tidak bersifat penghantar

-Kerapatan (padat 20C) : 1335 kg/m3 -Titik leleh : 132,6 C 10

(59)

Laporan Umum -Kapasitas panas : 126 J/mol C -Panas pelelehan : 13,6 kJ/mol -Berat molekul : 60,056 mol/gram 1.4. Organisasi Perusahaan

Sistem organisasi PT. Pupuk Kalimantan Timur menggunakan sistem dewan direksi. Dewan direksi terdiri dari :

Direktur Utama

Direktur Produksi

Direktur Teknik dan Pengembangan

Direktur Keuangan

(60)

Direktur SDM dan Umum

Pada pelaksanaan sehari – hari, Dewan Direksi dibantu oleh :

Kepala Kompartemen

Deputi Kompartemen

Kepala Departemen

Wakil Kepala Departemen

Kepala Bagian

Wakil Kepala Bagian

Kepala Seksi

Kepala Regu

Pelaksana

Sedangkan untuk mengawasi direksi dalam mengelola perusahaan, dibentuk

Dewan Komisaris yang terdiri dari seorang Komisaris Utama dan empat orang Komisaris Anggota yang bertanggung jawab kepada Departemen Perindustrian RI melalui Dirjen Industri Kimia Dasar.

Unsur bantuan yang terdiri dari kompartemen dan biro, dalam hal ini meliputi :

(61)

a. Satuan Pengawasan Intern

- Departemen Pengawasan Keuangan

11

(62)

Laporan Umum

Departemen Pengurus Operasional

Departemen Perencanaan , Analisa dan Evaluasi

Sekretaris Perusahaan

Departemen Sistem Informasi dan Telekomunikasi

Departemen Hukum dan Kesekretariatan

Departemen Departemen Hubungan Masyarakat

Staf

Direktorat Keuangan

Departemen Manajemen Resiko dan Kepatuhan

Kompartemen Perencanaan Keuangan

Departemen Anggaran

Departemen Analisa dan Perencanaan Keuangan

(63)

Departemen Keuangan dan Pajak & Asuransi

Departemen Akuntansi

Bagian Keuangan Kantor Perwakilan Jakarta

Direktorat Pemasaran

Departeman Pelabuhan dan Distribusi

Departemen Perencanaan dan Pengembangan Pasar

Kompartemen Niaga :

Departemen Niaga 1

Departemen Niaga 2

Departemen Pelayanan dan Promosi

Kompartemen Pemasaran Wilayah 1

Kantor Pemasaran Jatim

Kantor Pemasaran NTB

Kantor Pemasaran Bali

Kantor Pemasaran NTT

(64)

Kantor Pemasaran Jateng

Kantor Pemasaran Sulsel dan Sulbar

Kantor Pemasaran Kalsel dan Kalteng

12

(65)

Laporan Umum

Kantor Pemasaran Kaltim

Kantor Pemasaran Sulteng

Kantor Pemasaran Sulut dan Gorontalo

Kantor Pemasaran Sulawesi Tenggara

Kantor Pemasaran Maluku dan Maluku Utara

Direktorat Tekbang

Departemen Pengadaan

Kompartemen Teknik

Departemen Jasa Teknik

Departemen Rancang Bangun

Departemen Perencanaan Material dan Pergudangan

Kompartemen Pengembangan Produk dan Teknologi

(66)

Departemen Kajian Pengembangan Usaha

Kompartemen Pengelolaan Kerjasama Usaha

Departemen Administrasi Penyediaan Produk dan Jasa KSU

Departemen Analisis dan Evaluasi Operasional KSU

Direktorat SDM dan Umum

Departemen PKBL

Kompartemen Umum

Perwakilan Balikpapan

Perwakilan Samarinda

Departemen Pelayanan Umum

Departemen Kamtib

Kompartemen SDM

Departemen Sistem Prosedur Organisasi

Departemen Pengembangan SDM

Departemen Kesejahteraan dan Hubungan Industrial

(67)

Kantor Perwakilan Jakarta

Direktorat Produksi

Kompartemen Operasi

13

(68)

Laporan Umum

Kepala Shift Pabrik

Departemen Operasi Kaltim-1

Departemen Operasi POPKA dan Produk Lain

Kompartemen Pemeliharaan

Departemen Perencanaan dan Pengendalian Pemeliharaan

Departemen Pemeliharaan Listrik dan Instrument

Departemen Pemeliharaan Mekanik Lapangan

Departemen Perbengkelan

Departemen Keandalan Pabrik

(69)

Kompartemen Pengendalian dan Pengawasan

Departemen Pengendalian Proses

Departemen Inspeksi Teknik

Departemen K3LH

Divisi JPP

Departemen Pemasaran, Keuangan, dan Personalia

Departemen Jasa Keahlian

Departemen Teknik dan Produksi

Struktur organisasi yang perlu diamati lebih lanjut adalah yang dibawahi oleh direktur produksi. Direktur Produksi dibantu oleh seorang kepala kompartemen (kompartemen produksi), yang mengatur departemen-departemen operasi (I, II, III, IV) dan departemen pemeliharaan. Departemen operasi II yang dipimpin oleh seorang Kepala Departemen yang membawahi bagian-bagian (unit) utility, ammonia dan urea. Setiap bagian dipimpin oleh seorang wakil yang membawahi beberapa regu shift. Setiap regu shift dipimpin oleh seorang foreman. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 1.3 tentang struktur organisasi Departemen Operasi Kaltim-2.

14

(70)

Laporan Umum

Kepala Departement Operasi Kaltim-2

koordinator Staff Kabag Kabag Kabag Shift Utilitas Ammonia Urea Supervisor

(71)

Wakabag

Wakabag Utilitas

(72)

(73)

Foreman

kepala Regu

Operator Panel

(74)

Lapangan

Gambar I.6. Struktur Organisasi Departemen Operasi Kaltim-2

Waktu kerja bagi karyawan PT. Pupuk Kaltim (Persero) dibagi 2, yaitu karyawan shift dan karyawan non shift. Karyawan shift terbagi menjadi empat regu, yaitu tiga regu shift bekerja dan satu regu shift libur. Tiap regu shift bekerja selama tujuh hari selama bergantian waktu kerjanya dan memperoleh 2 atau 3 hari libur.

15

(75)

Laporan Umum

Waktu kerja karyawan shift :

-Day shift (jam 07.00-15.00 WITA) -Swing shift (jam 15.00-23.00 WITA) -Night shift (jam 23.00-07.00 WITA)

Pada jam kerja day shift, foreman bertanggung jawab kepada kepala bagian,

sedang pada swing shift dan night shift bertanggung jawab kepada shift supervisor.

Waktu kerja karyawan non shift :

-Senin – Kamis

: Pukul 07.00-16.00 WITA (Istirahat pukul 12.00-13.00)

-Jumat

(76)

1.5. Keselamatan dan Kesehatan Kerja

Usaha kesehatan dan keselamtan kerja di P.T Pupuk Kalimantan Timur

mempunyai sasaran umum dan sasaran khusus. Sasaran umum yang ingin dicapai adalah sebagai berikut:

Perlindungan terhadap karyawan yang berada di tempat kerja agar selalu terjamin keselamatan dan kesehatannya, sehingga dapat mewujudkan peningkatan produksi dan produktivitas kerja.

Perlindungan terhadap setiap orang yang berada di tempat kerja agar selalu dalam keadaan aman, selamat, dan sehat.

Perlindungan terhadap bahan dan peralatan produksi agar dapat dipakai

dan digunakan secara aman dan efisien.

Sedangkan secara khusus usaha keselamatan dan kesehatan kerja antara lain

sebagai berikut:

Mencegah dan atau mengurangi serta mencegah kecelakaan, kebakaran, ledakan dan penyakit akibat kerja.

Mengamankan mesin, instalasi, pesawat, alat kerja, bahan baku, dan produk.

Menciptakan lingkungan dan tempat kerja yang aman, nyaman, sehat dan penyesuaian antara pekerjaan dengan manusia atau manusia dengan pekerjaan.

Menciptakan kondisi perusahaan sesuai dengan standar ISO 14001

(77)

(78)

Laporan Umum

BAB II

DESKRIPSI PROSES

2.1. Konsep Proses

2.1.1. Unit Ammonia

Proses pembuatan ammonia (NH3) yang telah banyak dikembangkan secara

komersial hingga saat ini adalah proses Haber-Bosch. Proses ini dikembangkan dari percobaan Le Chatelier yang mensintesis senyawa

hidrokarbon ringan dengan udara.

Pada prinsipnya berdasarkan proses Haber-Bosch reaksi pembentukan

NH3 tersebut adalah sebagai berikut :

N2(g) + 3 H2(g) ↔ 2 NH3(g) ∆H298 = -11040 cal/mol

Dengan katalis oksida besi serta penambahan Al2O3 dan K2O sebagai promotor.

Pengaturan konversi reaksi dalam proses pembentukan NH3 dapat dilakukan

dengan pengaturan suhu dan tekanan reaktor karena reaksinya merupakan reaksi kesetimbangan.

(79)

Kondisi operasi reaksi sintesa berlangsung pada temperature 1700C dan tekanan 186 kg/cm2 agar bahan baku yang berupa gas dapat saling bereaksi dan

dipertahankan agar kecepatan reaksinya tinggi.

Dari persamaan reaksi diatas diperoleh bahwa untuk membentuk 1 mol gas ammonia dibutuhkan 0.5 mol gas N2 dan 1.5 mol gas H2 (dengan perbandingan

mol H2/N2 = 3). Pada kenyataannya untuk memperoleh kecepatan reaksi tertinggi

diperoleh pada rasio H2/N2 sedikit dibawah 3, yaitu antara 2.7-2.9. hal ini

17

(80)

Laporan Umum

dikarenakan difusi nitrogen ke dalam katalis lebih lambat dibandingkan hidrogen

sehingga N2 dibuat sedikit berlebih.

Dewasa ini proses yang lebih diminati adalah proses yang beroperasi pada

tekanan menengah dengan beban resirkulasi yang besar. Hal ini tak lepas dari

kenyataan mahalnya biaya operasi dengan tekanan tinggi..

Unit urea

Dasar Reaksi

Proses pembuatan Urea (NH2CONH2) didasarkan pada reaksi penguraian

Ammonium Karbamat (NH2COONH4). Ammonium karbamat dibuat dari

Ammonium dan Karbon dioksida menurut reaksi berikut (Parikesit, 1990) :

(81)

Reaksi ini merupakan reaksi ini merupakan reaksi eksotermis yang berlangsung cepat (mengeluarkan panas dan kesetimbangan karbamat cepat tercapai). Reaksi penguraian Ammonium Karbamat bersifat sedikit endotermis (membutuhkan panas) dan berlangsung lebih lambat.

(2) NH2COONH4 ↔ NH2CONH2 + H2O ∆H298 = 3,6 kkal / mol.

Panas yang dibutuhkan reaksi (2) dapat dipenuhi dari sebagian panas yang yang dihasilkan reaksi (1).

Selama pembentukan Urea, Biuret sebagai hasil samping terjadi menurut reaksi sebagai berikut :

(3) 2NH2CONH2 ↔ NH2CONHCONH2 + NH3 ∆H298 = 4,28 kkal/mol

Reaksi ini berlangsung lambat dan memerlukan panas (endotermis). Dari persamaan reaksi tersebut jelas bahwa biuret cenderung terjadi pada konsentrasi

18

(82)

Laporan Umum

urea yang tinggi, konsentrasi NH3 rendah, dan suhu tinggi. Biuret tidak diinginkan

karena merupakan racun bagi tanaman.

Reaksi pembentukan Urea disebut juga reaksi penarikan air (dehidrasi), hanya berlangsung pada fasa cair. Reaksi ini tidak berlangsung dengan sempurna (40-60 %) sehingga harus diikuti dengan pemisahan zat-zat yang tidak atau belum bereaksi. Tekanan reaksi yang tinggi menjamin agar sistem tetap berupa cairan.

Pada proses Stamicarbon Total Recycle CO2 Stripping yang dipakai di pupuk

Kaltim 2 menggunakan kondisi operasi sebagai berikut : tekanan = 145 kg/cm2; suhu 183 0 C; dan ratio NH3/CO2 = 3,1.

2.2. Diagram Alir Proses

(Terlampir)

2.3. Langkah Proses

2.3.1. Unit Ammonia

Di PT. Pupuk Kalimantan Timur, sumber H2-nya berasal dari gas alam

(83)

tahap sebagai berikut :

Pemurnian gas alam yang meliputi proses menghilangkan bahan padat, cairan, senyawa sulfur (S) dan senyawa lain yang meracuni katalis.

Pembentukan gas sintesis pada Primary dan Secondary Reformer serta pengubahan CO menjadi CO2 di H.T.S dan L.T.S Converter.

Pemurnian gas sintesis yang meliputi pemisahan CO2 dan pelepasan di CO2

Removal dan pengubahan sisa CO dan CO2 menjadi CH4 di Methanator.

Sintesis NH3 yang meliputi kompresi gas sintesis sampai pada tekanan operasi

serta reaksi gas H2 dan Nitrogen (N2) menjadi NH3 di Synthesis Converter.

19

(84)

Laporan Umum

5. Pemisahan produk NH3 dari gas sintesis dalam refrigerant system.

2.3.1.1. Pemurnian Gas Alam

Gas alam umpan masuk unit NH3 melalui Knock Out Drum (120-F) untuk

memisahkan cairan dan padatan yang tersuspensi dalam aliran gas. Aliran gas alam dari K.O Drum dibagi menjadi dua yaitu sebagai gas proses dan gas bahan pembakar (fuel gas). Gas proses dicampur dengan recycle gas dari discharge pertama synthesis gas compressor dan H2 produk HRU yang kaya dengan H2.

Penambahan H2 ini dimaksudkan untuk mengubah H2S pada ikatan RSH menjadi

senyawa anorganik Gas ini dimasukkan ke Desulfurizer (120-DA/DB) yang berisi katalis ZnO. Katalis ini berfungsi cukup efektif pada suhu antara 360-400 0C, oleh karena itu gas proses perlu dipanaskan terlebih dahulu sampai suhu 3980C di seksi primary reformer.

Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

RSH (g) + H2 RH(g) + H2S(g)

H2S(g) + ZnO ZnS + H2O(g)

Diharapkan gas yang keluar dari desulfurizer mengandung kurang dari 0,5

ppm S. Kandungan S yang keluar desulfurizer semakin tinggi jika katalis telah sebagian menjadi ZnS atau temperatur masuk reaktor terlalu rendah.

(85)

Pembentukan gas sintesis dilakukan dalam dua tahap, yang pertama di

Primary Reformer dan yang kedua di Secondary Reformer. Gas sintesis ini

terbentuk dari gas alam dan steam dengan reaksi sebagai berikut :

CH4 + H2O CO + 3H2 H298 = 49271 cal/mol (1) CO + H2O CO2+ H2 H298 = -9838 cal/mol (2) 20

(86)

Laporan Umum

Reaksi 1 disebut reaksi Methane (CH4) Steam Reforming Reaction yang sangat

endotermis, sedangkan reaksi ke 2 disebut water-gas shift reaction. Untuk memenuhi kebutuhan panas reaksi 1 dilakukan pembakaran gas alam di area

Radiant Furnace.

Flue Gas Arch Burner dengan dibantu oleh Tunnel Burner dimanfaatkan

untuk:

Memanaskan campuran umpan Primary Reformer.

Memanaskan steam dan udara ke Secondary Reformer.

Memanaskan umpan gas ke Desulfurizer.

Menghasilkan superheated steam.

Menghasilkan steam HP(H.P Steam WHB)

Menghasilkan steam LP(L.P Steam WHB)

Memanaskan bahan bakar.

Flue gas meninggalkan seksi konveksi pada suhu 288 0C dengan dihisap ID fan (101-BJ) dan flue gas Auxilary Boiler untuk pembangkit steam HP.

(87)

Temperatur gas proses keluar dari Primary Reformer 796-835 0C dengan kandungan CH4 9-12,5% dry gas . Gas dari Primary Reformer masuk ke dalam

Secondary Reformer setelah sebelumnya dicampur dengan udara dan steam yang

telah dipanaskan sampai suhu 496°C. Campuran gas ini mengalir ke bawah melalui katalis Ni.

Tujuan gas direaksikan di Secondary Reformer adalah sebagai berikut :

Untuk mendapatkan gas N2 yang diperlukan dalam pembuatan gas sintesis.

Menurunkan kandungan CH4 di gas menjadi sekitar 0,3 % mol.

21

(88)

Laporan Umum

Panas yang dibutuhkan dalam Secondary Reformer ini diperoleh dari reaksi sebagai berikut :

2 H2(g) + O2(g) 2 H2O(g) H298= -115596 kcal/mol

Banyaknya H2 yang bereaksi dibatasi oleh kebutuhan N2, H2/N2 = 3/1. Reaksi

diatas sangat eksotermis, panas yang keluar dimanfaatkan untuk mereaksikan sisa CH4 sehingga reaksi reforming menjadi sempurna serta memproduksi steam

tekanan tinggi pada 101-C dan 102-C. Gas yang keluar dari Secondary Reformer bersuhu 978,3°C.

Gas yang keluar dari Secondary Reformer mengandung sejumlah karbon

monoksida yang akan diubah menjadi karbondioksida di Shift Converter. Reaksi shift merupakan reaksi eksotermis sehingga suhu operasi dibuat rendah dengan operasi sebagai berikut:

CO(g) + H2O(g) ↔ CO2(g) + H2(g)

Berdasarkan pertimbangan secara teknis dan ekonomis maka reaksi shift dijalankan dengan 2 tahap, yaitu High Temperature Shift (HTS) dan Low

Temperature Shift (LTS).

High Temperature Shift (104-DA)

Katalis yang digunakan pada HTS adalah Iron oxide (Fe2O3). Campuran

gas-steam process masuk ke bed katalis HTS pada suhu antara 350 – 371°C, dimana sebagian besar CO yang keluar dari secondary reformer akan diubah

(89)

22

(90)

Laporan Umum

menjadi CO2. Karena reaksinya eksotermis maka suhu keluar HTS akan naik

menjadi 420 – 438 0C dan CO yang lolos antara 2.5 – 3.5 % mol dry gas.

Untuk mencapai konversi CO yang diinginkan ada 2 variabel yang perlu

diperhatikan, yaitu suhu dan steam gas ratio masuk bed. Pada katalis baru untuk memperoleh konversi yang cukup baik, suhu masuk bed dijaga rendah, tetapi harus diatas titik kondensasi steam. Kenaikan suhu akan membuat kesetimbagan bergeser ke kiri sehingga CO yang lolos semakin besar, tetapi dari segi kinetika akan mempercepat laju reaksi sehingga mendekati konversi CO pada kondisi kesetimbangan. Bila menaikkan aliran steam, rasio steam gas masuk bed bertambah sehingga memperbesar konversi CO.

Low Temperature Shift (104-DB)

Jenis katalis yang digunakan pada LTS ini adalah Copper oxide, karena katalis ini sangat sensitif terhadap senyawa sulphur. Oleh karena itu katalis ini dilengkapi dengan ZnO. Di LTS, sisa CO yang lolos dari HTS akan dikonversikan menjadi CO2 pada suhu yang lebih rendah yaitu suhu masuk bed pada 200–235°C.

Pengaruh suhu dan rasio steam-gas masuk bed terhadap konversi CO sama dengan di HTS.

2.3.1.3. Pemisahan dan Pemurnian Gas Sintesis

CO2 Removal

(91)

pelepasan CO2 di menara stripper dengan menggunakan larutan benfield sebagai

23

(92)

Laporan Umum

penyerap. Benfield Process menggunakan ACT-1 sebagai activator dan vanadium sebagai pelindung terhadap korosi.

Gas sintesa dari LTS didinginkan pada 5 heat exchanger sehingga suhunya turun lalu masuk melalui inlet Gas Sparger dan mengalir ke atas melalui bed yang terbawah. Gas dikontakkan dengan sebagian besar larutan yang telah diregenerasi

(semi lean) melalui bed-bed. Pada kontak pertama ini sebagian besar CO2 diserap

oleh larutan benfield. Pada kontak yang kedua, sebagian besar sisa CO2 diserap

lean solution. Di bagian ini gas yang meninggalkan bagian terbawah diserap oleh

larutan lean solution yang telah diregenerasi pada bagian atas packed absorber.

Reaksi absorbsi eksotermis yang terjadi adalah sebagai berikut :

CO2 + H2O + K2CO3 2 KHCO3

Sedangkan mekanisme reaksi penyerapan CO2 dengan larutan Benfield akan

terjadi seperti di bawah ini :

2 -+ OH -CO3 (l) + H2O(l) HCO3

(93)

CO2(g) + OH-(l) HCO3 -CO2(g) 2 -+ CO3 (l) + H2O(l) 2 HCO3

Pada tekanan tinggi reaksi (3) akan semakin baik, ini berarti makin banyak CO2

yang terlarut. Sebaliknya pada tekanan rendah kesetimbangan reaksi (3) akan bergeser ke kiri mengakibatkan CO2 akan terlepas dari HCO3 (1). Dengan prinsip

thermodinamika ini maka proses penyerapan dilakukan pada tekanan tinggi (29 kg/cm2) serta suhu rendah (70°C). Sedangkan pada proses pelepasan CO2

dilakukan pada tekanan rendah (0,5-2 kg/cm2) dan suhu tinggi (100-130°C).

(94)

(95)

Laporan Umum

Gas kemudian mengalir kontinyu ke atas pada suhu 70°C dan masuk kedalam Absorber Knock Out Drum 103-F untuk memisahkan larutan benfield yang masuk atau karena terbawa oleh aliran gas.

Larutan rich dari absorber dilewatkan melalui Hydraulic Turbine (107 JAHT/107 JBHT) untuk memanfaatkan tenaga sebelum dikirim ke stripper yang masuk dari atas melalui top bed untuk melepaskan CO2 sehingga tekanannya turun dari 28

kg/cm2 menjadi 6 kg/cm2. Larutan rich benfield ini diregenerasi dengan cara

flashing pada tekanan rendah (0,6 kg/cm2) masuk ke dalam Stripping Tower (102-E) pada suhu 109°C mengalir ke bawah melalui puncak bed yang berkontak dengan uap benfield panas yang mendapat panas dari reboiler (105-C) yang mengalir dari dasar menara sehingga CO2 akan terlepas. Larutan benfield yang

telah dilepas CO2 nya pada suhu 130°C tertampung di dasar menara dan

didinginkan melalui shell side exchanger (109-C) dan keluar pada suhu 70°C. Larutan benfield yang telah diregenerasi akan di transfer lagi ke absorber dengan menggunakan pompa 108-JA/JB/JC.

Uap dari stripper ini keluar pada temperatur 102°C dan tekanan 2,11 kg/cm2. Uap pertama didinginkan dengan 110-C adalah cooler type fin fan.

Exchanger ini terdiri dari 8 baris yang mengandung fine tube. Setiap baris

didinginkan oleh dua air fan, enam belas fan diputar oleh V-belts yang

dihubungkan ke electric motor. Pada operasi normal unit NH3 memproduksi CO2

lebih dari yang dibutuhkan oleh urea plant dan sisanya ini dikirim ke pabrik POPKA. CO2 yang mengalir ke Pabrik Urea didinginkan sampai suhu 40 °C oleh

CO2 Stripper Overhead Trim Cooler (107-C).

(96)

(97)

Laporan Umum

Komposisi gas keluar absorber 101-E :

CH4 = 0,38% Ar = 0,31% H2 = 73,40 % CO2 = 0,10 % CO = 0,31 % N2 = 25,50 %

Alat-alat yang digunakan di Unit Purification

CO2 Absorber (101-E) :

Berfungsi untuk memurnikan gas synthesa dengan jalan menyerap CO2 melalui

lautan benfield, karena CO2 dipakai untuk pembuatan urea.

(98)

K2CO3 = 25-30 % ACT-1 = 3-5 % V2O5 = 0,5-0,6 % Temperatur rendah = 70 0C Tekanan tinggi = 28 kg/cm2

Outlet design Absorber

= CO2 0,1 %

CO 0,31 %

Anti foaming

= Ucon 50 MB-5100 , 1-2 ppm

CO2 Stripper (102-E)

Berfungsi untuk melepas gas CO2 dari larutan benfield dengan menaikkan

temperature dan menurunkan tekanan. Penurunan tekanan dilakukan di Hydrolic

Turbine (107-HT) atau Valve Expantion. Kenaikan temperature karena adanya

26

(99)

(100)

Laporan Umum

kontak langsung dengan uap panas dari 111-C, 105-C, dan 106-C. Penguraian CO2 sebagian dilakukan di 132-F (Semi Lean Solution Flash Tank) dengan jalan

dihisap dengan steam ejector produk 111-C. Sisa benfield yang mengandung sedikit CO2 dipompa dengan 107-JA/JB dan masuk ke tengah-tengah CO2

Absorber untuk menyerap CO2 lagi. Gas CO2 dari Stripper setelah melalui

beberapa pendinginan dan separator dikirim ke urea plant. Methanator (106-D)

Senyawa oksida merupakan racun terhadap katalis NH3 Converter,

sehingga senyawa ini harus dihilangkan atau dikurangi sampai pada jumlah yang sangat kecil sekali.

Di dalam Methanator, senyawa CO dan CO2 yang terkandung di dalam gas sintesa

diubah dengan proses methanasi yaitu mereaksikan kedua senyawa

tersebut dengan H2 dengan menggunakan katalis Ni.

CO + 3H2 CH4 + H2O H = -49271 kal/mol CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O

(101)

H = -133485 kal/mol

Sintesa gas dengan kandungan CO 0,31 % dan CO2 0,1 % mol terlebih dahulu

dinaikkan sampai mencapai suhu reaksi 291 0C. Karena kedua reaksi diatas eksothermis dimana setiap 1 %mol CO akan menaikkan suhu 72 0C dan setiap 1% mol CO2 akan menaikkan suhu 61 0C maka gas keluar methanator akan naik

suhunya menjadi 319 0C, sedangkan CO dan CO2 yang lolos <10 ppm.

Efluent methanator memberikan panas ke HP boiler feed water di 114-C, ke LP Boiler Feed Water di 168-C dan Fresh Cooling System di 115-C.

27

(102)

N2

Ar

H2

CH4

Laporan Umum

Komposisi gas keluar methanator (106-D)

= 0,79 % = 0,31 % = 73,04 % = 25,84 %

Methanator (106-D) berisi katalis Nickel yang berfungsi untuk mengubah

sisa-sisa CO dan CO2 menjadi CH4. Karena CO dan CO2 dapat menjadi racun

pada katalis NH3 converter.

Syn Gas Separator (104-F) berfungsi untuk memisahkan condensate dengan syn gas outlet Methanator, setelah melalui beberapa pendinginan yaitu 114-C dengan

BFW 168-C dengan demin water, 115-C dengan FCW. Condensate tersebut dialirkan ke Condensate Stripper Utility Plant.

(103)

Gas sintesis akan dikonversikan menjadi NH3 pada tekanan dan suhu tinggi

melalui tahapan sebagai berikut :

Kompresi gas sintesis

Purified synthesis gas dikompresi di Centrifugal Compressor(103-J) yang

digerakan oleh Steam Turbine. Compressor terdiri dari dua Case dengan inter

cooling pada first case dan sebuah Recycle Wheel yang terpisah dari Casing

kedua. Penggerak kompresor adalah Extraction/Condensation Type Steam Turbine yang menggunakan High Pressure (HS) Steam dan sebagian exhaustnya

28

(104)

Laporan Umum

merupakan Medium Pressure (MS) Steam dan sisanya terkondensasi di condenser

103-JTC.

Purified synthesis gas, mengandung H2 dan N2 dengan perbandingan ratio 3:1

dikirim ke suction first case pada temperatur 4,4 0C setelah didinginkan di chiller 130 CA/CB dan tekanannya 26 kg/cm2. Gas dikompresi di first section LP case sampai 54,3 kg/cm2, temperatur 910C . kemudian didinginkan menjadi 39 0C dengan melewatkan secara seri kedalam tube side exchanger 136-C dan 170-C. Di 136-C panas yang dikandung syn gas diberikan ke aliran feed gas Methanator dan di 170-C ke fresh cooling system.

Air yang terkondensasi dipisahkan di KO Drum 142-F sebelum gas sintesis dikembalikan ke tahap kedua LP case. Pada stage ke dua ini sebelumnya di injeksikan gas H2 dari HRU. Selanjutnya gas ditekan sampai 92,9 kg/cm2g dan

didinginkan oleh air pendingin di 116-C dan NH3 refrigerant di 129-C sampai

suhu 7,5 0C, air yang terkondensasi dipisahkan di KO drum 105-F, setelah melalui pendinginan kemudian gas masuk ke dalam HP case (stage 3), gas sintesa

kemudian meninggalkan stage pada temperature 1130C, tekanan 182 kg/cm2 dan bergabung dengan effluent converter NH3 dari 121-C. Campuran gas didinginkan sampai suhu 420C di 124-C dengan air(FCW) dan kemudian masuk ke dalam

Unitized Exchanger Refrigeration 120-C untuk mengkondensasikan NH3 dengan

tingkat pendinginan dari 16,7 0C, -1,4 0C, -19,3 0C, dan –33,4 0C. Alat penukar panas ini juga merupakan pendinginan dari Efluent Converter NH3 melalui pertukaran panas dengan uap separasi NH3. Gas dari separator 106-F melewati bagian tengah pipa sedangkan effluent NH3 melalui bagian anulus dan gas

effluent ini didinginkan sampai –33,4 0C di Unitized Exchanger 120-C dan NH3 yang

(105)

(106)

Laporan Umum

terkondensasi dipisahkan di NH3 Separator 106-F. Gas dari 106-F dipanaskan sampai 29 0C oleh campuran gas dari 124-C dan kemudian ditekan di Syn Gas

Compressor sampai tekanan sintesis 180 kg/cm2g.

Synthesis Gas Konversi ke NH3

Reaksi sintesa yang dibantu oleh katalis dapat digambarkan oleh

persamaan reaksi sebagai berikut :

N2 + 3 H2 2 NH3 H = -11040 cal/mol

Ammonia Converter 105-D tipe fixed basket terdiri dari high pressure shell yang

mempunyai sebuah catalyst section dan heat exchanger. Catalys section adalah sebuah shell pada nozzle terletak disebuah annulus diantara keduanya.

Catalyst basket terdiri dari tiga bed multi promoted iron catalyst, semua katalis

dijaga pada temperature optimum untuk hasil yang maksimum, ketentuan ini dibuat dengan injeksi feed gas dingin sebagai Quench diantara ruang antar bed ke

bed. Catalyst bed disusun sedemikian rupa, dimana top bed mempunyai jumlah

katalis yang lebih kecil sebagai batas temperatur sebelum point Quench pertama. Karena derajat kenaikan temperature lebih kecil di bed berikut, ukuran bed berturut-turut lebih besar sampai ke dasar.

Diatas Catalyst Basket dipasang Interchanger 122-C sebagai pre heater inlet gas yang bertemu dengan gas panas yang telah bereaksi dari katalis bed terakhir. Pipa

by pass dipasang untuk tujuan memasukkan feed gas tanpa pre heating dan untuk

(107)

Inlet manifold untuk Ammonia Converter 105-D dibagi dalam 5 cabang. Tiga

cabang adalah Quench aliran gas dingin masuk ke vessel melalui distributor

30

(108)

Laporan Umum

diatas setiap bed. Aliran Quench digunakan untuk mengontrol temperatur catalys

bed.

Feed gas pada temperature 1280C memasuki bagian bawah 105-D dan alirannya ke atas melewati ruang annulus ke shell side dari Inter changer 122-C. Aliran memberikan media pendingin untuk tekanan shell, sehingga menerima panas sebelum masuk ke inter changer. Flow memasuki shell inter changer dipanaskan ke 385 0C oleh permukaan panas dengan aliran yang panas dari bagian bawah bed catalys, dan aliran turun ke bawah melewati catalyst bed. Reaksi pembentukan NH3 adalah eksotermis, oleh karena itu temperatur meninggalkan bed I kira-kira

5380C. Quench gas pendingin dicampurkan ke aliran yang memasuki bed II, mengurangi temperature outlet ke 524 0C dan mengurangi pula NH3 content pada

aliran. Sedangkan untuk mengontrol suhu masuk bed III menggunakan Heat

Exchanger dengan melewatkan fuel gas sebagai pendingin. Aliran bed terakhir

mengandung kira-kira 17 % mol NH3, ke atas lewat pipa bagian tengah Converter

dan melalui tube dari Interchanger 122-C, memberikan panas pada aliran gas masuk. Gas ini meninggalkan Vessel pada temperatur 3490C.

Aliran selanjutnya, dibantu didinginkan oleh aliran seri yang melewati bagian

tube dari Exchanger 121-C. Kedua Exchanger konvensional ini mempunyai tipe shell and tube. Dalam 123-C aliran dari Converter didinginkan ke 1410C oleh pertukaran panas dengan BFW system bertekanan tinggi. Didalam 121-C aliran gas didinginkan ke 550C oleh pertukaran panas dengan gas Ammonia Converter. Dari 121-C aliran bergabung dengan make-up dari discharge HP case

103-J memasuki 124-C.

31

(109)

(110)

Laporan Umum

Sebagian kecil aliran Ammonia Converter yang meninggalkan shell side

121-C adalah ekstraksi oleh purge gas. Kontinyu aliran purge gas ini bermaksud mengontrol konsentrasi inert dari synthesis gas. Komponen yang tidak bereaksi adalah CH4 dan Argon(Ar). Bila konsentrasi dari inert naik dari yang diijinkan,

secara efektif tekanan synthesis akan naik, akibatnya konversi pembentukan

synthesis gas ke NH3 akan lebih rendah. NH3 content dari aliran purge gas

didinginkan ke 230C oleh gas yang melewati exchanger 139-C dan 125-C. Didalam 139-C purge gas yang panas memberikan panasnya pada aliran purge

gas yang dingin dari 108-F. Di 125-C purge gas didinginkan oleh pertukaran

panas dari Ammonia Refrigerant System. Aliran gas yang tidak terkondensasi dikirim ke HRU sebagai flash gas.

NH3 cair dari synthesis gas dalam Ammonia Separator 106-F dan Purge Gas

Separator 108-F, didinginkan menjadi -12,2 0C dan 180 kg/cm2. Oleh karena itu kandungan yang diserap adalah pelepasan dari cairan yang dibebaskan pada dorongan tekanan bagian bawah level. Hal ini disempurnakan oleh flashing pertama cairan masuk ke Ammonia Let Down Drum 107-F, tekanan dikontrol pada 18 kg/cm2, kemudian mengirim cairan memasuki Ammonia Refrigerant System

Flash Drum 110-F (7,9 kg/cm2) dan atau 112-F(0,05 kg/cm2). Pemurnian cairan produk adalah mengambil dari Ammonia Refrigerant System.

2.3.1.5. Ammonia Refrigeration

Empat tingkat ammonia refrigeration dilengkapi dengan pendingin untuk inter

stage syn gas compressor dan kondensasi NH3 di syn loop. Empat level pada

refrigerasi masing-masing pada temperature 16,7 0C, -1,4 0C, -19,3 0C, dan –33,4

0_{C. Refrigerant 32ystem terdiri dari dua hal, Centrifugal Compressor dengan Inter}

(111)

(112)

Laporan Umum

Cooler yang digerakkan oleh sebuah Turbine Condensing, sebuah Refrigerant Condenser, sebuah Refrigerant Receiver, Evaporator dan empat Flash Drum.

Hal pertama pada Ammonia Refrigeration Compressor 105-J terdapat

Primary Suction Side, Stream Suction dan Single Discharge. Evaporator dari

tingkat ke empat Flash Drum 112-F pada temperature –33,4 0C dan tekanan 0,05 kg/cm2 masuk ke suction pertama. Ini dikompresi dengan tiga tingkat kemudian dihubungkan ke bagian dalam oleh aliran vapor dari tingkat ke tiga Flush Drum

111-F pada temperature –19,3 0C dan tekanan 1,1 kg/cm2. Aliran gabungan selanjutnya dikompresi dalam tiga tingkat dan dischargenya masuk ke bagian

Shell Side Inter Cooler 167-C pada temperature 690C dan tekanan 3,5 kg/cm2. Inter cooler 167-C adalah konvensional dengan type Sheel and Tube

Exchanger dimana panas kompresi diberikan pada fresh water cooling system.

Aliran vapor meninggalkan 167-C pada temperature 380C dan digabungkan dengan 80C vapor dari stage kedua Flash Drum 141-F. Aliran gabungan pada temperature 17,8 0C masuk ke suction pertama dari tingkat kedua. Aliran ini melewati tiga tingkat kompresi dan dischargenya menuju bagian Shell Side Inter

Cooler 128-C pada temperature 840C dan tekanan 8,0 kg/cm2.

Inter cooler 128-C adalah Conventional Shell and Tube Exchanger dimana panas

kompresi diberikan pada sea water cooling system. Aliran uap yang meninggalkan 128-C digabungkan dengan vapor temperature 20,60C dari tingkat pertama Flash

Drum 110-F.

(113)

Compressor suction kedua, di kompresi dalam tiga tingkat dan dischargenya

menuju bagian shell side pada amonia. Refrigerant Condenser 127-CA dan CB

33

(114)

Laporan Umum

pada temperature 92,7 0C dan tekanan 15,4 kg/cm2. Condenser 127-CA dan CB adalah Convensional Shell and Tube Exchanger dimana panas akhir dikompresi diberikan sea water cooling system. Condenser pada masing-masing shell yang mengalir ke Ammonia Refrigerant Receiver 109-F pada temperatur 380C yang tidak terkondensasi masuk 127-CA/CB di vent manual masuk ke Exchanger, cairan mengalir ke 109-F. Cairan NH3 yang disimpan dalam Receiver 109-F

dikirim sebagai hasil NH3 panas oleh pompa 123-J/JA dan sebagian mengalir ke

stage 1 Flush drum 110-F sebagai make up refrigerant yang selanjutnya menjadi NH3 dingin untuk dikirim ke storage dengan pompa 110-J/JA.

Injeksi NH3 dari pompa 120-J masuk pada line discharge case pertama pada Syn

Gas Compressor 103-J dan akan tergabung dengan air system membentuk solution aqua. Penurunan pendinginan water vapor ini agar aliran gas dapat

didinginkan ke 80C sebelum masuk pada Second Case Compressor 103-J.

Vapor dari 109-F mengalir melewati bagian Shell Side Exchanger 126-C dimana

disini didinginkan sampai –9,4 0C untuk recovery NH3. Yang tidak terkondensasi

dilepaskan ke fuel gas sistem.

Hasil NH3 cair dalam synthesis loop dikirim dari Ammonia Let Down Drum 110-F

masuk ke tingkat pertama dari keempat Flash Drum 110-F dan 112-F. kelebihan cairan ditampung di Refrigerant Receiver 109-F, di flash dan dikirim ke110-F. Kelebihan cairan dalam 110-F, 141-F di let down keberikutnya masuk ke bagian

vessel tekanan yang lebih rendah, kelebihan cairan mengalir masuk

Flash Drum tingkat empat 112-F dan ditarik kembali sebagai produk. Cairan NH3

dalam setiap Flash Drum akan menguap. Dalam panas penguapan sirkulasi sesuai dengan campuran uap dan cairan yang kembali ke Flash Drum. Vapor yang di

34

(115)

(116)

Laporan Umum

flash pada setiap drum di kompresi oleh Compressor 105-J, dikondensasikan

dalam Exchanger 127-CA/CB dan ditampung dalam Refrigerant Receiver 109-F Alat-alat utama yang digunakan :

Ammonia Converter (105-D)

Berisi katalis Iron yang berfungsi untuk mereaksikan N2 dengan H2 menjadi NH3.

Gas sebelum masuk Converter dikompresikan sampai tekanan 187,9

kg/cm2, dan suhu reaksi 128,1 0C.

Konversi gas synthesa menjadi NH3 hanya sekitar 16-17 %, oleh karena itu gas

disirkulasikan kembali.

Ammonia Refrigerant.

Berfungsi untuk mendinginkan gas outlet ammonia converter (105-D) agar

kondensasi gas hasil reaksi dapat dipisahkan dengan gas synthesa yang belum menjadi NH3 dan pemurnian dengan menurunkan tekanan di 106-F. Amonia

Letdown Drum 107-F untuk melepaskan gas-gas terlarut dalam NH3.

Flash Drum

Terdiri dari 4 tingkat Flush Drum yang berfungsi secara seri sebagai berikut :

(117)

141-F beropersi pada tekanan 4,3 kg/cm2g, temperatur -1,4 0C

111-F beropersi pada tekanan 2,1 kg/cm2g, temperature –19,3 0C

112-F beropersi pada tekanan 0,04 kg/cm2g, temperature -33,4 0C

Purge Gas Separator (108-F)

Berfungsi untuk memisahkan gas-gas sisa (CH4, Ar) agar dapat dikontrol

kemurnian NH3 product. Gas-gas sisa dari 108-F, 126-C Flash Chiller dikirim

35

(118)

Laporan Umum

ke HRU untuk diambil NH3 yang terikut. H2 dan N2 akan dimanfaatkan lagi

sebagai umpan di syn loop dan CH4 untuk fuel di reformer.

Syn Gas Compressor (103-J)

Berfungsi untuk menaikkan tekanan gas sintesa outlet Methanator dari 27 kg/cm2 menjadi 189 kg/cm2, agar dapat direaksikan di NH3 Converter 105-D. Syn Gas

Compressor digerakkan Steam Turbine yang bertekanan 102 kg/cm2 dengan

system extraction condensing. Extraction steam yang dihasilkan bertekanan 42,2 kg/cm2.

NH3 Refrigerant Compressor (105-J)

Berfungsi untuk mempertahankan tekanan design di flash drum sehingga dapat terjadi penguapan NH3 liquid di dalam Flash Drum. Compressor ini digerakkan

oleh Steam Turbine jenis condensing dengan menggunakan steam 42,2 kg/cm2. Uap ammonia discharge compressor dikondensasikan di NH3

Refrigerant Condenser 127-CA/CB dengan memakai pendingin sea water, hasil

kondensasi lalu ditampung di Refrigerant Receiver 109-F dan dikirim ke urea

plant dengan pompa 123-J/JA, sedangkan inert gasnya dialirkan ke 126-C untuk

didinginkan lagi memakai Ammonia Refrigerant di 126-C, dimana furge gas nya dikirim ke HRU.

2.3.1.6. Hydrogen Recovery Unit.

(119)

Unit ini merupakan unit untuk mengambil kembali gas H2 dari purge gas

dan flash gas dari unit Ammonia Kaltim-1, Kaltim-3, Kaltim-4 . Purge gas pada tekanan 75 kg/cm2 dan temperatur –250C dipanaskan di 3-E-101 menggunakan pemanas air dari Make-up Vessel 3-V-102 setelah melalui pompa 3-P-101-A/B.

36

(120)

Laporan Umum

Sebagian air dari pompa ini dialirkan kembali ke V-102 dan sebagian lagi ke 3-E-101 tersebut untuk selanjutnya digunakan sebagai penyerap pada menara 3-C-101. Flash gas pada tekanan 6-7 kg/cm2g dialirkan ke separator 3-S-101, gasnya ditekan di kompresor 3-K-101 sampai 75 kg/cm2g kemudian didinginkan di E-151/152 menggunakan fan selanjutnya dialirkan ke menara Absorbsi Ammonia 3-C-101 pada temperatur 380C.

Di absorber 3-C-101 NH3 diserap oleh air. Cairan dari dasar menara pada suhu 720C

dipanaskan sampai suhu 1290C di 3-E-102, selanjutnya dialirkan ke menara stripper 3-C-102 yang beroperasi pada tekanan 26 kg/cm2. Di menara ini NH3 diuapkan,

sedangkan gas yang keluar dari puncak menara didinginkan di 3-E-104A. NH3 yang

mengembun dipisahkan di Reflux Accumulator V-103, selanjutnya dipompa oleh 3-P-102A/B sebagian dikembalikan ke bagian atas menara 3-C-102, dan sebagian lagi dialirkan sebagai NH3 produk cair. Cairan yang keluar dari dasar menara Stripper

3-C-102 yang mengandung kira-kira 1% NH3 dialirkan kembali ke Reboiler 3-E-103

(dipanasi oleh HP steam) sehingga NH3 terlepas dan dikembalikan lagi ke bagian

bawah menara Stripper, sedangkan cairan dari Reboiler dialirkan sebagai pemanas di 3-E-102 dan selanjutnya dialirkan ke Make-up Vessel 3-V-102. Gas dari puncak menara Absorber 3-C-101 dialirkan ke Adsorber 3-V-101 A/B yang beroperasi bergantian. Di Vessel ini NH3 dan air yang terbawa oleh gas diambil pada saat

3-V-101 A bekerja (T rendah P tinggi) Vessel 3-V-3-V-101B diregenerasi pada suhu tinggi dan tekanan rendah dimana NH3 dan air dilepaskan. Tiap-tiap proses berjalan selama 6

jam. Perpindahan dari fasa regenerasi ke fasa aktif disebut charge over yang

berlangsung selama 3,5 jam. Gas yang keluar dari 3-V-101 A/B dialirkan ke Cold Box untuk

37

(121)

Laporan Umum

mendinginkan dan mengembunkan gas. Gas pada suhu 290C didinginkan di 3-E-201A oleh gas dingin sehingga suhunya mencapai –180C dan didinginkan lagi di 3-E-201C sampai suhu –141 0C selanjutnya didinginkan di 3-E-201B sehingga mencapai –1780C. Pendinginan ini menyebabkan terjadinya pengembunan dan gas selnjutnya dialirkan ke Separator 3-V-201. Cairan dari 3-V-201 yang mengandung CH4 dialirkan ke 3-V-202 dan selanjutnya gas serta cairan dari 3-V-202 digunakan

sebagai pendingin di 3-E-201 A/B dan keluar sebagai fuel gas. Dengan Thompson

effect gas yang telah didinginkan pada tekanan 75 kg/cm2, tekanannya diturunkan ke 5 kg/cm2 sehingga temperaturnya turun ke –1830C.

Gas dari bagian atas 3-V-201 juga dialirkan ke 3-E-201A/B sebagi pendingin suhunya naik menjadi 290C sebagai gas H2. Gas ini selanjutnya dikirim ke suction

compressor gas sintesis 103-J pada stage dua di Pabrik Ammonia Kaltim-2

maupun di Kaltim-1 dan Kaltim-3.

Hydrogen Recovery Unit II (HRU Membran)

Unit ini merupakan unit pengambilan gas H2 dari purge gas dan flash gas

dari Pabrik Ammonia Kaltim-2.

Secara umum unit ini dibagi menjadi 2 bagian :

Bagian Pre-Treatment

Bagian Separator Membran Uraian Proses:

(122)

NH3 yang terdapat dalam purge gas diserap dengan menggunakan

Absorber yang berupa HP Scrubber. Purge gas dari Pabrik Ammonia yang

bertekanan 170 kg/cm2 diumpankan ke HP Scrubber sedangkan air demin

38

(123)

Laporan Umum

dipompakan secara kontinyu ke bagian atas HP Scrubber sebagai penyerap NH3

di purge gas. Gas outlet HP Scrubber yang tidak terserap dikirim ke Separator untuk memisahkan H2 dari gas-gas lain. NH3 yang terikut merupakan racun

terhadap membran sehingga perlu dibatasi maksimum 5 ppm masuk ke Separator untuk mempertahankan life time membran. NH3 water sebagai hasil bawah HP

Scrubber yang mengandung NH3 dilewatkan melalui Stripper Interchanging

Stripping di menara Stripper dengan pemanas steam bertekanan 42,5 kg/cm2 yang

sekaligus berfungsi sebagai steam stripping. Untuk mengkondensasikan uap NH3

yang terbentuk sebagai outlet stripper digunakan FCW sebagai fasilitas pendingin pada sebuah Condensor dan dihasilkan cairan NH3 murni (99,59 %).

b. Separator Membran

Pada alat ini terjadi pemisahan H2 dari gas-gas lain. Produk atas HP Scrubber

tekanan 131 kg/cm yang mengandung H2 dimasukkan Separator. Pemisahan H2

dalam separator ini menggunakan teknologi membran 2 stage, yaitu MP Stage yang terdiri dari 9 buah membran separator dan LP Stage yang terdiri dari 6 buah membran separator. MP dan LP Stage ini tersusun seri dimana non permeate produk MP Stage merupakan gas umpan untuk LP Stage. LP stage menghasilkan hidrogen 91,4% tekanan 26 kg/cm2 selanjutnya dikirim ke suction LP syn gas kompresor sedangkan MP Stage menghasilkan H2 96 % tekanan 58 kg/cm2 yang

selanjutnya dikirim ke Suction MP Syngas Compressor. Separator ini dapat merecovery 92 % H2 feed gas membran, sedangkan off gas (non permeate

product) dikirim ke Reformer sebagai fuel gas.

(124)