Alat Industri Pupuk Urea
Alat Industri Pupuk Urea (Konsentrator dan Prilling Tower)(Konsentrator dan Prilling Tower)
Pada industri pupuk urea, rangkaian proses akhir setelah bahan baku NH
Pada industri pupuk urea, rangkaian proses akhir setelah bahan baku NH33 dan C dan C!! bereaksi bereaksi
dala" reaktor
dala" reaktor dan dan di"udi"urnikan dala" rnikan dala" unit puri#ikasunit puri#ikasi i adalah proses adalah proses kristkristalisaalisasi si "enggu"enggunakannakan konsentrator (kristalisator) dan proses pengubahan #ase urea "en$adi padatan berbentuk prill konsentrator (kristalisator) dan proses pengubahan #ase urea "en$adi padatan berbentuk prill (seperti keping tablet)% &angkaian proses akhir ini sangatlah penting karena pengaruhn'a sangat (seperti keping tablet)% &angkaian proses akhir ini sangatlah penting karena pengaruhn'a sangat besar terhadap $u"lah akhir produk 'ang dihasilkan serta ke"urnian produkn'a%
besar terhadap $u"lah akhir produk 'ang dihasilkan serta ke"urnian produkn'a%
A%
A% KoKonsnsenentrtratator or
Konsen
Konsentratotrator r atau atau biasa disebut $uga biasa disebut $uga sebagasebagai i kriskristalitalisator adalah sator adalah alat 'ang alat 'ang ber#uber#ungsingsi untuk "eningkatk
untuk "eningkatkan an konsentkonsentrasi urea rasi urea dengan ara dengan ara "engkr"engkristalistalisasisasi i urea sehingga kadar urea sehingga kadar air 'ang terkandung di dala"n'a berkurang dan konsentrasi urea 'ang dihasilkan sekitar air 'ang terkandung di dala"n'a berkurang dan konsentrasi urea 'ang dihasilkan sekitar %*+%
%*+%
arutan urea 'ang diperoleh dari proses puri#ikasi dan reo-er' "e"iliki konsentrasi arutan urea 'ang diperoleh dari proses puri#ikasi dan reo-er' "e"iliki konsentrasi sekitar *.+% arutan ini selan$utn'a ditrans#er "enu$u kristalisator "elalui gas separator sekitar *.+% arutan ini selan$utn'a ditrans#er "enu$u kristalisator "elalui gas separator dan
dan padpada a krikristastalilisatsator or terter$ad$adi i proproses ses krikristastalislisasi asi untuntuk uk "en"enghasghasilkilkan an ureurea a dengdenganan konsentrasi %*+% Proses 'ang ter$adi pada kristalisator adalah pe"anasan pada tekanan konsentrasi %*+% Proses 'ang ter$adi pada kristalisator adalah pe"anasan pada tekanan rendah 'ang
rendah 'ang bertu$bertu$uan uan untuk "eningkatkuntuk "eningkatkan an e#ise#isiensi dan iensi dan "enur"enurunkan unkan te"pete"peraturraturn'a%n'a% leh karenan'a, digunakan alat -auu" e$etor untuk "enurunkan tekanan 'ang terdapat leh karenan'a, digunakan alat -auu" e$etor untuk "enurunkan tekanan 'ang terdapat dala"
dala" kristalisatorkristalisator%%
Konsentrator (kristalisator/r'stalli0er) 'ang terdapat di industri ukup beraga"% 1eara Konsentrator (kristalisator/r'stalli0er) 'ang terdapat di industri ukup beraga"% 1eara garis besar, alat kristalisator dibagi "en$adi !
garis besar, alat kristalisator dibagi "en$adi ! 'akni kristalisator "enggunakan irulating'akni kristalisator "enggunakan irulating "ag"a dan kristalisator tanpa irulating "ag"a%
"ag"a dan kristalisator tanpa irulating "ag"a% .% 2enis Cr'stalli0er dengan Cirulating ag"a .% 2enis Cr'stalli0er dengan Cirulating ag"a
a% 4ored Cirulating i5uid 6-aporator Cr'stalli0er a% 4ored Cirulating i5uid 6-aporator Cr'stalli0er Kris
Kristalitalisator $enis sator $enis ini ini "engk"engko"binaso"binasikan ikan antarantara a pendinpendinginan dan ginan dan e-apore-aporasi asi untuk untuk "enapai kondisi supersaturasi (larutan lewat $enuh)%
Pada ga"bar diatas terlihat bahwa u"pan berupa larutan induk terlebih dahulu dilewatkan "elalui sebuah Heat 67hangers untuk dipanaskan% Heat e7hangers tersebut berada didala" e-aporator% 8idala" e-aporator ter$adi #lash e-aporation 'aitu9 ter$adi pengurangan $u"lah atau kandungan pelarut dan ter$adi peningkatan kosentrasi 0at terlarut% 8i"ana pada saat itu $uga, keadaan 0at terlarut sudah lewat $enuh atau supersaturasi% arutan 'ang sudah berada pada keadaan lewat $enuh tersebut
dialirkan "enu$u badan r'stalli0er untuk diperoleh padatan berupa kristal% 8i"ana pada badan r'stalli0er terdapat "ekanis"e kristalisasi 'aitu nukleasi dan pertu"buhan kristal% Produk kristal dapat dia"bil sebagai hasil pada bagian bawah r'stalli0er, na"un tidak se"ua proses ber$alan se"purna atau dengan kata lain tidak se"ua airan induk berubah "en$adi padatan kristal% Karena itu ada proses penge"balian ke"bali hasil pipa sirkulasi (irulating pipe) atau proses re'le hasil kristaliasi% Terlihat bahwa u"pan dan a"puran u"pan dengan hasil 'ang "asih belu" padatan, dialirkan dengan paksa atau #ored irulation, serta adan'a Heat 67hangers dapat "e"buat kenaikan titik didih 'ang se"purna% Kenaikan titik didih pada Heat 67hangers pada 6-aporator untuk dapat "e"buat larutan "en$adi lewat $enuh berkisar antara 3 : .;;4 untuk sekali lewat% <ila kenaikan titid didih 'ang diharapkan untuk "endapatkan kristal 'ang baik tidak sesuai, "aka dapat digunakan beberapa e-aporator untuk "enaikan titik didih, di"ana kosentrasi 0at terlarut akan "eningkat $uga% Karena "engalir seara paksa "enggunakan po"pa, "aka keepatan aliran ukup tinggi, sehingga akan "engakibatkan ketinggian per"ukaan larutan pada r'stalli0er tidak tetap atau naik turun% U"u"n'a r'stalli0er $enis ini dibangun dengan dia"eter ! #eet atau pada skala industri sekitar = #eet atau lebih%
b% 8ra#t Tube <a##le (8T<) C'rstalli0er
8ra#t tube ba##le (8T<) r'stalli0ers atau plat buang/tabung isap kristalisasi "erupakan salah satu dari beberapa $enis alat kristalisator 'ang didasarkan pada pe"isahan debu/uap dari bahan "elalui #ase lewat > $enuh 'ang ditingkatkan sehingga diperoleh kristal : kristal 'ang besar% Alat ini dilengkapi dengan tabung $un$ut #ungsi sekat untuk "engendalikan sirkulasi "ag"a dan dilengkapi pula oleh alat penggerak (argitator)% ?a"bar dari alat ini 9
Proses ker$a 8ra#t Tube <a##le (8T<) Cr'stalli0ers dapat dibedakan "en$adi dua bagian%<agian perta"a adalah proses kristalisasi dan bagian kedua adalah proses klari#ikasi% Pada bagian kristalisasi, bahan sa"ple dan airan induk ("other li5uid) di"asukkan kedala" tangki 8T< Cr'stalli0ers "elalui sebuah pipa 1uperheated 1olution 4ro" Hearter and &eirulation Pu"p, ko"ponen ini akan "endorong bahan naik ke atas dala" 8ra#t Tube (suatu tabung isap)% 8idala" tabung isap bahan akan tera"pur dan "engala"i sirkulasi dengan bantuan Agitator (pe"utar/pengaduk) 'ang berada di dala" tangki bagian bawah, Kedua bahan ini akan "e"bentuk "ag"a
"elalui #ase lewat>$enuh 'ang ditingkatkan% ag"a 'ang terbentuk akan "engala"i perubahan densit' sehingga uap 'ang terkandung di dala"n'a akan terlepas keper"ukaan "ag"a "enu$u ke @apors 1eparation (pe"isahan uap)% ag"a 'ang "engala"i perubahan densit' akan "engala"i proses nukleasi (pe"bentukan inti
kristal), kristal 'ang terbentuk akibat proses nukleasi akan "engendap ke dasar larutan dan sebagian akan naik ke per"ukaan% Kristal 'ang "engendap akan "engala"i pe"isahan antara kristal halus dan kristal kasar pada settling 0one (0onapen'elesaian),
di"ana sebagian Kristal akan dikeluarkan dari dasar tangki dan selebihn'a di$adikan u"pan bersa"a airan induk untuk "elakukan proses sirkulasi guna "elarutkan partikel>partikel halus 'ang "asih "engendap% Pada bagian klari#ikasi akan ter$adi pe"isahan pada bentuk kristal, Kristal 'ang sesuai dengan keinginan akan dia"bil dan kristal 'ang belu" sesuai (ukurann'a besar/kasar) akan dike"balikan ke 0ona kristalisasi untuk proses lebih lan$ut%
% 4ored Cirulation <a##le 1ur#ae Cooled Cr'stalli0er
Cr'stalli0er $enis ini "enggunkan prinsip sirkulasi airan atau larutan induk, di"ana u"pan "aupun hasil kristaliasi akan "asuk kedala" 1heell and Tube Heat 67hangers untuk didinginkan% Perbedaan dengan $enis r'stalli0er lainn'a ialah karena pada saat dibadan r'stalli0er terbentuk a"puran kristal dan airan induk, "aka akan ter$adi tu"bukan antara airan dengan kristal sehingga suhu a"puran akan "eningkat, untuk "endinginkann'a diperlukan "ediu" pendingin% Cr'stalli0er ini "neggunakan prinsip pendinginan, karena kristalisasi dapat ter$adi "elalui pe"bekuan (solidi#iation)%
Pada ga"bar diatas, u"pan dan re'le kristalisasi bersa"a>sa"a "asuk kedala" "ediu" pendingin% Na"un ada kele"ahann'a 'aitu, pan$ang untuk pertukaran panas pada H6 dan keepatan u"pan serta re'le kristalisasi sangat di perhitungkan, sebab $ika ter$adi kesalahan penurunan suhu untuk dapat "elakukan kristalisasi pada proses pendinginan tidak berlangsung seara opti"al% leh karena itu, po"pa untuk sirkuasi sangat dikontrol dengan baik, karena po"pa itulah 'ang "eniptakan la$u alir disa"ping bukaan -al-e% Adan'a po"pa "en'ebabkan airan induk akan "engalir seara turbulen baik didala" H6 "aupun didala" badan Cr'stali0er, "aka akan
ter$adi sering tu"bukan untuk "enghasilkan kristal, di"ana terdapat sekat antara saluran Head H6 dengan u$ung keluaran airan induk% <ila kristal sudah terbentuk pada airan induk 'ang sudah lewat $enuh, "aka kristal akan turun karena adan'a ga'a
gra-itasi dan perbedaan "assa $enis% Kristal dariCr'stalli0er $enis ini berukuran besar antara 3; : .;; "esh%
d%1 6-aporati-e Cr'stalli0er
Cr'stalli0er ini diranang berdasarkan adan'a perbedaan suspensi 'ang "ulai terbentuk padaha"ber o# suspension% 8i"ana terdapat H6 eksternal 'ang bertu$uan untuk "e"buat keadaan lewat $enuh pada suhu supersaturasin'a%
Terlihat pada ga"bar, di"ana u"pan "asuk pada ?, karena dipo"pa u"pan akan bergerak seara paksa, "asuk kedala" e-aporator 'ang terdapat H6, airan u"pan tersebut "asuk kedala" <% 1ebelu" "asuk ke <, pada bagian A airan induk 'ang panas akan bera"pur dengan panas penguapan pada bagian <% a$u penguapan
tersebut harus dikontrol antara ker$a po"pa untuk "engalirkan airan induk dengan perubahan panas a"puran tersebut% Pada bagian < ter$adi proses pena"puran antara keadaan supersaturasi dengan kedaan penguapan, "aka sering ti"bul sale atau kerak gara", sehingga akan "engganggu proses sirkulasi dari aliran tersebut% 1ering kali diberikan bibit kristal pada bibit kristal untuk "e"perepat pe"bentukan kristal> kristal 'ang kita harapkan%
e% 1 1ur#ae Cooled Cr'stalli0er
Tidak $auh berbeda dengan 1 6-aporati-e Cr'stalli0er, han'a sa$a airan induk didinginkan terlebih dahulu sebelu" "asuk kedala" r'stalli0er% ainn'a sa"a dengan $enisr'stalli0er 1 6C%
#% Cr'stal @au" Cr'stalli0er
Prinsip ker$a dari Cr'talli0er $enis ini adalah 9 4eed dia"pur dengan airan 'ang dire'le dipo"pa keruang penguap untuk diuapkan seara adiabati sehingga ter$adilarutan lewat $enuh% arutan tersebut "engalir "elalui pipa ketangki kristalisasi sehingga terbentuk kristal di dala" tangki kristalisasi, ke"udian kristal dikeluarkan "elalui dishargen'a danairann'a dire'le%8engan alat ini ukuran kristal 'ang diinginkan dapat diatur dengan "engatur keepatan po"pa sirkulasi% Kalau sirkulasin'ala"bat "aka kristal 'ang keil>keil pun akan larut "engendap%
!% 2enis Cr'stalli0er Tanpa Cirulating ag"a a% 2aketed Pipe 1raped Cr'stalli0er
Cr'stalli0er $enis ini berbentuk balok 'ang pan$ang, di"ana didala"n'a terdapat piringan 'ang berlekuk>lekuk 'ang dapat berputar karena adan'a poros pada u$ungn'a% Alat ini "u"n'a dibuat dari dengan pipa dala" : .! inhi sebagai dia"eter dan pan$angn'a sekitar !; : =; #eet, 'ang disusun seri dala" sa"bungan dengan 3 buah atau lebih% Piringan 'ang berlekuk tersebut dina"akan dengan 1raper <lades 'ang berputar dengan keepatan .B sa"pai 3; rp"% 1uhu operasi 'ang dapat di$alankan sekitar >*B sa"pai .;;;4 dan dapat $uga digunakan pada airan 'ang "e"iliki -iskositas lebih dari .;;;; p%
Prinsip ker$an'a ialah plug #low, di"ana airan induk "asuk dari bagian atas sa"ping kanan, la"a kela"aan akan "e"bentuk kristal didala" pipa tersebut dan kristal akan "engendap dibawah dan "ene"pel didinding pipa, 'ang nantin'a saper blades akan "enga"bil kristal>kristal tersebut% Ukuran kristal 'ang dihasilkan akan seraga", u"u"n'a besar>besar%
b% <ath 1tirred Tank ith Internal Cooling Coil
Cr'stalli0er $enis ini dapat di-ariasikan teruta"a pada bagian badan r'stalli0er 'ang dapat digunakan pengaduk atau tanpa pengaduk% U"u"n'a bila dilengkapi dengan pengaduk waktu 'ang diperlukan untuk "enghasilkan kristal akan lebih epat bila dibandingkan dengan tanpa pengaduk% Koe#isien perpidaan panas 'ang ter$adi sebesar B; >!;; <tu/hr #t! ;4, na"un perbedaan te"perature 'ang diperbolehkan untuk "endapatkan keadaan lewat $enuh ialah sebesar B : .;;4%
2enis r'stalli0er ini ter"asuk $enis 'ang bath, artin'a tidak ada aliran 'ang keluar setiap waktun'a% Tangki r'stalli0er diisi, lalu dia"bil hasiln'a pada waktu tertentu% 2enis ini dapat digunakan untuk proses 'ang ontinous dengan dilengkapi pengaduk% U"u"n'a $enis ini "e"iliki tutup 'ang berbentuk torispherial, di"ana u"pan atau airan induk
"asuk dari atas dan "asuk kedala" tangki untuk didinginkan% ediu" pendingin digunakan koil 'ang berada didala" tangki r'stalli0er tersebut, sehingga e#isiensi perpindahan panas ukup tinggi% Karena kontak antar airan dengan "ediu" pendingin ukup luas% 8isa"ping itu, bila digunakan pengaduk pe"bentuk kristal teruta"a pada seondar' nuleation akan lebih besar bila dibandingkan dengan tanpa pengaduk%
% 8iret Contat &e#rigeration Cr'stalli0er
U"un'a bila kita ingin "eniptakan per"ukaan 'ang dingin atau ukup dingin pada sebuah H6 agak sulit karena perbedaan te"peraturn'a harus sangat keil (dibawah 3;4), sehingga H6 didesain dengan sebaik>baikn'a teruta"a luas per"ukaann'a 'ang dapat "e"indahkan se$u"lah panas 'ang kita inginkan% Apalagi bila airann'a ukup kental, agak sulit untuk "enipatkan perbedaan suhu 'ang sangat keil tersebut% Untuk "engatasin'a dapat digunakan bahan pendingin 'aitu 0at re#rigerant seperti pada beberapa aplikasi pendinginan air laut "en$adi es pada suhu 'ang rendah 'ang
"enggunakan re#rigerant%
Prinsip ker$a dari r'stalli0er $enis ini ialah dengan adan'a pendinginan dari re#rigerant 'ang digunakan% 8i"ana u"pan berupa airan induk di"asukkan ke
badan r'stalli0er dengan suhu 'ang lebih tinggi dari suhu 'ang re#rigerant (suhu air re#rigerant "inus)% Karena titik didih dari re#rigerant sangat keil atau $auh dibawah suhu airan induk, "aka ada perpindahan panas dari airan induk "enu$u re#rigerant, di"ana akan "engakibatkan suhu re#rigerant akan naik dan "enguap untuk "endinginkan airan induk, sa"pai airan induk berada pada keadaan lewat $enuhn'a% Penggunaan re#rigerant ini "ediu" pendingin sangatlah e#ekti#, karena apabila digunakan H6 dengan "edia re#rigerant sebagai pendingin, perbedaan suhu 'ang dihasilkan akan sangat keil%
d% Twinned Cr'stalli0er
2enis r'stalli0er ini sebenarn'a berbentuk tangki 'ang didala"n'a terdapat dua pengaduk 'ang dipisahkan oleh sekat atau ba##le% Pada tiap pengaduk terdapat "ediu" pe"anas di"ana 'ang salah satun'a berker$a pada suhu saturasi, sedangkan satun'a beker$a pada suhu supersaturasi atau lewat $enuh% Na"un bila suhu operasi pada r'stalli0er ini sa"a pada kedua "ediu" pe"anas, u"u"n'a akan didapatkan keseragaan ukuran% Tetapi waktu 'ang diperlukan akan lebih la"a, walaupun terdapat dua pengaduk dala" satu tangki tersebut%
1esuai dengan na"an'a bahwa seolah>olah terdapat dua "aa" $enis r'stalli0er 'ang beroperasi pada suhu 'ang berbeda na"un dala" satu tangki r'stalli0er (pada ga"bar
diatas)% Terlihat bahwa u"pan "asuk dari sebelah kanan atas, karena adan'a pergerakan pengaduk, airan induk bersikulasi dan $uga disebabkan karena adan'a sekat antara kedua pengaduk tersebut% <ila kita "elihat $enis alirann'a, sudah pasti ukup turbulen, sebab airan bersikulasi ukup pan$ang didala" r'stalli0er tersebut% 1e"akin epat gerakan pengaduk dan se"akin tinggi perbedaan suhu 'ang ditukarkan, "aka se"akin epat dan baik kristal 'ang didapatkan% Produk berupa kristal dapat dia"bil pada bagian bawah r'stalli0er, karena kristal akan $atuh atau "engendap dibawah
B% AP@>Kestner ong Tube @ertial 6-aporati-e Cr'stalli0er
U"u"n'a r'stalli0er $enis ini digunakan untuk "endapatkan butiran>butiran atau kristal 'ang ukup keil, biasan'a kurang dari ;%B ""%
Prinsip ker$an'a ha"pir sa"a dengan r'stalli0er 'ang lain, 'aitu u"pan "asuk dengan po"pa, lalu "elewati sebuah e-aporator 'ang didala"n'a terdapat H6% Pada saat airan induk berada pada keadaan supersaturasi atau lewat $enuh, "aka akan terbentuk kristal> kristal halus, kristal tersebut dita"pung pada salt bo7, airan induk 'ang belu" lewat $enuh dikeluarkan, sedangkan 'ang berupa kristal dikelurkan produk% Contohn'a pada pe"buatan kristal NaCl (gara"), Na!1=, Citri Aid%
Proses 'ang ter$adi sela"a kristalisasi harus di$aga dari perubahan suhu drastis lingkungann'a% leh sebab itu, digunakan heating $aket untuk "elindungi pipa dan -essel dari pe"bekuan urea% Pada u"u"n'a, proses heating pada $aket "enggunakan aliran air panas 'ang disirkulasikan%
1elan$utn'a, kristal 'ang diperoleh ditrans#er "enu$u alat prethikener dan akhirn'a "asuk ke dala" entri#uge% Tahapan berikutn'a adalah "e"anaskan kristal urea dala" #luidi0ing dr'er hingga kandungan airn'a sekitar ;%. : ;%3 +% Te"peratur 'ang digunakan pada proses dr'ing sekitar .!; > .3;DC untuk "en$aga kristal tidak "eleleh (titik leleh urea .3!%*DC)% Hasil kristal dengan konsentrasi "ini"al %*+ ke"udian ditrans#er "enu$u prilling tower dengan "enggunakan pneu"ati on-e'or %
<% Prilling Tower
Prilling tower "e"iliki #ungsi untuk "engubah wu$ud urea "en$adi bentuk akhir padatan (prill)% Prill adalah bahan padatan 'ang diperoleh dari proses solidi#ikasi bahan 'ang telah dilelehkan% Adapun bentuk #eed 'ang diperoleh prilling tower adalah urea dala" bentuk "elted ("eleleh)% Kristal 'ang dikiri"kan pneu"ati on-e'or "enu$u prilling tower dilewatkan terlebih dahulu pada sebuah "elter (alat untuk "elelehkan kristal) dengan suhu sekitar .3!%*DC%
Kristal urea 'ang telah "eleleh dise"protkan (spra' s'ste") oleh distributor dala" prilling tower dan didinginkan oleh udara 'ang "engalir dari bawah dala" prilling tower% Udara 'ang "asuk dala" prilling tower terlebih dahulu dipanaskan dan diko"pres untuk "engurangi tingkat kele"baban udaran'a%
Prilling tower dilengkapi dengan suatu siste" untuk "engurangi pene"aran 'ang disebabkan oleh debu urea, di"ana debu urea 'ang terlepas ke udara bebas dan lingkungan sangat keil% Pada siste" ini, terdapat dust ha"ber, #ilter dust ha"ber, spra' no00le, dan air untuk spra'%
Hasil output dari prilling tower selan$utn'a dikiri"kan ke bulk storage dengan "enggunakan belt on-e'or% 1elan$utn'a prill urea tersebut dike"as dan siap untuk didistribusikan% <erikut adalah alur u"u" proses seara keseluruhan dari industri pupuk urea%
