Spesifikasi Bahan Baku dan Produk

(1)

LAPORAN PRAKTIK KERJA LAPANG PT. PETROKIMIA GRESIK

DEPARTEMEN PRODUKSI IIIA

BAB III

PROSES PRODUKSI

III.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk III.1.1 Spesifikasi Bahan Baku

Bahan baku pembuatan Asam Fosfat ini antara lain adalah phosphate rock dan asam sulfat. Spesifikasinya sebagai berikut:

1. Phosphate rock

Phosphate rock merupakan bahan utama yang digunakan untuk memproduksi asam fosfat. Phosphate rock ini diimpor oleh PT. Petrokimia Gresik dari Negara Maroko, Jordania dan Mesir. Sebelum diproses Phosphate rock akan melalui proses grinding untuk menghaluskan (memperkecil size) batuan tersebut. Karakteristik Syarat Mutu Phosphate rock pada Plant Asam Fosfat IIIA PT. Petrokimia Gresik ialah sebagai berikut:

P2O5 : 33%

CaO : 52,1%

SiO2 : 2,5 – 5,0 %

SO3 : 1,5%

F : 4%

CO2 : 3%

C Organik : 0,2%

Cl : 0,06%

Kadar air : 2,5%

Impuritis : 2,9%

2. Asam sulfat

Asam sulfat sebagai bahan baku utama produksi Asam fosfat dihasilkan dari Pabrik Asam Sulfat Produksi IIIB. Asam sulfat dalam bentuk cair direaksikan dengan bantuan fosfat yang telah melalui proses grinding dan screening.

Bentuk : Cair

Suhu : 34°C

(2)

LAPORAN PRAKTIK KERJA LAPANG PT. PETROKIMIA GRESIK

Tekanan : Atmosferik Kandungan : 98,5%

III.1.2 Spesifikasi Bahan Pembantu

Selain bahan utama yang telah disebutkan di atas, terdapat bahan pembantu yang membantu dalam terbentuknya produk sesuai dengan yang diharapkan. Bahan pendukung yang digunakan yaitu:

1. Antifoam

Antifoam Agent merupakan bahan pendukung yang berfungsi untuk mencegah terjadinya foaming pada unit reaction and hemihydrate filtration.

Fenomena foaming dapat terjadi karena disebabkan oleh adanya kandungan CO2 dan C organik di dalam fosfat rock. Foaming perlu dicegah karena dapat menyebabkan terjadinya peluberan sehingga akan memengaruhi efektivitas proses dan juga aspek safety. Defoam agent yang digunakan dipabrik asam fosfat IIIA langsung disuplai oleh vendor.

Warna (larutan) : Putih susu Berat jenis : 1,0 Konsentrat : 20%

2. Silika (SO2)

Silika didapatkan dari hasil samping produksi AlF3, silika ditambahkan ke hydration tank. Penambahan silika dilakukan dengan tujuan untuk memperbaiki pertumbuhan kristal hemydrate dan untuk mempercepat perubahan hemydrate menjadi dihydrate. Perbandingan penambahan silika sebesar 6,25 kg per 1 ton phosphate rock.

III.1.3 Spesifikasi Produk

Spesifikasi produk yang dihasilkan dari unit Asam Fosfat yang berupa asam fosfat, asam fluosilikat, dan phosphogypsum yaitu sebagai berikut:

1. Asam fosfat

a. Kandungan P2O5 : Min 54% wt

(3)

LAPORAN PRAKTIK KERJA LAPANG PT. PETROKIMIA GRESIK

b. Kandungan H2SO4 : Max 3% wt

c. Impuritis : SO3 maks. 4%; CaO maks. 0,7%; MgO maks.

1,7%; Fe2O3 maks. 0,6%; Al2O3 maks. 1,3%;

Chlor maks. 0,04%; Flour maks. 1%

d. Total F : Max 0,45% wt e. Sludge : Max 1% vol

f. Suhu : Max 65°C

g. Warna : Coklat sampai hitam keruh h. Bentuk : Cair

2. Asam fluosilikat

a. Bentuk : Liquid jernih b. Kandungan H2SiF6 : 18-20% wt c. Kandungan P2O5 : Max 200 ppm d. Kandungan Fe2O3 : Max 70 mg/L e. Berat jenis : 1,18 gr/ml

f. Suhu : 30°C

3. Phosphogypsum

a. Kelembapan : 25% wt

b. Air kombinasi : Min 19% wt db (basis kering)

c. CaO : Min 29,71% wt db

d. Kandungan P2O5 : Max 0,7% wt db e. P2O5 larut dalam air : Max 0,2% wt db f. Total F : Max 0,79% wt db

III.2 Konsep Proses

Pabrik asam fosfat (H3PO4) atau juga sering disebut dengan PA plant merupakan salah satu dari unit produksi IIIA dengan kapasitas produksi 610 ton P2O5/hari. Teknologi proses yang digunakan adalah Hemihydrate – Dihidrate (Nissan C Process). Proses ini diklasifikasikan dalam kategori pembuatan PA dengan proses hemihidrat-dihidrat (proses basah). Proses reaksi dijaga pada suhu

(4)

LAPORAN PRAKTIK KERJA LAPANG PT. PETROKIMIA GRESIK

85-105°C terjadi pembentukan silika setelah mendapat tambahan flouride dan komponen lainnya.

III.3 Langkah Proses

Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya, proses pembuatan asam fosfat di unit produksi IIIA terdiri dari lima inti proses, yaitu Grinding Unit, Hemihydrate Reaction and Filtration, Dihydrate Reaction and Filtration, Fluorine Recovery, dan Concentration Unit. Berikut merupakan penjelasan prosesnya:

1. Grinding Unit

Gambar III.1 Grinding Unit

Proses Grinding merupakan proses penghalusan batuan asam fosfat yang akan masuk ke dalam sistem reaksi. Peralatan utama proses grinding ini adalah screen dan ball mill. Pertama batuan fosfat akan melewati screen di mana batuan dengan ukuran yang kecil dapat melewati screen. Sedangkan batuan fosfat yang tidak bisa melewati screen selanjutnya akan melewati ball mill. Batuan fosfat pada ball mill akan mengalami proses penghalusan ukuran batuan menjadi bentuk serbuk. Selanjutnya batuan fosfat halus yang berasal dari screen dan ball mill ini akan dikirimkan untuk bereaksi melalui conveyor.

Line Exhaust Gas

V 2206 A Raw Rock

Hopper (D 2201 A)

M 7113 1-4 Phosphate

Rock

Over Size Rock Conveyor

(M 2201)

Under Size Rock Conveyor

(M 2204) Udara Panas

V 2208 Bag Filter (Fil 2201-1) Fil 2201

Ground Rock Convenyor

(M 2203) C 2202

ATM

Ground Rock Bucket Elevator (M 2205) Over Size Rock

Bucket Elevator (M 2202)

Hemi Hydrate Reaction Table

Feeder (M 2207)

Unground Rock Feed Bin (M 2209)

Screen (F 2202 A)

V 2206 B Raw Rock

Hopper (D 2201 B)

Screen (F 2202 B)

Ball Mill (Q 2204)

(5)

LAPORAN PRAKTIK KERJA LAPANG PT. PETROKIMIA GRESIK

Dalam unit ini terjadi proses penghalusan phosphat rock (PR). PR yang dipakai harus di analisa terlebih dahulu setiap kedatangan raw material baru.

Analisa itu meliputi kadar H2O, P2O5, CaO, SO3, CO2, F, Fe2O3, Al2O3, R2O3, T-SiO2, E-SiO2, Na2O, K2O, MgO, Cl^- , Organik C, dan lainnya. Yang perlu diperhatikan adalah kadar P2O5, CaO, dan SO3, serta kandungan air.

a. Kandungan air diusahakan sedikit mungkin karena akan sulit mengatur water balance.

b. SiO2 terdiri dari Quartziferous (bentuk yang tidak larut) dan non- Quartziferous (bentuk yang larut dan efektif dalam membentuk kristal hemihidrat dan mempercepat proses hidrasi, dinamakan effective SiO2).

c. Kadar R2O3 (Al2O3 dan Fe2O3) dan MgO dalam rock, berpengaruh pada viskositas dan pembentukan sludge dalam PA, sehingga akan menurunkan kemampuan filtrasi.

d. Kadar Na2O dan K2O berkaitan dengan pembentukan scaling.

e. Kadar CO2 tinggi berpotensi menimbulkan foaming.

f. Kadar Cl^- berkaitan dengan korosifitas peralatan.

2. Hemihydrate Reaction and Filtration Unit

Gambar III.2 Hemihydrate Reaction and Filtration Unit

Digester I (R 2302 A) Pre Mixer

(R 2301) Digester II

(R 2302 B/C) P 2303

Pump Tank (R 2304)

Return Acid Tank (TK 2334) P 2302 A/B/C

P 2334 A/B Seal Tank

(R 2303)

Return Acid Phospate Rock

Sulfuric Acid

Recycle Slurry

Vacuum Cooler (D 2311)

Flourine Recovery

P 2301 A/B

Pan Wash Presuction 1^st Filtering 2^ndFiltering Cake

Discharge

Phosphoric Acid (P2O5 45%)

Washing Acid (3^rd Filtering)

Dihydrate Reaction Wash Water (5^th Filtering) No.1 Filter

(Fil-2321)

Concentration Unit

Cleaning Water To 3^rd Filtering

Spray Acid (4^th Filtering)

(6)

LAPORAN PRAKTIK KERJA LAPANG PT. PETROKIMIA GRESIK

Proses hidrasi dari hemyhidrate cake dan merupakan proses reaksi lanjutan dari sisa batuan fosfat dengan asam sulfat. Dalam unit ini terjadi pencampuran PR dengan asam sulfat (SA) dan return acid (RA).

Sulfuric acid : 98,5%

Return acid : Kadar P2O5 36-38% dan H2SO4 3-4%

Reaksi yang terjadi :

Ca10F2(PO4)6(s)+ 10H2SO4(l) + 5H2O(l) → 10CaSO4.½H2O(aq) + 6H3PO4(l) + 2HF(g)

Umpan dimasukkan dalam premixer R-2301 dan dicampur dengan recycle slurry dari pump tank R-2304. Slurry dari premixer dijaga pada suhu 80-85°C.

Recycle slurry ini berguna untuk memperbaiki decomposition ratio dari PR.

Jumlah recycle slurry ini dijaga 2x dari flow yang masuk ke filtration I.

Kemudian slurry dari premixer overflow menuju digester I R-2302A dan dicampur dengan mixed acid (RA dari TK-2334 dan SA 98,5% yang dicampur di dalam mixing box, membentuk SA 60%). Di dalam digester I ini perlu tidak boleh ada free acid, dijaga asam sulfat dalam liquid antara - 1 s/d -3 %. Suhu slurry keluar 90-100°C. Hasilnya overflow menuju digester II R-2302B. Free acid dijaga pada 2 - 3% SA. Kandungan acid berpengaruh pada decomposition ratio dan perlu diperhatikan secara seksama. Dari digester II ini slurry dialirkan menuju vacuum cooler I D-2311 untuk menjaga suhu slurry pada 70-75°C.

Kemudian slurry ini dialirkan menuju seal tank untuk dikirim ke filtration I Fil 2321.

Proses yang terjadi pada Fil-2321 :

a. First section terjadi penyaringan dan filtratenya dikirim ke TK-2351 filter acid storage tank untuk proses konsentrasi selanjutnya sebagai produk PA.

Filtrat ini dihisap oleh vacuum pump C-2323 dan dipisahkan First section terjadi penyaringan dan filtratenya dikirim ke TK-2351 filter acid storage tank untuk proses konsentrasi selanjutnya sebagai produk PA. Filtrat ini dihisap oleh vacuum pump C-2323 dan dipisahkan.

b. Second section, cake dicuci dengan cairan third filtrate hasil dari Fil-2421 filtration II dan hasil filtratenya digunakan sebagai RA.

(7)

LAPORAN PRAKTIK KERJA LAPANG PT. PETROKIMIA GRESIK

c. Cake yang sudah kering dalam pan, dibalik untuk dikirim ke hydration tank R-2401.

d. Sisa cake dicuci dengan spray acid yang berasal dari 5th filtrate dan 4th filtrate dari Fil-2421 dan dikirim ke hydration tank.

e. Pan dibalik kembali posisi semula dan dicuci dengan 5th filtrate dan hot water 7-8 ton/jam kemudian dikeringkan dengan hisapan udara dari drying fan C-2322.

f. Untuk menghindari scaling pada center valve Fil-2321 maka steam 0,5 ton/jam diinjeksikan pada second section dari center valve dan filtrate line.

Scaling yang terjadi berupa Na2SiF6.

Hasil dari seksi reaksi dan filtrasi I adalah filter acid yang akan dikirim ke concentration unit sebagai produk PA dan Hemihydrate slurry CaSO4.½H2O yang akan difilter lagi di Fil-2421.

3. Dihydrate Reaction and Filtration Unit

Gambar III.3 Dihydrate Reaction and Filtration Unit

Di unit ini hemihydrate diubah menjadi hydrate CaSO4.2H2O dengan cara didinginkan sampai transition point, karena terdapat perbedaan solubititas maka akan mempercepat perubahan hemi- menjadi di-. Panas yang terbentuk di reaktor hidrasi perlu didinginkan dengan menggunakan vacuum cooler D-2411.

Hydration Tank I (R 2401 A)

Hydration Tank II (R 2401 B)

P 2403

Spray Acid Tank (TK 2434)

Wash Water Tank (TK 2435)

P 2434 A/B

P 2435 Cake

From Fil 2321

Vacuum Cooler (D 2411) Flourine

Recovery

P 2401 A/B

Cloth Dry 3^rd Filtering 4^thFiltering 5^th Filtering Cake Discharge

Washing Water

Phospo Gypsum Dihydrate Filter

(Fil-2421)

Sulfiric Acid

P 2402 A/B Repulping

SiO2

P 2431 A/B

P 2433 A/B Washing Acid

To 2^nd Filtering (Fil-2321)

Wash Water To 5^th Filtering (Fil-2321)

Spray Acid To Cake Discharge (Fil-2321) Wash Water

from 5^th Filtering (Fil-2321)

(8)

LAPORAN PRAKTIK KERJA LAPANG PT. PETROKIMIA GRESIK

Suhu hydration dijaga pada 55-60°C. Bila proses hidrasi tak sempurna maka proses hidrasi akan terjadi di Fil-2421 sehingga akan membuntui filter cloth.

Dihydrate slurry kemudian dikirim menuju fitration II Fil-2341. Dihydrate cake dicuci dua kali dan dikirim dalam kondisi kering dengan conveyor gypsum M- 2431. Reaksi yang terjadi yaitu sebagai berikut:

CaSO4.½H2O(aq) + ³⁄₂ H2O(l) → CaSO4.2H2O(aq)

Faktor-faktor yang mempengaruhi filtrasi:

a. Kadar SA dalam slurry

Kadar tinggi akan menimbulkan fluktuasi kadar SA dalam RA, sebaliknya jika rendah akan mengakibatkan proses hidrasi lambat.

b. Kadar P2O5

Ditentukan oleh displacement efisiensi dari filter No. 1 dan tak bisa dikontrol di Hydration section.

c. Impurities

Kadar HF yang tinggi akan menyebabkan rendahnya kecepatan hidrasi di mana HF akan berubah menjadi H2SiF6 dengan penambahan silica.

4. Fluorine Recovery Unit

Gambar III.4 Fluorine Recovery Unit

No.1 Fume Scrubber

(T 2341)

No.2 Fume Scrubber

(T 2342)

P 2341 P 2342 A/B

Flourine Scrubber (D 2342) From

No 1 Filter

&

Hydration Tank From

Digester A/B

ATM

From Vacuum Cooler 1

(D 2311)

H2SiF4

(9)

LAPORAN PRAKTIK KERJA LAPANG PT. PETROKIMIA GRESIK

Gas-gas fluorine berasal dari exhaust gas di digester, hydration tank, dan filter I. Gas-gas fluorine ini diserap dalam fume scrubber T-2341 dan T-2342, kemudian disirkulasikan ke unit fluorine recovery. Fluorosilic acid yang terbentuk baik yang dari fluorine scrubber D-2342 dan concentration unit mengandung sedikit silica, sehingga perlu dipisahkan di filter III Fil-2341.

Setelah silica dipisahkan, maka larutan fluorosilic acid yang sudah bersih dikirim ke H2SiF6 storage tank (TK-2352) Silica yang dihasilkan dari Fil-2341 dilarutkan dengan wash water ex filter III dan spray acid bersama dengan silica by product dari AlF3 Plant. Silica slurry tersebut dimasukkan ke hydration tank I untuk mendapatkan bentuk dan pertumbuhan kristal yang baik.

5. Concentration Unit

Gambar III.5 Concentration Unit

Unit ini bertugas untuk memekatkan larutan asam fosfat dari 45% - 54% P2O5. Penguapan air dilakukan di dalam evaporator D-2501 dengan cara disirkulasikan dan dilewatkan pemanas E-2501. Larutan sirkulasi sebagian dikirim ke acid cooler tank (TK-2512) sebagai produk Asam Fosfat pekat.

Vaporizer (D-2501)

P-2501 Heater (E-2501)

Mist Separator

(D-2502)

Flourine Scrubber (D-2541)

Flourine Scrubber Tank (TK-2542)

P-2541 E-2503

Hot Well (D-2506) E-2504 E-2505

LP Steam Circulation

Water

PA (45%)

TK-2511/12 PA (54%) P-2502