BAB III
URAIAN PROSES PRODUKSI
Setiap proses produksi pada umunmnya terdiri dari beberapa tahap
proses untuk menghasilkan suatu produk diantaranya terdiri dari
tahap-tahap proses bahan baku utama pembuatan urea, ammonia,
karbondioksida, bahan baku lainnya adalah air yang digunakan
sebagai steam serta gas alam. Sedangkan bahan penolong adalah
aluminium sulfat, kaosti soda,asam sulfat dan clorin. Pada proses
pengolahan dari bahan baku mentah menjadi pupuk urea di PT. Pupuk
Iskandar Muda terdapat tiga unit proses pengolahan yaitu:
1. Unit Utility
2. Unit Ammonia
3. Unit Urea
3.1 Unit Utility
Unit Utility merupakan unit penunjang bagi kelancaran proses
produksi unit-unit yang lain dalam suatu pabrik/ produksi atau
merupakan suatu sarana penunjang untuk menjalankan suatu pabrik
dari tahap awal sampai akhir suatu produksi. Unit utilitas pabrik
PIM-2 tidak berbeda jauh dari utilitas PIM-1. Perbedaannya terletak
pada kapasitas produksinya. Pada unit utilitas PIM-1 memproduksi
Polish Water, Filter Water, dan Potable Water dengan Kapasitas yang
mampu mencukupi pabrik amoniak, urea PIM-1, dan kompleks perumahan.
Sedangkanunit utilitas PIM-2 hanya memproduksi Polish Water untuk
kebutuhan pabrik amoniak dan urea PIM-2. Masukan utama unit
utilitas adalah air dan bahan bakar. Gambaran singkat mengenai
penyediaan utilitas yang dilakukan oleh Pabrik Utilitas di PT. PIM
ditunjukkan oleh Gambar 3.1 sebagai berikut
Gambar 3.1 Gambaran singkat penyediaan utilitas oleh Unit
Utilitas
Pada PT. Pupuk Iskandar Muda Unit Utility meliputi :
1) Area Water Intake.
2) Area Pengolahan Air
3) Area Pembangkit Steam
4) Area Pembangkit Listrik
5) Area Instrument / Plant Air
6) Area Air Sparation Plant
7) Area gas Matering Station
8) Area Pengolahan CO2 dan Dry Ice
9) Area Pengolahan Air Buangan.
3.1.1Area Water Intake
Area Water Intake meliputi sumber pengambilan air baku dari
sungai Peusangan yang dipompakan kedalam Bak (Reservoar) sebelum
air tersebut dipompakan ke Area Pengolahan Air PT. PIM. Peralatan
yang ada di Water Intake mencakupi 4 (empat) unit genset dan
beberapa unit pompa termasuk unit penunjang lainnya/perumahan
karyawan adapun kapasitas peralatan sbb :
a) Kapasitas Diesel Engine Generator per Unit, 750 Kw, 2,4
KV
b) ID pipa, 30 inchi, flow air baku sebesar 1.700 2500
m3/jam
c) Pompa intake kapasitas max. 1700 ton/jam, head 6-8 meter, 28
A, 3 unit
d) Pompa transfer kapasitas max 1600 ton/jam, 118 A, 3 unit dan
operasi 1 unit.
e) Fuel oil tank FB 4003 = 331 m3, FB 4002 AB = 36 m3, FB 412 AD
= 2000 ltr.
3.1.2 Area Pengolahan Air
Gambar 3.2. Flow Diagram Unit pengolahan Air PIM-1
Air yang dipakai untuk memenuhi kebutuhan PT.PIM-1 yang diambil
dari Water Intake (Sungai Peusangan) yang berjarak sekita 25 Km
dari lokasi pabrik PT.PIM. Air ini dipompakan dengan laju alir
normalnya sekita 700 800 ton/jam untuk kebutuhan PT. PIM pada
tekanan minimum 2 kg/cm2G. Kebutuhan Air didalam pabrik diperlukan
untuk bahan pembantu proses berupa Filter Water kapasitas = 450
ton/jam dan Polish Water = 175 ton/jam, disamping itu diproduksi
pula Potable Water sebagai Air Minum dengan kapasitas 125 ton/jam.
Pengolahan Air Baku di PT. PIM dibagi dalam beberapa tahap sebagai
berikut :
3.1.2.1Clarifier (53- FD 1001)
Clarifier berfungsi sebagai tempat pengolahan Air tahap pertama
untuk proses penjernihan air / menghilangkan zat padat yang ada
dalam bentuk suspensi yang dapat menyebabkan kekeruhan (turbidity
sekitar 20 ppm) terhadap air.
Kapasitas clarifair 1330 ton/jam sedangkan kebutuhan air baku
masuk 600 800 ton / jam, untuk penjernihan air menggunakan bahan
kimia Alum Sulfat, Coustic Soda, Clorice dan Coagulant Aid.
Clarifair dilengkapi dengan Agitator berfungsi mempercepat
terjadinya gumpalan lumpur, agar gumpalan tidak pekat didalam
clarifair digunakan rake.
Raw water yang berasal dari sungai Peusangan dipompakan kedalam
Clarifier (53-FD-1001) untuk memperoleh kualitas air yang memenuhi
persyaratan selanjutnya menurunkan turbiditinya. Pada bagian masuk
clarifier diinjeksikan bahan-bahan kimia yaitu alum sulfat,
chlorine, caustic soda, sedangkan coagulant aid ditambahkan ke
dalam clarifier karena jika dimasukkan secara bersamaan dapat
menggumpalkan bahan kimia yang diinjeksikan sebelumnya.
Adapun fungsi dari bahan-bahan kimia tersebut adalah :
a) Alum Sulfat (Al2(SO4)3)
Berfungsi untuk mengendapkan kotoran-kotoran yang ada dalam air
atau untuk membentuk flok-flok dari partikel-partikel yang
tersuspensi dalam air. Penambahan alum tergantung pada kekeruhan
(turbidity) dan laju alir air umpan.
Reaksi yang terjadi adalah :
Al2(SO4)3 . 18 H2O + 6 H2O 2 Al(OH)3 + 3H2SO4 + 18 H2O
Gumpalan Al(OH)3 yang berupa koloid akan mengendap bersama
kotoran lain yang terikut kedalam air dan H2SO4 akan mengakibatkan
air bersifat asam. Untuk itu perlu dinetralkan dengan penambahan
caustik soda.
b) Caustik Soda (NaOH)
Berfungsi untuk menetralkan asam akibat reaksi pada proses
sebelumnya, Konsentrasi caustik soda yang ditambahkan bergantung
pada keasaman larutan. pH diharapkan antara 6 8. Reaksi yang
terjadi adalah sebagai berikut :
3H2SO4 + 6NaOH3Na2SO4 + 6 H2O
c) Klorin (Cl2)
Penambahan klorin untuk mematikan mikroorganisme dalam air, juga
untuk mencegah tumbuhnya lumut pada dinding clarifier yang
mengganggu proses selanjutnya.
d) Coagulant Aid (Polymer)
Coagulant aid berfungsi untuk mempercepat proses pengendapan,
bahan ini akan mengikat partikel-partikel yang menggumpal
sebelumnya menjadi gumpalan yang lebih besar (flok) sehingga lebih
cepat mengendap pada clarifier.
Clarifier dilengkapi dengan pengaduk dan rake (sikat) keduanya
bekerja secara kontinyu. Pengaduk berfungsi untuk mempercepat
terjadinya gumpalan lumpur dan bekerja dengan kecepatan 1,05 4,2
rpm. Sedangkan rake berfungsi mencegah agar gumpalan lumpur tidak
menumpuk di dasar clarifier dan bekerja dengan kecepatan 0,033 rpm.
Kotoran yang mengendap / lumpur (sludge) dibuang (blow down) ke
Waste Water Pound melalui 4 (empat) saluran dan 3 (tiga) saluran
continous blow down.
3.1.2.2Garvity Sand Filter (53-FD-1002 A/D)
Gravity Sand Filter terdiri 6 (enam) unit, dan yang beroperasi 5
(lima) unit kapasitas per unit = 222 M3, 1 (satu) Unit standby.
Komponen Utama dari Sand Filter adalah pasir yang ukurannya
berbeda-beda, dengan adanya pasir tadi maka air dari Clarifair
masuk ke Sand Filter yang bekerja secara kontinyu, maka
kotoran-kotoran akan menggumpal di filter, untuk itu harus
dilakukan back wash secara berkala.
3.1.2.3Filter Water Reservoir (53 FB-1006)
Air dari Gravity sand filter (53-FD-1002) ditampung di Filter
Water Reservoir (53-FB-1006), kemudian dibagi ketiga tangki yaitu
:
a. Potable Water Tank (63-FB-1002), air yang ada dalam tanki
ini, diinjeksikan klorin untuk mematikan mikroorganisme yang ada
didalam air kemudian air ini didistribusikan untuk kebutuhan air
minum ke perumahan, kantor, kapal, dan emergency shower.
b. Filter Water Tank (63-FB-1008), digunakan sebagai air
pemadam,penambah air pendingin (cooling water) dan pembersih
(backwash).
c. Recycle Water Tank (63-FB-1008), digunakan sebagai umpan
demin. Air ini diperoses lebih lanjut untuk menghasilkan air yang
bebas mineral sebagai umpan boiler (Demin).
3.1.2.4Activated Carbon Filter (53-FD-1003 A/D)
Activated Carbon Filter suatu proses adsorbsi air dari Recycle
Tank dimasukan kedalam AC Filter dari bagian atas dilewati
distributor, selanjutnya dikontakan dengan karbon active volume =
65 Bag / train (banyak train 4 dan opearsi normal 3 train , 1 train
stand by) sehingga terjadi peristiwa penyerapan. Zat-zat organik
yang ada dalam filter water termasuk residual clorine dari air
tersaring sebelum masuk ke sistim deionisasi (Demineralizer).
3.1.2.5Demineralizer
Demineralizer berfungsi untuk membebaskan air dari unsur-unsur
mineral (silica, sulfat,clorida dan carbonat) dengan menggunakan
resin.
Unit Utility PT. PIM mempunyai 3 (tiga) train A, B dan C pada
posisi normal 1 (satu) unit standby adapun fungsinya sebagai
berikut :
a) Cation Tower (53-DA-1001)
Proses ini bertujuan untuk menghilangkan unsur-unsur logam yang
berupa ion-ion positif yang terdapat dalam air dengan menggunakan
resin kation R- SO3H (tipe Dowex Upcore Mono A-500). Proses ini
dilakukan dengan melewatkan air melalui bagian bawah, dimana akan
terjadi pengikatan logam-logam tersebut oleh resin. Resin R-SO3H
ini bersifat asam kuat, karena itu disebut asam kuat cation
exchanger resin.
Reaksi yang terjadi adalah sebagai :
CaCl2 + 2R SO3H (R SO3)2Ca + 2 HCl
MgCl2 + 2R SO3H (R SO3)2Mg +2 HCl
NaCl2 + 2R SO3H (R SO3)2Na + 2 HCl
CaSO4 + 2R SO3H (R SO3)2Ca +2 HCl
MgSO4 + 2R SO3H (R SO3)4Mg +2 HCl
NaSO4 + 2R SO3H (R SO3)4Na + 2 HCl
Na2SiO4 + 2R SO3H (R SO3)4Na + 2 HCl
CaCO3 + 2R SO3H (R SO3)4Ca + 2 HCl
Proses ini menghasilkan asam seperti : HCl, H2SO4 dan lain-lain,
keasaman berkisar antara pH 2,8-3,5. Untuk memperoleh resin yang
aktif kembali dilakukan regenerasi dengan menambahkan H2SO4 pada
resin tersebut. Air yang keluar dari bagian atas Cation Tower
dilewatkan ke degasifier.
b) Degasifier (53-DA-1002)
Degasifier berfungsi untuk menghilangkan gas CO2 yang terbentuk
dari asam karbonat pada proses sebelumnya, dengan reaksi sebagai
berikut :
H2CO3H2O + CO2
Proses Degasifier ini berlangsung pada tekanan vakum 740 mmHg
dengan menggunakan steam ejektor, tangki ini terdapat netting ring
sebagai media untuk memperluas bidang kontak antara air yang masuk
dengan steam bertekanan rendah yang diinjeksikan. Sedangkan
keluaran steam ejektor dikondensasikan dengan injeksi air dari
bagian atas dan selanjutnya ditampung dalam seal pot sebagai umpan
Recovery Tank.
c) Anion Tower (53 -DA-1003)
Air dari Degasifier dipompakan masuk kedalam Anion Tower melalui
bagian bawah yang tujuannya untuk menyerap atau mengikat ion-ion
negatif yang terdapat dalam air dan mendapatkan kualitas air yang
bebas asam keluar dari Degasifier dengan menggunakan resin pada
anion exchanger adalah R = NOH (Tipe Dowex Upcore Mono C-600).
Reaksi yang terjadi adalah :
H2SO4 + 2 R = N OH (R = N)2SO4+ 2 H2O
HCl + R = N OH R = N Cl +H2O
H2SiO3 + 2 R = N OH (R = N)2SiO3 + 2 H2O
H2CO3 + R = N OH (R = N NO3 + H2O
HNO3 + R = N OH R = N NO3 +H2O
Reaksi ini menghasilkan H2O, oleh karena itu air demin selalu
bersifat netral. Air keluar tangki ini memiliki pH = 7,5 8,5
konduktifitas kurang dari 3.
Untuk mendapatkan resin aktif kembali, dilakukan regenerasi
dengan menambahkan NaOH pada resin anion tersebut, dan selanjutnya
outlet air dari anion tower masuk ke Mix Bed Polisher
(53-DA-1004).
d) Mix Bed Polisher (53-DA-1004)
Pada Mix Bed Polisher ini dimurnikan lebih lanjut untuk
digunakan sebagai umpan ketel. Adapun fungsinya untuk menyerap
sisa-sisa ion yang lolos dari proses sebelumnya. Didalam mix bed
polisher digunakan 2 macam resin yaitu resin kation dan resin anion
untuk menghilangkan sisa kation dan anion, terutama natrium dan
sisa asam sebagai senyawa silika, dengan reaksi sebagai berikut
:
Reaksi Kation :
Na2SiO3 + 2 R SO3H 2 RSO3Na+ H2SiO3
Reaksi Anion :
Na2SiO3 + 2 R = N OH2 RSO3Na+ H2SiO3
Air yang telah bebas mineral (air demin) tersebut dimasukkan ke
Polish Water Tank (53-FB-1004) dan digunakan untuk air umpan
boiler. Karakteristik Air demin yang diharapkan sesuai dengan
desain seperti tertera pada Tabel 3.1
Tabel 3.1 Karakteristik Air Demin
Spesifikasi
Kuantitas
Satuan
Keluaran penukar kation
0,5
ppm TDS (max)
Keluaran penukar anion
0,1
ppm TDS (max)
Silika
0,05
ppm silika (max)
3.1.3Area Pembangkit Steam
Steam sangat diperlukan untuk operasi pabrik. Kegunaan steam
diantaranya adalah:
a. Penggerak turbin-turbin pada pompa atau kompresor
b. Sumber proses panas
c. Media pelucut
d. Pembantu sistem pemvakuman
Pembangkit steam pada unit utilitas ini terdiri dari package
boiler (53-BF-4001) dengan sumber panas dari pembakaran fuel gas
dan waste heat boiler (WHB) dengan pemanfaatan panas buangan
general main electric (pembangkit listrik).
Air dari polish water tank dimasukkan kedalam dearator untuk
menghilangkan gas CO2 dan O2 yang dapat menyebabkan korosi pada
pipa dengan menginjeksikan hydrazine (N2H4).
Reaksinya adalah sebagai berikut :
N2H4+O22 H2O+ N2
Pada outlet Deaerator juga diinjeksikan ammonia yang berfungsi
untuk mengatur pH dari boiler feed water.
3.1.3.1 Package Boiler (53-BF-4001) kapasitas = 120 Ton/Jam
Dalam Package boiler ini, panas yang dipakai seluruhnya dari
burner yaitu hasil pembakaran fuel gas. Air dari dearator masuk
lebih dahulu ke economizer (pemanasan awal), kemudian air dialirkan
kesteam drum dan selanjutnya ke mud drum. Sirkulasi berlangsung
secara natural atau alami karena perbedaan density antara uap dan
cairan. Untuk mengatir suuhu steam maka steam tersebut dispray
dengan boiler feed Water dalam Desupreheater sampai suhu 385oC dan
tekanan 41 kg/Cm2G
3.1.3.2 Waste Heat Boiler (53-BF-4002) kapasitas = 120
Ton/Jam
Fungsi waste heat boiler sebenarnya sama dengan package Boiler,
yaitu memproduksi steam pada temperature 358oC dan tekana 41
kg/cm2G. perbedaan yang paling utama adalah pada WHB memanfaatkan
panas gas buang dari hasil pembakaran gas turbin generator 15 Mw,
sehingga secara ekonomis sangat menguntungkan. Disini dilakukan
sirkulasi paksa dengan menggunakan pompa, kemudian air masuk ke
Economizer. Steam yang diproduksi keluar lewat superheater dan
untuk meengatur suhu steam, sispray dengan Boiler Feed Water
sehingga temperature steam menjadi 385oC, tekanan 41 kg/cm2G
Prinsip kerja dan komponen penyusun package boiler dan waste
heat boiler pada dasarnya sama, hanya berbeda pada sumber panas
yang diperoleh. Flow diagram boiler water treatment diilustrasikan
pada Gambar 3.4
Gambar 3.3 Flow diagram boiler water treatment
Pembangkit steam didesain oleh MACCHI, yang dilakukan dengan
membakar bahan bakar gas didalam ruang pembakaran sehingga
menghasilkan panas untuk water tube boiler. Keistimewaan dari water
tube boiler adalah waktu yang di butuhkan untuk menaikkan tekanan
steam lebih singkat, fleksibel terhadap perubahan beban, dan
fleksibel pada operasi beban tinggi dari pembangkit steam.
Sistem operasinya adalah air yang dari deaerator masuk ke
economizer lalu dialirkan ke steam drum, dalam steam drum
diinjeksikan Na3PO4 untuk mengikat komponen hardness serta untuk
menaikkan pH air boiler. Sirkulasi antara steam drum dan coil-coil
pemanas berlangsung secara alami karena perbedaan berat jenis air
dalam pipa.
Steam drum juga dilengkapi cyclone separator yang berguna untuk
memberikan pemisahan tingkat pertama dari steam dan air dengan
pemisahan tambahan screen sebelum steam meninggalkan steam
drum.
Steam yang dihasilkan oleh unit utility diantaranya:
a) Steam bertekanan sedang, bertekanan 44 kg/cm2G dan temperatur
390 5oC, diproduksi dari waste heat boiler (WHB) dan packed boiler
(PB) untuk melayani pabrik urea, offsite dan untuk start-up pabrik
ammonia. Package boiler pada PIM-2 mampu menyediakan superheated
steam pada temperatur 390 5oC dan tekanan 44 kg/cm2G dengan
kapasitas sebesar 120 ton/jam.
b) Steam tekanan rendah, bertekanan 3,5 kg/cm2.G dan temperatur
220 oC, dihasilkan dari blow down flash drum, letdown valve, dan
keluaran turbin di unit utility yang digunakan untuk deaerator,
instrument air dryer, unit stripper ammonia dan peralatan lainnya
yang memerlukan panas.
c) Steam jenuh bertekanan rendah, bertekanan 3,2 kg/cm2G
dihasilkan dari desuperheater yang digunakan untuk ammonia heater
dan water heater.
3.1.4Area Pembangkit Listrik
Untuk memenuhi kebutuhan listrik, pabrik PT. Pupuk Iskandar Muda
mensuplai listrik dan beberapa generator sebagai sumber tenaga
pembangkit listrik yang dapat diklasifikasikan sebagai berikut
:
a. Main Generator-1 (53-EG-7001)
Generator ini merupakan generator utama sumber tenaga listrik di
unit utility yang digerakkan dengan turbin berbahan bakar gas alam,
fungsinya adalah untuk menyalurkan listrik ke seluruh pabrik dan
perumahan.
Daya: 20MW
Tegangan: 13,8 KV
b. Main Generator-2 (54-GI-7001)
Generator ini merupakan generator utama sumber tenaga listrik di
utility-1 yang digerakkan dengan turbin berbahan bakar gas alam
atau, fungsinya sama dengan main generator-2 dan hanya salah satu
main generator saja yang beroperasi.
Daya: 15 MW
Tegangan: 13,8 KV
c. Standby Generator (53-GI-7002)
Merupakan generator pendamping, dioperasikan apabila terjadi
gangguan pada main generator. Bahan bakarnya bisa solar atau gas
alam.
Daya: 1,5 MW
Tegangan: 2,4 KV
Tegangan: 480 V
d. Uninterrupted Power Supply (UPS) (53-GH-7001)
Merupakan generator cadangan, yang dipakai dalam keadaan
mendadak apabila terjadinya gangguan pada main generator dan pada
saat peralihan ke standby generator.
Daya: 350 Kw
Tegangan: 480 V
3.1.5Area Udara Instrument / Udara Pabrik (53-FA-5001)
Kebutuhan Udara pada awal pabrik dioperasikan dengan Kompressor
Udara, setelah pabrik beroperasi udara diambil dari 51-101 J
(Kompressor Udara Amonia dengan tekanan 35 kg/CmG.
Udara ini masih belum kering / murni dan dibersihkan pada Dryer
untuk menghilangkan H2O nya dengan mengunakan Silica Alumina Gel
(Silicagel).
Dryer terdiri dari 2 (dua) tanki yang digunakan secara
bergantian udara yang telah bebas H2O dipergunakan untuk udara
instrument dengan tekanan 8 kg/Cm2G, suhu 40 derajat celsius.
3.1.6 Area Air Seperation Unit (53-GB-8001)
Gambar. 3.4 Flow Diagram Air Separation Plant
Pada prinsipnya unit pemisahan Udara (N2 dan O2) ini bekerja
berdasarkan titik cairnya. Udara baku disaring melalui filter
kemudian dimampatkan/ditekan dengan kompressor udara sampai tekanan
14 kg/Cm2G seterusnya didinginkan dengan After Cooler sampai suhu
lebih kurang 41 derajad celsius untuk memisahkan air dari udara,
pendinginan dilanjutkan dalam Precooler Unit sampai suhu 5 derajat
celsius. Udara yang telah mengembun dikeluarkan lewat Drain
Seperator dan dialirkan ke M/S Absorben untuk menyerap CO2 dan H2O
yang selanjutnya Udara ini dialirkan kedalam Cold Box dan disini N2
dan O2 dipisahkan dengan tiga macam metode.
a. Metode I adalah produksi N2 gas Maksimal 300Nm3/hr, O2 <
10 ppm
b. Metode II adalah produksi N2 liquid, maksimal 50 Nm3/hr, O2
< 10 ppm
c. Metode III adalah produksi O2 gas, maksimal 75 Nm3/hr, O2
> 99,5 %
Kegunaan didalam pabrik untuk udara flussing dan untuk mengisi
vesel menghindari masuknya udara bebas serta untuk star up pabrik
Ammonia (NH3)
3.1.7Area Gas Matering Station (53-FA-1001)
Gas Alam yang berasal dari Pertamina dengan flow = 0 75.000 Nm3
/ Jam yang bertekanan 28,1 kg/Cm3G sampai 45,7 kg/Cm3G dan suhu 26
60 derajat celsius dan masuk kedalam Knock Out Drum yang berfungsi
untuk memisahkan hidro carbon berat dan hidrokarbon ringan.
Gambar 3.5 Diagram alir Metering Station
Hidrokarbon berat keluar dari Bagian bawah dan hidrokarbon
ringan (gas) keluar di bagian atas dan selanjutnya dialirkan ke
pabrik Ammonia , dan Utility (Gas Turbin /Boiler) setelah
dipanaskan dalam gas Superheater, serta digabung dengan drain
Hidrokarbon berat yang telah dipanaskan dalam Natural Gas Drain
Evaporator (53-EA-1002).
3.1.8Area Pabrik CO2 / Dry Ice
Pabrik CO2 ini kapasitas = 250 kg/jam adalah menghasilkan CO2
cair dan Dry Ice kapasitas = 100 kg / jam untuk usaha sampingan /
komersil PT.PIM dengan melalui tahapan proses sbb :
CO2 gas yang berasal dari Pabrik Urea dengan tekanan 25 kg/Cm2G
diturunkan tekanannya menjadi 17 kg/Cm2G yang selanjutnya dimasukan
kedalam Deodorizer yang berfungsi untuk menyerap bau dan air yang
ada dalam CO2 gas. Media penyerapnya dipakai Karbon Aktif,
Deoderizer ini ada dua buah yang satu beroperasi dan yang satunya
lagi stand by (siap untuk dioperasikan sewaktu-waktu). CO2 keluar
dari dari Deodorizer selanjutnya dikeringkan dalam Dryer untuk
menghilangkan air yang masih terikut bersama CO2 .
Gas CO2 ini selanjutnya dikondensasikan dalam kondenser, disini
gas CO2 kontak dengan gas Freon sehingga gas CO2 gas berubah
menjadi CO2 cair yang selanjutnya hasil kondensasi ini akan turun
ke storage, dari storage CO2 cair dimasukan kedalam Botol , Truk
khusus kapasitas = 5.000 kg atau diubah ke Dry Ice yang selanjutnya
dipasarkan secara komersil .
3.1.9Area Pengolahan Buangan
Menghindari pencemaran terhadap lingkungan, buangan dari proses
produksi diolah terlebih dahulu. Unit penampungan air limbah ini
terdiri dari Waste Water Pond (WWP) (Kolam Air Limbah) dan Kolam
Penampungan dan Pengendalian Limbah (KPPL).
1) Kolam Air Limbah (WWP)
Kolam air limbah ini merupakan unit penampungan limbah yang
berasal dari :
a) Tangki netralisasi pada unit demineralizer
b) Tangki sllury pada unit pengolahan air
c) Pabrik Amonia
d) Pabrik urea
Air limbah tersebut dinetralkan dengan menambah acid atau
caustic sampai mencapai pH 6 8. Setelah pH air netral, air limbah
tersebut dialirkan ke laut. Untuk Zat Pengotor dan karekteristik
serta
2) Kolam Penampungan dan Pengendalian Limbah (KPPL)
Kolam penampungan dan pengendalian limbah (KPPL) mempunyai
kapasitas 5.250 m3. Fungsi dari KPPL adalah untuk mengatur
komposisi air limbah dan kecepatan buangannya, pengendapan padatan
yang masih terkandung dalam air dan melepaskan ammonia yang
terlarut dalam air limbah.
1
2
3
3.1
Unit Ammonia
Kelangkaan dan mahalnya bahan baku gas menyebabkan sistesis
ammonia di PT PIM hanya dilakukan oleh Pabrik Ammonia-2. Pabrik
Ammonia-2 digunakan karena memiliki teknologi yang lebih canggih
dan memberikan konversi yang lebih baik daripada Pabrik Ammonia-1.
Pabrik Ammonia-2 menggunakan teknologi proses Kellog Brown &
Root dari Amerika Serikat dengan kapasitas desain 1.200 ton
ammonia/hari atau 396.000 ton ammonia/tahun. Untuk mencapai
produksi dengan kapasitas tersebut, dibutuhkan 50 MMBTU gas alam
setiap harinya.
Proses pembuatan ammonia di PT. Pupuk Iskandar Muda menggunakan
teknologi Kellog Brown and Root (KBR) dari Amerika Serikat. Bahan
baku yang digunakan untuk memproduksi ammonia adalah gas alam,
steam dan udara.
Proses produksi ammonia terdiri dari lima tahap utama,
yaitu:
1. Tahap persiapan gas umpan (Pretreatment)
a) Pemisahan Sulfur Organik
b) Pemisahan Merkuri
c) Pemisahan awal CO2
d) Pemisahan Akhir Sulfur
2. Tahap Reforming dan Shift
a) Primary Reformer
b) Secondary Reformer
c) High Temperature Shift Converter (HTSC)
d) Low Temperature Shift Converter (LTSC)
3. Tahap pemurnian gas sintesis (Syn gas purification)
a) Main CO2 Removal Unit
b) Methanator
4. Tahap sintesis amoniak (Synthesis loop)
a) Kompresi gas sintesis
b) Sintesis amoniak (Syn loop)
5. Tahap pendinginan dan pemurnian produk
a) Refrigerant system unit
b) Purge Gas Recovery unit
c) Process Condensate Stripper unit
d) Steam System unit
Unit Persiapan Gas Umpan Baku
Gas alam dari kilang PT. Arun NGL. CO dialirkan ke dalam Natural
Gas Knock Out Drum (61-200-F) untuk memisahkan senyawa hidrokarbon
berat yang terbawa sebagai bahan bakar dan overflow dari KO- Drum
sebagai bahan baku proses yang selanjutnya akan dialirkan ke sistem
persiapan gas umpan baku terdiri dari beberapa tahapan proses,
yaitu penghilangan sulfur, penghilangan mercury, dan penghilangan
CO2. Akan tetapi, karena gas yang di suplai dari PT.ARUN merupakan
gas yang telah mendapatkan treament, sehingga gas tersebut langsung
dikirim ke final desulfulizer untuk memastikan tidak terdapat lagi
kandungan pengotornya. Sistem persiapan bahan baku terdiri dari
beberapa proses yaitu:
Desulfurizer (51-102 DA/DB)
Gas alam sebagai bahan baku proses dialirkan ke dalam
Desulfurizer (61-201-DA/DB/DC) yang berisikan sponge iron, yang
berfungsi menyerap sulfur yang ada dalam gas alam. Masing-masing
Desulfurizer mempunyai volume 68,8 m3. Umur operasinya diperkirakan
90 hari untuk kandungan H2S didalam gas alam maksimum 80 ppm dan
keluar dari Desulfurizer diharapkan kandungan H2S dalam gas menjadi
5 ppm. Reaksi yang terjadi adalah :
Fe2O3 + 3H2S Fe2S3 + 3H2O
Mercury Guard Vessel (61-202-D)
Gas dari Desulfurizer mengalir ke Mercury Guard Vessel
(61-202-D) yang berisi 6,7 m3 katalis Sulfur Impregnated Activated
Carbon berfungsi untuk menyerap Hg yang terdapat dalam gas alam.
Mercury dirubah menjadi senyawa Mercury Sulfida dan kemudian
diserap pada permukaan karbon aktif. Reaksi yang terjadi adalah
:
Hg+H2S HgS
CO2 Pretreatment Unit (CPU)
CO2 Removal bertujuan untuk mengurangi beban energi di Primary
Reformer dengan mengurangi kandungan CO2 dari gas umpan. Gas alam
yang mengandung CO2 sekitar 23% diturunkan konsentrasinya di CO2
Pretreatment Unit (CPU) hingga kandungan CO2-nya sekitar 4%v dengan
menggunakan larutan 50%w aMDEA (activated Mono Diethylamine)
sebagai zat penyerap. Penyerapan berlangsung pada temperatur
70-90oC dan tekanan sistem. Dalam penyerapan dan pelepasan CO2
temperatur dan tekanan sangat berpengaruh karena penyerapan
(absorpsi) berlangsung baik pada temperatur rendah dan tekanan
tinggi, sedangkan pelepasan (stripping) bekerja dengan baik pada
temperatur tinggi dan tekanan rendah.
Reaksi yang terjadi adalah :
CO2 +H2OH2CO3
H2CO3 + aMDEA(MDEAH) + (HCO3)
Final Desulfurizer
Final Desulfurizer (61-108-D) merupakan vessel yang berisi dua
bed katalis, bed bagian atas berisi katalis Nickel Molibdate yang
berfungsi untuk mengubah sulfur organik yang terdapat di dalam gas
umpan menjadi sulfur anorganik (H2S) dengan mereaksikannya dengan
hidrogen, dan bed bagian bawah berisi katalis ZnO yang berfungsi
untuk menyerap H2S yang terbentuk dari bed pertama.
(CoMo)Reaksinya adalah :
RSH+H2 RH + H2S
H2S + ZnO ZnS + H2O
Umur ZnO lebih kurang 5 tahun dengan keluaran dari 61-108-D
diharapkan kandungan H2S di dalam gas < 0.1 mgram/m3 .
3.2.2 Sistem Pembuatan Gas Sintesa
Sistem ini bertujuan untuk mengubah gas yang berasal dari sistem
persiapan gas umpan baku menjadi gas CO, CO2 dan H2 melalui tahapan
proses sebagai berikut:
3.2.2.1 Primary Reformer (61-101-B)
Primary Reformer (61-101-B) terdiri dari dua seksi, yaitu seksi
radiant dan seksi konveksi. Seksi radiant merupakan tempat
terjadinya reaksi sedangkan Konveksi adalah pemanfaatan panas dari
seksi radiant. Gas proses masuk ke Primary Reformer bersama dengan
superheated steam dengan perbandingan steam dengan karbon 3,5 : 1
untuk mengubah hidrokarbon menjadi CO, CO2 dan H2.
Pada Primary Reformer (61-101-B), reaksi gas umpan dan kukus
dilakukan dengan bantuan katalis berbasis katalis nikel (ICI 57 4)
pada bagian atas dan nikel (ICI 24 5) pada bagian bawah. Untuk
melindungi katalis nikel dari deposit karbon, diisi dengan potash.
dan dilakukan pemanasan dengan pembakaran bahan bakar gas alam.
Pemberian kalor ini dikarenakan proses reaksi reformasi kukus
merupakan reaksi endotermis. Untuk memberikan kecepatan reaksi dan
konversi yang tinggi, reaksi dilakukan pada temperatur dan tekanan
tinggi, yakni pada 780-820oC dan tekanan sekitar 37,19 kg/cm2G.
Efisiensi termal unit Primary Reformer ini dapat mencapai 93%.
Proses-proses reaksi yang berlangsung ditunjukkan pada persamaan
reaksi Di bawah ini:
CH4 + O2CO2 + H2O
CxHy + H2OCH4 + CO2
CH4 + H2O CO + 3 H2 (endotermik)
CO + H2OCO2 + 2 H2 (eksotermik)
3.2.2.2 Secondary Reformer
Untuk menyempurnakan reaksi reforming yang terjadi di Primary
Reformer (61-101-B), gas dialirkan ke Secondary Reformer (61-103-D)
yang juga berfungsi untuk membentuk gas H2, CO dan CO2. Aliran gas
ini dicampurkan dengan aliran gas udara yang mengandung O2 dan N2.
Gas, steam dan udara mengalir ke bawah melalui suatu unggun yang
berisi katalis nikel, sehingga mengakibatkan suhu gas sebelum masuk
katalis bertambah tinggi. Reaksinya adalah sebagai berikut :
2H2 + O2 2H2O
CH4+H2O CO + 3H2 + Q
CO+H2OCO + H2 + Q
Secondary Reformer beroperasi pada suhu 1000oC dan tekanan 31
kg/cm2G. Panas yang dihasilkan dari reaksi di atas dimanfaatkan
oleh Secondary Reformer Waste Heat Boiler (61-101-C) dan High
Pressure Steam Superheater (61-102-C) sebagai pembangkit steam
(boiler feed water). Gas yang keluar dari Secondary reformer
setelah didinginkan oleh dua buah waste heat exchanger tersebut
suhunya menjadi 371oC.
3.2.2.3 Shift Converter
Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, reaksi reformasi kukus
akan menghasilkan produk H2 dan CO2 dan produk samping gas CO. Gas
CO2 tersebut akan dipisahkan dengan menggunakan absorben. Namun gas
CO akan sulit dipisahkan dari campuran, karena itu gas CO harus
dikonversikan menjadi gas CO2 pada shift converter agar mudah
dipisahkan. Shift converter terdiri atas dua bagian yaitu :
a) High Temperature Shift Converter (61-104 D1)
b) Low Temperature Shift Converter(61- 104-D2)
HTS (61-104-D1) beroperasi pada suhu 350-420 oC dan terkanan 30
kg/cm2G, berfungsi mengubah CO dalam proses menjadi CO2 dengan
kecepatan reaksi berjalan cepat sedangkan laju perubahannya
(konversi) rendah. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :
CO+H2OCO2 + H2 + Q
Gas proses yang keluar dari HTS (61-104-D1), sebelum masuk ke
LTS (61-104-D2) diturunkan suhunya di dalam alat penukar panas.
Proses yang terjadi pada LTS (61-104-D2) sama dengan proses yang
ada di HTS. Kondisi operasi pada LTS yaitu pada tekanan 33 kg/cm2G
dan suhu 246oC dengan kecepatan reaksi berjalan lambat sedangkan
laju perubahannya tinggi.
Pada HTSC, digunakan katalis berbasis besi-krom. Setelah HTSC,
reaksi dilangsungkan pada LTSC dengan temperatur yang lebih rendah
agar meningkatkan konversi reaksi. Katalis yang digunakan pada LTSC
adalah Cu/Zn. Hasil keluaran dari LTSC diharapkan berkadar CO
dibawah 0,5%mol.
3.2.3Unit Pemurnian Gas Sintesa
Pada unit ini CO dan CO2 dipisahkan dari gas sintesa, karena CO
dan CO2 dapat meracuni katalis ammonia converter (61-105-D). Proses
pemurnian gas sintesa ini terdiri dari dua tahap proses, yaitu:
3.2.3.1 Main CO2 Removal (MCR)
Tujuan dari CO2 removal adalah untuk menyerap CO2 yang terbentuk
dari primary dan secondary reformer serta hasil konversi di shift
converter. CO2 merupakan produk samping (side product) dari pabrik
ammonia dan digunakan sebagai bahan baku pabrik urea. Kemurnian
produk CO2 pada seksi ini adalah 99,9 %vol. Proses absorpsi CO2 ini
dilakukan dengan menggunakan larutan aMDEA (activated Methyl
Diethanol Amine), bahan ini merupakan campuran dari MDEA dan
piperazin.
Peralatan utama main CO2 Removal terdiri dari :
a) CO2 Absorber (61-101-E)
b) CO2 Stripper (61- 102-E)
Gas sintesis dari hasil LTSC dialirkan ke absorber dan
dikontakkan langsung dengan larutan aMDEA dengan Tekanan tinggi dan
temperature rendah, kemudian aMDEA yang telah kaya CO2 diregenerasi
pada tekanan rendah dan temperatur tinggi di stripper.
3.2.3.2 Methanator (61-101-D)Gas sintesis yang masih mengandung
sedikit CO dan CO2 harus diolah lagi sehingga CO dan CO2
benar-benar hilang dan tidak meracuni katalis. Untuk menghilangkan
gas-gas ini, dilakukan proses di unit Methanator (61-101-D). Pada
Methanator, CO dan CO2 direaksikan agar membentuk metana kembali,
karena metana tidak meracuni katalis. Reaksi metanasi ini
dilangsungkan pada temperatur 280-300oC dan tekanan sekitar 25
kg/cm2G dengan memanfaatkan katalis berbasis nikel-alumina.
Keluaran Methanator diharapkan hanya mengandung CO dan CO2 di bawah
5 ppm. Reaksi yang terjadi adalah :
CO + 3H2 CH4 + H2O + Q
CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O + Q
Gambar 3.6 Methanator
Gas sintesis yang keluar dari Methanator masih mengandung uap
air dari kelebihan kukus dan reaksi metanasi. Kandungan air ini
harus disingkirkan karena akan membeku saat dilakukan proses
refrigerasi pada proses selanjutnya. Proses penghilangan kadar air
ini dilakukan dengan Molecular Sieve Dryer (61-109-DA/DB).
3.2.4 Unit Sintesa Ammonia Gas sintesis keluaran Molecular Sieve
Dryer yang mengandung H2, N2, dan sedikit CH4, dimasukkan ke
reaktor sintesis ammonia atau Ammonia Converter (61-105-D). Dengan
perbandingan volume H2 dan N2 sebesar 3 : 1, sebelum dialirkan ke
ammonia converter (61-105-D) terlebih dahulu tekanannya dinaikkan
dengan syn gas compressor (61-103-J) sampai tekanan 150 kg/cm2G.
Compressor ini bekerja dengan dua tingkatan kompresi dengan
penggerak turbin uap (steam turbine). Tingkatan pertama disebut Low
Pressure Case (LPC) dan tingkatan kedua disebut High Pressure Case
(HPC).
Gas sintesa masuk ke LPC dengan temperatur 38oC dan tekanan 24,1
kg/cm2G, kemudian dikompresikan menjadi 63,4 kg/cm2G dan temperatur
67,4oC. Sedangkan pada bagian HPC, gas sintesa bercampur dengan gas
recycle dari ammonia converter. Gas sintesa umpan memasuki ammonia
converter dengan temperatur 141oC dan tekanan 147 kg/cm2G melalui
bagian samping reaktor.
Reaktor ini dibagi menjadi dua bagian berdasarkan fungsinya,
yaitu ruang katalis atau ruang konversi dan ruang penukar panas
(heat exchanger). Reaksi yang terjadi pada ammonia converter adalah
sebagai berikut :
N2+3H22NH3 + Q
Ammonia converter dioperasikan pada suhu 480oC dan tekanan 150
kg/cm2G.
Gambar 3.7 Diagram Alir DCS Ammonia Converter
3.2.5 Sistem Pendinginan AmmoniaAmmonia yang dihasilkan dari
Ammonia Converter harus dimurnikan dari zat inert seperti CH4 dan
sisa reaktan N2 serta H2. Pemurnian ini dilakukan dengan proses
pendinginan dan penurunan tekanan gas. Proses pendinginan ammonia
dilakukan secara bertahap dengan menggunakan fluida pendingin air
umpan boiler, umpan reaktor, serta air pendingin, dari temperatur
440oC hingga 52-65oC. Gas sintesis ini kemudian didinginkan hingga
17,8oC dengan Unitized Chiller.
Steam ammonia didinginkan dan dikondensasikan terlebih dahulu
pada Ammonia Unitized Chiller (61-120-C) sebelum masuk ke
refrigerant reservoir (61-109-F). Uap yang tidak terkondensasi
dikembalikan ke sistem dan zat yang tidak bereaksi dari chiller
dikirim ke unit Ammonia Recovery. Steam ammonia yang terbentuk pada
berbagai chiller, flush drum, dan storage tank dimasukkan dalam
centrifugal refrigerant compressor (61-105-J). Kompressor ini
bekerja berdasarkan sistem pemampatan bertingkat untuk memanfaatkan
ammonia sebagai media pendingin. Kompresor ini dioperasikan untuk
memenuhi kebutuhan tekanan pada stage flush drum (61-120-CF).
Disamping itu juga dapat menaikkan tekanan dari aliran ammonia yang
mengalami flushing, sehingga memungkinkan ammonia terkondensasi
setelah terlebih dahulu didinginkan dalam refrigerant condenser
(61-127-C).
Pada Unitized Chiller (61-120-CF4/3/2/1), ammonia diekspansi
empat tahap agar mencapai temperatur sekitar -33oC. Ekspansi
dilakukan pada unit 61-120-CF4 hingga unit 61-120-CF1 dengan
capaian tekanan keluaran masing-masing 15, 6, 2,5, dan 0,3 kg.G/cm2
dengan capaian temperatur keluaran masing-masing 13,1, -1,9, -13,1,
dan -32,2oC. Produk keluaran Unitized Chiller ini disebut cold
product dan dikirim ke tangki penyimpanan ammonia cair. Sedangkan
uap ammonia yang terbentuk dikompresi ulang untuk kemudian
dialirkan menuju Refrigerant Receiver dan kemudian didinginkan
kembali.
3.2.6 Unit Daur Ulang Ammonia Unit ini berfungsi untuk menyerap
NH3 yang terkandung didalam gas buang sehingga diperoleh effisiensi
produk ammonia yang lebih tinggi. Penyerapan kandungan ammonia yang
ada dalam campuran gas buang dilakukan dalam dua packed absorber
dengan sirkulasi yang berlawanan arah antara gas-gas dengan
air.
HP Ammonia Scrubber (61-104-E) menyerap ammonia yang terikut
dalam purge gas tekanan tinggi dari sintesa loop dengan temperatur
28,8oC. Gas-gas yang keluar dari menara absorber dikirim ke unit
daur ulang hidrogen (HRU).
LP Ammonia Scrubber (61-103-E) menyerap ammonia yang terikut di
dalam purge gas dari Ammonia Letdown Drum (61-107-F) dan
refrigerant receiver (61-109-F) yang bertemperatur -17 OC. Gas-gas
yang keluar dari menara absorber dikirim ke primary reformer
sebagai bahan bakar.Larutan aquas ammonia dari HP ammonia scrubber
dan LP ammonia scrubber serta kondensat dari HRU dipanaskan sampai
165oC di ammonia stripper feed/effluent exchanger (61-141-C) lalu
dialirkan ke ammonia stripper (61-105-E). Pada column ini terjadi
pelepasan ammonia dari aquas Ammonia, ammonia yang telah dipisahkan
dikirim kembali ke refrigerant system. Untuk menjaga temperatur
ammonia keluar dari top column dispray ammonia cair dari produk
panas melalui inlet sparger di top column. Untuk memberi panas ke
column digunakan ammonia stripper reboiler (61-140-C) dengan
menggunakan steam.
Gambar 3.8 Diagram Alir DCS Pure Gas dan Condensate Recovery
Unit
3.2.7 Unit Daur Ulang Hidrogen
Unit daur ulang hidrogen (HRU) ini menggunakan teknologi membran
separation yang diproduksi oleh Air Product U.S.A. Tujuan daur
ulang hidrogen adalah untuk memisahkan gas hidrogen yang terdapat
dalam purge gas dari HP Ammonia Scrubber (61-104-E) sebelum dikirim
ke fuel sistem. Sedangkan hidrogen yang diperoleh dikembalikan ke
sintesa loop untuk diproses kembali menjadi ammonia.
Prism separator merupakan inti dari peralatan pada HRU. Prism
separator menggunakan prinsip pemilihan permeation (perembesan) gas
melalui membran semi permeabel. Molekul gas akan berpindah melalui
batas membran jika tekanan parsial dari gas lebih rendah dari
tekanan disebelahnya. Membran ini terdiri dari hollow fiber yang
terdiri dari sebuah bundle hollow fiber yang mempunyai seal pada
setiap ujungnya dan melalui tube sheet. Bundle ini dipasang dalam
bentuk pressure vessel. Setiap separator mempunyai 3 buah nozzles,
satu di bagian inlet dan dua buah di bagian outlet.
Dalam operasi gas memasuki inlet nozzle dan melewati bagian luar
hollow fiber. Hidrogen permeate melalui membran lebih cepat dari
pada gas lain. Gas yang akan di daur ulang memasuki HP prism
separator 103-LL1A dan 103-LL1B secara paralel melalui bottom
nozzle dan didistribusikan ke bundle hollow fiber di shell sidenya.
Gas kaya hidrogen permeate lewat melalui pori hollow fiber,
melewati internal tube sheet, dan keluar melalui nozzle outlet.
Hidrogen yang keluar dari kedua prism tersebut merupakan produk
high pressure permeate dan dialirkan ke syn gas compressor 1st
stage cooler (61-130-C) dengan tekanan 57 kg/cm2g.
Aliran tail gas yang meninggalkan shell side dari HP prism
separator di letdown, kemudian mengalir ke LP prism separator
(61-103-LL2A, 2B, 2D, 2E, 2F) untuk proses pemisahan selanjutnya.
Permeate dari LP prism seperator ini merupakan produk low pressure
permeate dan dikirim ke up stream methanator effluent cooler
(61-115-C) dengan tekanan 31 kg/cm2g. Tail gas kemudian
meninggalkan shell side LP prism separator dengan kondisi minimum
hidrogen dan gas non-permeate. Gas non-permeate terdiri dari inert
gas methan dan argon yang di buang dari Ammonia Synthesis Loop, dan
digunakan sebagai bahan bakar di primary reformer.
Gambar 3.9 Diagram Alir Hydrogen Recovery Unit (HRU)
3.3 Unit Urea
Akibat kelangkaan dan mahalnya bahan baku gas, hanya Pabrik
Urea-1 yang diaktifkan. Sebenarnya Pabrik Urea-2 sudah lebih modern
dan memberikan konversi yang lebih baik daripada Pabrik Urea-1,
namun karena masih ada kendala teknis, Pabrik Urea-2 belum bisa
diaktifkan. Pabrik Urea-1 masih menggunakan teknologi lama, yakni
teknologi proses Mitsui Toatsu Total Recycle C Improved dengan
kapasitas produksi urea berbentuk prill sebesar 1.725 ton/hari atau
570.000 ton/tahun. Proses ini dipilih karena mempunyai beberapa
kemudahan dan keuntungan antara lain:
a) Murah ongkos pembuatannya
b) Mudah untuk mengoperasikannya
c) Memberi hasil produk yang tinggi
Secara umum proses di Pabrik Urea-1 dapat diilustrasikan pada
Gambar 3.12
Gambar 3.10 Block Diagram Proses Urea
3.2.1Sintesis Urea
Gas CO2 yang didatangkan dari Pabrik Ammonia-2 diolah terlebih
dahulu sebelum dimasukkan ke reaktor urea.Gas CO2 ini dikeringkan
terlebih dahulu oleh Suction Separator (52-FA-161-3). Gas CO2
kering kemudian dikompresi bertahap dengan CO2 Booster Compressor
(52-GB-101, tipe sentrifugal) dari 0,7 kg/cm2G hingga 30 kg/cm2G
kemudian ditekan lagi menjadi 250 kg/cm2G pada CO2 Compressor
(52-GB-102, tipe resiprokal dua tahap).
Ammonia cair dari Pabrik Ammonia-2 juga diolah terlebih dahulu.
Ammonia cair ini awalnya dicampurkan dengan ammonia hasil
recovery,yang didatangkan dari kondensor (52-EA-202A-D), ke dalam
Ammonia Reservoir (52-FA-401). Disini gas inert dilepaskan melalui
Gas Releaser. Ammonia kemudian dinaikkan tekanannya dan dipompakan
dengan Liquid Ammonia Feed Pump (52-GA-101) dari 17 kg/cm2G menjadi
24 kg/cm2G, kemudian dipompa lagi sampai tekanan mencapai 250
kg/cm2G. Untuk mencapai temperatur yang dibutuhkan, ammonia
dipanaskan oleh Ammonia Preheater (52-E-101/102) hingga
temperaturnya menjadi 80oC
Sintesis urea dilakukan dengan reaktor urea (52-DC-101) berupa
silinder tegak setinggi 30 meter dengan lapisan logam titanium di
bagian dalam. Umpan ammonia dan gas CO2, serta karbamat hasil
recovery, dimasukkan dari bagian bawah reaktor. Reaksi dilakukan
pada tekanan 250 kg/cm2G dan temperatur 200oC. Produk campuran
urea, karbamat, air, dan sisa reaktan, akan keluar dari atas
reaktor secara overflow. Reaksi yang terlibat:
2 NH3 + CO2NH2COONH4 (karbamat) (4.8)
NH2COONH4CO(NH2)2 (urea) + H2 (4.9)
2 CO(NH2)2 NH2CONHCONH2 (biuret)+NH3 (4.10)
Reaksi pada Persamaan 4.8 berlangsung secara cepat dan eksoterm,
sementara reaksi pada Persamaan 4.9 berlangsung dengan lambat dan
eksoterm.Karena itulah reaksi sintesis urea sangat bergantung pada
reaksi pada Persamaan 4.9 yang berlangsung lambat.Akibatnya, untuk
menghasilkan konversi yang tinggi, reaksi sintesis urea di industri
dilakukan pada temperatur tinggi untuk meningkatkan dehidrasi
karbamat menjadi urea.Reaksi juga dilakukan pada tekanan tinggi dan
rasio NH3/CO2 yang tinggi untuk mendorong pembentukan karbamat
sesuai Persamaan 4.8.
Reaksi pada Persamaan 4.10 merupakan reaksi samping dan
terbentuknya produk biuret.Reaksi samping ini sangat tidak
diharapkan karena biuret bersifat racun dan dapat membunuh
tanaman.Salah satu cara mencegah terbentuknya biuret adalah dengan
menggunakan rasio NH3/CO2 yang tinggi sehingga reaksi pada
Persamaan 4.10 terdorong ke pembentukan urea.
3.2.2Purifikasi Produk
Produk dari hasil reaksi sintesa terdiri dari urea, biuret, air,
ammonia karbamat dan ammonia berlebih. Proses selanjutnya
diperlukan untuk memisahkan urea dan produk reaksi yang lain.
Pemindahan dilakukan dengan menurunkan tekanan sehingga ammonium
carbamat terurai menjadi gas-gas ammonia dan CO2.
a) Reaksi Dekomposisi Amonium Carmbamat
NH2 COONH4 2NH3 + CO2
Reaksi berlangsung pada temperatur 151oC 165oC. Pengurangan
tekanan akan menaikkan temperatur sehingga akan memperbesar
konversi. Selama dekomposisi reaksi, hidrolisa urea merupakan
faktor penting yang harus diperhatikan, karena hidrolisa
menyebabkan berkurangnya urea yang dikehendaki sebagai produk.
b) Reaksi Hidrolisa Udara
NH2 CONH2 + H2O CO2 + 2NH3
Hidrolisa mudah terjadi pada suhu tinggi, tekanan rendah dan
residence time yang lama. Pembentukan biuret adalah faktor lain
yang harus diperhatikan baik dalam proses dekomposisi, maupun dalam
proses berikutnya (kristalisasi dan pembutiran).
c) Reaksi Pembentukan Biuret
2NH2 CONH2 NH2CONHCONH2 + NH3
Reaksi ini bersifat reversible dan berlangsung pada temperatur
di atas 90oC, dan tekanan parsial ammonia yang rendah. Pembentukan
biuret dapat ditekan dengan adanya kelebihan ammonia. Jumlah biuret
yang terbentuk juga dipengaruhi oleh residence time yang lama.
Dekomposisi berlangsung pada saat larutan keluar dari top reaktor
urea (52-DC-101) dengan temperatur 126oC melalui suction expantion
yang disebut let down valve, pada saat tersebut sebagian besar
karbamat akan terurai menjadi ammonia dan CO2 yang disebabkan
turunnya tekanan sebesar 17 kg/cm2G.
Ammonia dan ammonium carbamat yang tersisa selanjutnya
dipisahkan dari larutan dalam dekomposer tahap II yaitu Low
Pressure Dekomposer (52-DA-202). Untuk LPD beroperasi dengan
tekanan 2,5 kg/cm2G dan temperatur 235oC, sedangkan untuk gas
separator terdiri dari 2 bagian yaitu: bagian atas dioperasikan
pada temperatur 107oC, dengan tekanan 0,3 kg/cm2G dan bagian bawah
dioperasikan pada 92oC dan tekanan atmosfir
3.3.3Unit Recovery
Campuran gas yang berupa ammonia, karbon dioksida serta sedikit
uap air yang dihasilkan dari pemisahan urea yang terbentuk di dalam
reaktor pada seksi dekomposisi dikembalikan sebagai gas, larutan
atau slurry untuk selanjutnya digunakan sebagai umpan reaktor urea
adalah tidak ekonomis untuk membuang gas-gas tersebut ke udara luar
atau memasukkannya ke tempat pembuangan, di samping akan
menyebabkan pencemaran lingkungan. Di dalam seksi recovery gas-gas
tersebut diserap dengan larutan urea. Larutan urea yang
dipergunakan di sini diperoleh sebagai cairan induk dari seksi
kristalisasi dan pembutiran.
Gas-gas ammonia dan CO2 yang diserap bergabung kembali menjadi
ammonium carbamat. Larutan yang diperoleh dikirim kembali ke
reaktor sebagai recycle solution sebagian ammonia cair dan
dimanfaatkan kembali sebagai bahan baku, agar sebanyak mungkin gas
diperoleh kembali di dalam seksi ini, maka penyerapan dilakukan
dalam beberapa tahap. Gas yang keluar dari High Pressure Decomposer
(52-DA-201) diserap berturut-turut di dalam High Pressure Absorber
Cooler (52-EA-401) dan High Pressure Absorber (52-DA-401).
Gas yang keluar dari high pressure absorber sebagian besar
terdiri atas ammonia dan dicairkan kembali di dalam ammonia
condenser dan diperoleh ammonia cair. Sedangkan sisa gas yang belum
cair diserap di dalam ammonia recovery absorber dengan air.
Gas yang keluar dari low pressure dekomposer diserap
berturut-turut di dalam low pressure absorber dan off gas absorber,
sehingga gas yang keluar dari low pressure absorber hanya
mengandung sedikit gas pereaksi. Gas tersebut dicampur dengan udara
dan dikirim ke gas separator untuk membantu menghalau gas dari
larutan urea.
Gas dari gas separator dipisahkan menjadi ammonia, karbamat cair
dan gas sisa di dalam off gas condenser. Gas tersebut diserap di
dalam off gas absorber bersama-sama dengan gas yang berasal dari
low pressure absorber dengan menggunakan cairan dari off gas
absorber.
Cairan ini sebagian di kirim ke Low Pressure Absorber sebagai
cairan induk penyerap gas berturut-turut di dalam Low Pressure
Absorber dan High Pressure Absorber dan menghasilkan larutan
karbamat yang dipakai sebagai recycle solution.
3.3.4 Unit Kristalisasi dan Pembutiran
Larutan urea yang keluar dari gas separator (52-DA-203) dengan
konsentrasi 70 75% dikirim ke crystallizer (52-FA-201) dengan pompa
urea (52-GA-205), di sini urea divakumkan untuk mengurangi
kandungan air yang ada dalam larutan urea. Kristal-kristal yang
terbentuk dalam vakum crystalizer dikirim ke centrifuge (52-GF-201)
untuk dipisahkan dari mother liquor, kemudian dikeringkan melalui
dryer (52-FE-301) sampai kadar airnya 0,3% dengan menggunakan udara
panas.
Panas yang diperlukan untuk menguapkan air dalam Crystallizer
diperoleh dari 3 sumber yaitu Panas sensibel dari larutan urea dari
gas separator (DA-203), panas kristalisasi urea yang sedang
mengkristal, panas yang di dapat oleh slury yang disirkulasi
melalui High Pressure Absorber Cooler (EA-401).
Kristal-kristal urea kering dikirim ke atas prilling tower
(52-IA-301) dengan pneumatic conveyor melalui fluidizing dryer
(52-FF-301) di situ kristal dilelehkan di dalam melter (52-EA-301),
dan lelehan tersebut turun ke head tank (52-FA-301), melalui
distributor (52-PF-301) dan spraying nozzle granulator di dalam
prilling tower dan di bawahnya dihembus dengan udara dingin sebagai
media pendingin sehingga dihasilkan butiran urea.
Urea keluar dari bagian bawah prilling tower (fluidizing cooler)
diayak melalui tromel (52-FD-303) untuk dipisahkan over sizenya dan
yang memenuhi spesifikasi selanjutnya dikirim ke gudang (bulk
storage) dengan menggunakan belt conveyer. Butiran urea yang over
size dilarutkan di dalam disolving tank, selanjutnya dikirim ke
crystalizer dan sebagian lagi dikirim ke recovery. Debu urea dan
udara bersih yang tidak terserap dibuang ke atmosfir melalui
urethane foam filter. Butiran urea yang dihasilkan berkadar air
yang relatif rendah yaitu 0,3% berat maximum.
Urea yang dihasilkan oleh PT. PIM harus memenuhi spesifikasi
sebagai berikut:
- Kadar nitrogen46 % berat minimum
- Kadar air0,3 % berat maksimum
- Kadar biuret0,5 % Berat maksimum
- Kadar besi0,1 ppm maksimum
- Ammonia bebas150 ppm maksimum
- Abu15 ppm maksimum
- Fe (Iron)1,0 ppm maksimum
Gambar 3.11 Diagram Alir Seksi Recovery, Kristalisasi dan
Pembutiran
3.3.5Bagging Unit dan Gudang Urea Bulk
Urea prill yang telah dihasilkan harus dijaga dengan baik agar
tidak terjadi kerusakan yang mengakibatkan turunnya kualitas
produk. Hal ini sangat potensial terjadi pada saat transportasi,
pada saat pengantongan atau pada saat penyimpanan. Urea prill yang
berasal dari prilling tower diangkut dengan belt conveyor ke
splitter. Belt conveyor ini mempunyai kemampuan angkut 72 ton/jam.
Dari splitter sebagian urea prill dialirkan ke gudang penyimpanan
sedangkan sebagian lagi dikirim ke splitter pada bagian
pengantongan (bagging).
Pada gudang penyimpanan ini tumpukan urea prill diatur dengan
menggunakan tripper, sehingga tumpukan urea prill dalam gudang
merata. Di dalam gudang terdapat portal scrubber yang dilengkapi
pengatur kecepatan. Alat ini berfungsi untuk mengeruk dan
memindahkan urea prill ke belt conveyor, untuk seterusnya
dikirimkan ke spilter. Spilter membagi urea prill tersebut menjadi
dua bagian, sebagian dikapalkan sedangkan sebagian lagi dikirim ke
bagging.
Pada belt conveyer, yang mengirim urea prill ke kapal dipasang
alat pengukur flow rate. Agar urea prill yang disimpan dalam gudang
terjaga kelembaban dan kekerasannya, maka kelembaban harus dijaga
antara 65 70% dan suhu gudang harus 5 10oC di atas suhu lingkungan
kondisi seperti ini diatur dengan memakai aliran steam yang
dialirkan ke dalam gudang.
Pada bagging, urea prill dibagi oleh splitter ke dalam dua buah
hopper. Pada alat ini terdapat weight total counter untuk mengukur
berat urea yang dikantongkan pada setiap kantong. Hooper ini
berfungsi untuk memasukkan urea ke dalam kantong dan kemudian
menjahit kantong tersebut. Alat ini bekerja semi-otomatis. Alat ini
dapat menghasilkan 720 kantong urea/hari dengan kapasitas 50 kg
urea pada tiap kantongnya. Kantong-kantong urea tersebut lalu dipak
dengan bantuan palletizer.Untuk mengatasi debu-debu yang banyak
timbul pada saat penyimpanan dan pengantongan maka digunakan bag
filter. Debu-debu yang timbul diserap oleh alat ini, kemudian
diproses lebih lanjut sehingga udara yang dibuang ke atmosfir telah
bersih dari debu.
4
5
5.1
STEAM SH
BFW
STEAM SL
GAS & STEAM
INHIBITOR &
DISPERSANT
DEAERATOR
BOILER
O2 & CO2
SCAVANGER
STEAM SH
BFW
STEAM SL
GAS & STEAM
INHIBITOR & DISPERSANT
DEAERATOR
BOILER
O2 & CO2 SCAVANGER
Mullite
Ball
Distributor
Gas Outlet
CATALYST
Mullite Ball
Distributor
Gas Outlet
SYNTHESIS
SECTION
PURIFICATION
SECTION
CRYSTALLIZATION
SECTION
PRILLING
SECTION
CO
2
NH
3
BULKSTORAGERECOVERY
SECTION
Mix Gas
Mother LiquorAmmoniumCarbamate Ship loader BAGGINGMACHINE
SYNTHESIS
SECTION
PURIFICATION
SECTION
CRYSTALLIZATION
SECTION
PRILLING
SECTION
CO2
NH3
BULK
STORAGE
RECOVERY
SECTION
Mix Gas
Mother Liquor
Ammonium
Carbamate
Ship loader
BAGGING
MACHINE
SYNTHESIS
SECTION
PURIFICATION
SECTION
CRYSTALLIZATION
SECTION
PRILLING
SECTION
CO
2
NH
3
BULK
STORAGE
RECOVERY
SECTION
Mix Gas
Mother Liquor
Ammonium
Carbamate
Ship loader
BAGGING
MACHINE
SYNTHESIS
SECTION
PURIFICATION
SECTION
CRYSTALLIZATION
SECTION
PRILLING
SECTION
CO2
NH3
BULK
STORAGE
RECOVERY
SECTION
Mix Gas
Mother Liquor
Ammonium
Carbamate
Ship loader
BAGGING
MACHINE
GAS BUMIAIR BAKU
NH
3
UREA ( NH
2
CONH
2
)
UNIT UTILITYUNIT AMMONIAUNIT UREA
CO
2
GAS BUMILISTRIKUAP AIRLISTRIKP W & FWN
2
N
2
IA & PAP W & FWIA & PA
GAS BUMI
AIR BAKU
NH3
UREA ( NH2CONH2 )
UNIT UTILITY
UNIT AMMONIA
UNIT UREA
CO2
GAS BUMI
LISTRIK
UAP AIR
LISTRIK
P W & FW
N2
N2
IA & PA
P W & FW
IA & PA
