INDUSTRI PETROKIMIA

PT. PUPUK KALTIM

Produk yang dihasilkan yaitu Urea dengan menggunakan bahan baku Amoniak dan CO2

Reaksi pembentuka urea dari amoniak dan karbondioksida :

Terdiri dari 2 tahap reaksi :

Pembentukan karbamat (eksotermis & cepat) :

Dehidrasi karbamat (endotermis dan lambat) :

Diagram blog proses pembentukan Urea

2 NH 3+CO2⇔NH 2 CONH 2 +H 2O

2 NH 3+CO2⇔NH 2 CO2 NH 4

NH 2 CO 2 NH 4⇔NH 2CONH2 +H 2O

Manfaat dari Urea yaitu :

1. Sebagai bahan baku pembuatan melamin

2. Sebagai pupuk tanaman untuk memperkaya unsur hara pada tanaman

Deskripsi Proses Urea

Unit urea Kaltim-2 didesain oleh Stami Carbon BV Gellen Holland dengan

menggunakan proses total recycle CO2 stripping yang berkapasitas produksi sekitar

1725 MTPD. Proses ini terdiri atas beberapa pokok tahapan, yaitu :

1. Persiapan bahan baku

Tahapan ini berfungsi untuk menyiapkan bahan baku ammonia dan

karbondioksida sebelum dimasukkan ke tahap sintesa.

2. Sintesa urea

Tahapan ini berfungsi untuk mereaksikan ammonia, karbondioksida, dan

karbamat sehingga dihasilkan urea sebagai produk utama.

3. Resirkulasi

Synthesis

Decomposition

Concentration

Prilling/Granulation

Recovery

CO2 NH3

Urea Prill/Granule

cooling

heat

heat

urea

urea, H2O

H2O Waste Water Treatment

carbamate

Process condensate

NH3,CO2,H2O

Urea, inertNH3,CO2,H2O

heat

Tahap ini berfungsi untuk memanfaatkan kembali reaktan melalui proses

dekomposisi karbamat menjadi ammonia dan karbondioksida.

4. Evaporasi dan Prilling

Tahapan ini merupakan tahapan akhir untuk mendapatkan urea prill dengan cara

pemekatan, solidifikasi, dan pendinginan urea.

5. Waste Water Treatment

Tahap ini berfungsi mengolah kondensat proses untuk mendapatkan kembali

ammonia dan karbondioksida, serta mencegah pemcemaran lingkungan.

Urea adalah senyawa berbentuk serbuk putih, tidak berbau atau mengeluarkan bau

ammonia, dan tidak berasa. Urea mempunyai rumus molekul NH2CONH2. Di dalam

air, urea akan terhidrolisis menjadi amonium karbamat (NH2COONH4) yang

selanjutnya akan terdekomposisi menjadi NH3 dan CO2.

Adapun secara garis besar tahapan prosesnya adalah sebagai berikut :

Tahapan persiapan bahan baku meliputi persiapan umpan CO2 dan persiapan

umpan NH3. Gas umpan CO2 dicampur dengan udara dan dialirkan melalui knock out

drum yang bertujuan untuk mengurangi kandungan air yang terbawa dari ammonia

plant. Dari KO-drum, gas umpan dikompresi dengan CO2 compressor dan

dimasukkan ke dalam H2 converter. Dalam H2 converter, gas H2 akan bereaksi secara

katalitik dengan O2 menjadi H2O. Kandungan H2 setelah melewati H2 converter

diharapkan kurang 100 ppm. Setelah tahap reaksi ini, gas umpan CO2 dilewatkan

melalui bagaian HP stripper dasn masuk ke HP Carbamate Condenser.

Pada persiapan umpan ammonia, ammonia cair dari ammonia plant dipompa

dengan HP ammonia pump dan dipanaskan terlebih dahulu di ammonia preheater

dengan menanfaatkan panas air buangan dari unit waste water treatment. Selanjutnya

umpan ammonia yang telah dipanasi dialirkan melalui HP ejector yang sekaligus

berfungsi untuk menghisap larutan karbamat dari HP scrubber. Larutan kerbamat ini

bersama-sama dengan umpan ammonia akan masuk ke HP carbamate Condenser.

Pada tahap sintesa urea, reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

2NH3(g) + CO2(g) NH2COONH4(l) ΔHr,298 = -28,5 kkal/mol

NH2COONH4(g) NH2CONH2(g) + H2O(l) ΔHr,298 =4-6 kkal/mol

Reaksi pertama terjadi di HP Carbamate Condenser, sedangkan reaksi kedua

terjadi di dalam reaktor. Campuran umpan ammonia dan larutan karbamat dari HP

ejector dan campuran gas CO2 dari HP stripper masuk kebagian atas HP carbamate

Condenser pada dua line yang berbeda.

Di dalam HPCC sebagian besar NH3 dan CO2 akan bereaksi dan terkondensasi

menjadi larutan karbamat. Larutan karbamat yang terbentuk ini akan masuk ke dalam

reaktor, demikian juga dengan NH3 dan CO2 yang belum bereaksi di HPCC. Di dalam

reaktor, sisa NH3 dan CO2 akan bereaksi menjadi karbamat dan panas reaksi yang

timbul digunakan untuk reaksi pembentukan urea (mengkonversikan karbamat

menjadi urea).

Fasa larutan yang meninggalkan reaktor akan dikirim menuju HP stripper

untuk memisahkan urea yang terbentuk dengan reaktan yang tidak terkonversi

menjadi urea. Di HP stripper, sebagian karbamat akan terurai kembali menjadi NH3

dan CO2. Larutan urea yang mengandung relatif kecil karbamat akan meninggalkan

bagian bawah HP stripper menuju ke unit resikulasi, sedangkan campuran gas yang

sebagian besar mengandung CO2 akan menuju bagian atas HP Stripper dan mengalir

ke HP Carbamat condenser. Sementara itu, fasa gas dari reaktor, yang mengandung

NH3 dan CO2 tidak terkonversi, bersama-sama mengalir ke HP scrubber. Di dalam

scrubber, sebagian gas NH3 dan CO2 dikondensasikan, sedangkan sebagian lagi

diserap oleh larutan karbamat encer dari bagian resikulasi. Larutan karbamat dihisap

oleh HP ejector untuk dialirkan bersama-sama dengan umpan NH3 menuju HPCC,

sedangkan gas inert yang sedikit mengandung NH3 dan CO2 dibuang ke atmosfer.

Pada tahap resikulasi, larutan urea karbamat (dengan konsentrasi urea 56%)

yang keluar dari bagian bawah HP stripper diekspansikan sampai tekanan 4,2

kg/cm2-a sehingga sebagian dari karbamat terurai menjadi NH3 dan CO2. Selanjutnya

larutan tersebut dispray di top rectifying column. Karbamat yang terurai menjadi NH3

dan CO2 langsung mengalir ke LPCC, sedangkan cairan urea dan karbamat yang

tidak terurai akan mengalami kontak dengan gas panas dari heater retifying column

selanjutnya mengalir ke flash tank, sedangkan uapnya mengalir ke LPCC. Di LPCC,

uap akan terkondensasi menjadi karbamat dan dipompa kembali menuju HP

scrubber.

Gas-gas yang tidak terkondensasi di LPCC mengalir ke absorber untuk diserap

kembali dengan menggunakan water ammonia. Larutan hasil penyerapan ini

ditampung di ammonia water tank yang selanjutnya akan diproses kembali di waste

water treatment. Adapun larutan yang mengalir ke flash tank akan mengalami

flashing sehingga sisa-sisa NH3 dan CO2 yang tidak terurai di retifying column akan

terurai disini. Gas yang terurai tersebut akan dikondensasikan di flash tank condenser

dan ditampung di ammonia water tank, sedangkan larutan yang keluar dari flash tank

mengalir secara gravitasi ke urea storage tank.

Selanjutnya larutan yang mengandung sekitar 73% urea dari urea solution tank

dipompa ke first stage evaporation. Sebelumnya larutan tersebut masuk ke heater

sehingga air yang terkandung di dalam larutan menguap. Pada first stage evaporation

terjadi pemisahan uap air dari larutan. Uap airnya dikondensasikan di first

evaporator condenser dan ditampung di ammonia water tank, sedangkan larutannya

akan mengalir ke second stage evaporation. Aliran dari first stage evaporator masuk

melalui heater sehingga air yang terbawa dalam larutan akan menguap. Larutan yang

bercampur uap air kemudian masuk ke second stage evaporation shingga terjadi

pemisahan antara uap air dengan larutan. Uap air akan dikondensasikan di second

evaporator condenser dan ditampung di ammonia water tank.

Larutan yang keluar dari second stage evaporation, yang berupa urea melt

dengan konsentrasi sekitar 99% akan dipompakan melalui urea melt pump masuk ke

prill bucket yang berputar. Prill bucket ini dilengkapi dengan lubang-lubang sehingg

urea yang keluar dari prill bucket akan berupa tetesan-tetesan yang disebut prill,

yang menyebar ke seluruh prilling tower dan turun ke bawah. Di dalam tower, prill

ini didinginkan oleh udara dari bagian bawah tower yang dihisap ke atas oleh ID fan.

Pada bagian dasar prilling tower, urea ini siap di scrab oleh scrapper menuju ke

funnel-funnel yang selanjutnya ke belt conveyor untuk diangkut ke gudang. Untuk

memperkuat inti dari urea prill, disemprotkan urea yang dihaluskan di unit seeding

menuju ke dalam tower. Debu urea ini bertemu dengan tetesan-tetesan urea sehingga

terbentuk inti urea prill yang kuat. Untuk menghindari terjadinya cracking, maka

disemprotkan urea soft sebagai coating, atau juga biasa diinjeksikan urea

formaldehyde.

Tahap akhir dari pembuatan urea adalah waste water treatment. Pada tahap ini,

ammonia cair dari ammonia water tank dipompa ke bagian atas first desorber

sehingga cairan mengalir ke bawah melalui tray-tray. Di first desorber, NH3 dan CO2

yang telah terurai akan distripping oleh steam dari second desorber. Uap yang

mengadung NH3, CO2 dan steam akan keluar melalui bagaian atas desorber dan

didinginkan di reflux condenser. Karbamat hasil pendinginan ini dikirim kembali ke

LPCC yang selanjutnya dipompa kembali ke sintesis. Cairan dari first desorber

dipanaskan dengan steam dari hydrolyzer masuk ke dalam first desorber, sedangkan

cairan yang keluar menuju ke bagian atas second desorber. Pada bagian bawah

second desorber dimasukkan steam yang akan memanaskan cairan yang masuk dari

atas. Uap dan sebagian besar gas NH3 dan CO2 yang terurai akan mengalir ke atas

dan memanaskan cairan di first desorber. Cairan mengalir kebawah untuk

memanaskan ammonia di ammonia preheater dan selanjutnya dibuang ke sewer

setelah melalui pendinginan. Kandungan NH3 maksimum yang diijinkan adalah 50

ppm dan ureanya 100 ppm.