of 23 /23

Click here to load reader

Sintesa Ammonia

Embed Size (px)

Text of Sintesa Ammonia

Page 1: Sintesa Ammonia

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Dalam kehidupan sehari – hari kita banyak menafaatkan unsur logam dan

nonlogam untuk keperluan transportasi, industri, dan bangunan. Penggunaan logam dan

nonlogam makin meningkat seiring dengan perkembangan ilmu, teknologi, dan industri

Dari 109 unsur yang telah di temukan, ada 92 unsur yang terdapat di alam dan 70

unsur diantaranya adakah logam. Hanya sebagian saja dari logam – logam ini yang

dimanfaatkan oleh manusia secara meluas. Alam Indonesia kaya akan bijih logam yang ada

dalam prut bumi Indonesia. Untuk itu, anda harus mengetahui ilmu dan teknologi untuk

mengolahnya.

Logam di alam pada umumnya terdapat dalam bentuk senyawa, bukan unsur bebas.

Senyawa logam terdapat dalam berbagai batuan dalam kerak bumi. Batuan yang

mengandung senyawa logam dalam kadar tinggi disebut Bijih. Senyawa logam yang

dikandung bijih disebut mineral.

Nitrogen aalah salah satu unsur golongan V A yang merupakan unsur nonlogam dan

gas yang paling banyak di atmosfir bumi. Nitrogen terdapat dalam bentuk unsur bebas di

udara (78% volume), sebagai ammonia yang berasal dari senyawa – senyawa nitrogen,

serta dalam beberapa mineral, seperti kalium nitrat. Nitrogen merupakan unsur yang relatif

stabil, tetapi membentuk isotop – isotop yang 4 diantaranya bersifat radioaktif.

1.2  Rumusan Masalah

1. Bagaimana sejarah penemuan nitrogen?

2. Apa saja sifat kimia dan sifat fisika dari unsir nitrogen?

3. Bagaimana cara pembuatannya?

4. Apa manfaat dan bahaya dari  unsur nitrogen?

1.3  Tujuan

Untuk mengetahui tentang pengertian unsur nitrogen dan keguanaan serta bahaya nitrogen

dalam kehidupan sehari – hari.

Page 2: Sintesa Ammonia

BAB II

PEMBAHASAN

A.       Pembuatan ammonia

           Pembuatan ammonia dengan proses Haber-bosch merupakan suatu proses yang

sangat penting dalam dunia industri, mengingatkebutuhan ammonia sebagai bahan dasar

utama dalam pembuatan berbagai produk, misalnya pupuk urea, asam nitrat, dan senyawa

nitrogen lainnya. Adapun reaksi proses Haber-bosch yaitu:

N2(g)  +  3H2 (g)                2 NH3 (g)SO4-

Untuk memberikan hasil yang optimal, reaksi tersebut berlangsung pada suhu 450oC–

500oC. Agar proses kesetimbangan cepat selesai, digunakan katalisator besi yang dicampur 

dengan Al2O3,MgO, GaO, dan K2O, untuk menggeser reaksi ke arah zat produk (kekanan),

tekanan yang digunakan harus tinggi. Tekanan 200 atm akan memberikan hasil NH3 15%,

tekanan, 350 atm menghasilkan NH3 30 % dan tekanan 1000 atm akan mendapatkan NH3

40%.

            Selama proses berlangsung, untuk menghasilkan jumlah amonia sebanyak-

banyaknya gas nitrogen dan hidrogen di tambahkan secara terus- menerus ke dalam sistem.

Amonia yang terbentuk harus segera dipisahkan ari campuran,dengan cara

mengembunkanya. Ini karena titik didih amonia jauh lebih tinggi dan titik didih nitrogen

dan nitrogen.

B.      Garam-garam ammonium

           Garam-garam ammonium terbentuk dengan ion Cl-, No3-, SO4

-, dan beberapa anion

dari asam fosfat contohnya reaksi ammonia dengan asam menghasilkan garam ammonium :

NH3 (aq)  + HCl (aq)             Nh4Cl (aq). Umumnya semua garam ammonium mudah larut

dalam air dan berdisosiasi sempurna.

-          Amonium klorida                                   

            Penambahan basa kuat pada larutan ammonium klorida dapat membebaskan

ammonia. Reaksinya: NH4Cl (aq)  +  OH-+ (aq)            NH3 (aq)  +  Cl- (aq)  +  H2O (l)

Page 3: Sintesa Ammonia

NH4Cl digunakan dalam pembuatan baterai sel kering dalam pembersih permukaan logam,

dan sebagai pencair dalam pematrian logam.

Urea dibuatdari reaksi antara ammonia dengan CO2, dan reaksinya sbb:

2NH3  +  CO2       H2N – CO – NH2 + H2O

Reaksi ini berlangsung pada tekanan 200 atm dan suhu 185 0C. Urea dalam bentuk padat

mudah ditaburkan dalam lahan pertanian. Dalam tanah , air akan bereaksi dengan urea

membebaskan ammonia.

-          Amonium nitrat

Amonium nitrat dibuat dari reaksi antara ammonia dengan asam nitrat, reaksinya adalah:

NH3  +  HNO3            NH4NO3

Ammonium nitrat digunakan sebagai pupuk yang mempunyai persentase N yang lebih

tinggi disbanding ( NH4)2SO4. Namun ammonium nitrat tidak stabil terhadap panas,

berbahaya untuk penerapan tertentu dan penting penggunaannya sebagai bahan peledak. 

NH4NO3 (s)  + N2O (g)  +  2 H2O (g)

-          Amonium sulfat

(NH4)2SO4 merupakan pupuk padatan yang banyak digunakan. Senyawa ammonia yang

digunakan sebagai pupuk adalah ammonium sulfat ( seperti NH4H2PO4). Dan (NH4)2HPO4).

Keduanya merupakan pupuk yang baik karena menyediakan N dan P untuk pertumbuhan

tanaman. Selain itu keduanya juga digunakan sebagai penghambat kebakaran.

Sintesa Ammonia

Amonia itu terdiri dari hidrogen & nitrogen-yg biasanya perbandingan molarnya

3:1.Amonia disintesis dengan reaksi reversibel antara hidrogen dengan nitrogen.

Sintesis Amoniak dikenal dengan proses Haber-Bosch, dengan persamaan reaksi sebagai

berikut:

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

Tahapan Proses Sintesis Ammonia

Secara garis besar proes sintesis ammonia dibagi menjadi 4 unit dengan urutan sebagai

berikut:

Page 4: Sintesa Ammonia

1. Gas alam yang masih mengandung kotoran (impurities), terutama senyawa belerang

sebelum masuk ke Reforming Unit harus dibersihkan dahulu di unit ini, agar tidak

menimbulkan keracunan pada Katalisator di Reforming Unit. Untuk menghilangkan

senyawa belerang yang terkandung dalam gas alam, maka gas alam tersebut dilewatkan

dalam suatu bejana yang disebut Desulfurizer. Gas alam yang bebas sulfur ini

selanjutnya dikirim ke Reforming Unit. Jalannya proses melalui tahapan berikut :

1. Sejumlah H2S dalam feed gas diserap di Desulfurization Sponge Iron dengan sponge

iron sebagai media penyerap. Persamaan Reaksi :

Fe2O3.6H2O + H2S ⇄Fe2S3 6 H2O + 3 H2O

2. CO2 Removal Pretreatment Section

Feed Gas dari Sponge Iron dialirkan ke unit CO2 Removal Pretreatment Section

Untuk memisahkan CO2 dengan menggunakan larutan Benfield sebagai penyerap.

Unit ini terdiri atas CO2 absorber tower, stripper tower dan benfield system.

3. ZnO Desulfurizer

Seksi ini bertujuan untuk memisahkan sulfur organik yang terkandung dalam feed

gas dengan cara mengubahnya terlebih dahulu mejadi Hydrogen Sulfida dan

mereaksikannya dengan ZnO. Persamaan Reaksi :

H2S + ZnO ⇄ ZnS + H2O

2. Reforming Unit

Di Reforming Unit gas alam yang sudah bersih dicampur dengan uap air, dipanaskan,

kemudian direaksikan di Primary Reformer, hasil reaksi yang berupa gas-gas Hydrogen

dan Carbon Dioksida dikirim ke Secondary Reformer dan direaksikan dengan udara

sehingga dihasilkan gas-gas Hidrogen , Nitrogen dan Karbon Dioksida Gas-gas hasil

reaksi ini dikirim ke Unit Purifikasi dan Methanasi untuk dipisahkan gas karbon

dioksidanya. Tahap-tahap reforming unit adalah :

a. Primary Reformer

Seksi ini bertujuan untuk mengubah feed gas menjadi gas sintesa secara ekonomis

melalui dapur reformer dengan tube-tube berisi katalis nikel sebagai media kontak

feed gas dan steam

Page 5: Sintesa Ammonia

b. Secondary Reformer

Gas yang keluar dari primary reformer masih mengandung kadar CH4 yang cukup

tinggi, yaitu 12 – 13 %, sehingga akan diubah menjadi H2 pada unit ini dengan

perantaraan katalis nikel pada temperature 1002,5oC. Persamaan Reaksi :

CH4 + H2O ⇄3 H2 + CO

Kandungan CH4 yang keluar dari Secondary reformer ini diharapkan sebesar 0.34 %

mol dry basis.Karena diperlukan N2 untuk reaksi pembentukan Ammonia maka

melalui media compressor dimasukkan udara pada unit ini. Persamaan Reaksi :

2H2 + O2⇄ 2H2O

CO + O2 ⇄2CO2

3. Purification dan Methanasi

Karbon dioksida yang ada dalam gas hasil reaksi Reforming Unit dipisahkan dahulu di

Unit Purification, Karbon dioksida yang telah dipisahkan dikirim sebagai bahan baku

Pabrik Urea. Sisa Karbon dioksida yang terbawa dalam gas proses, akan menimbulkan

racun pada katalisator Ammonia Converter, oleh karena itu sebelum gas proses ini

dikirim ke Unit Synloop & Refrigeration terlebih dahulu masuk ke Methanator.

Tahap-tahap proses Purification dan methanasi adalah sebagai berikut :

a. High Temperature Shift Converter (HTS)

Setelah mengalami reaksi pembentukan H2 di Primary dan Secondary Reformer

maka gas proses didinginkan hingga temperature 371 oC untuk merubah CO menjadi

CO2 dengan persamaan reaksi sebagai berikut :

CO + H2O ⇄ CO2 + H2

Kadar CO yang keluar dari unit ini adalah 3,5 % mol dry basis dengan temperature

gas outlet 432 oC- 437 oC.

b. Low Temperature Shift Converter (LTS)

Tidak semua CO dapat dikonversi menjadi CO2 di HTS, maka reaksi tersebut

disempurnakan di LTS setelah sebelumnya gas proses didinginkan hingga

temperature 210 oC. Diharapkan kadar CO dalam gas proses adalah sebesar 0,3 %

mol dry basis.

c. CO2 Removal

Page 6: Sintesa Ammonia

CO2 dapat mengakibatkan degradasi di Ammonia Converter dan merupakan racun

maka senyawa ini harus dipisahkan dari gas synthesa melalui unit CO2 removal yang

terdiri atas unit absorber, striper serta benfield system sebagai media penyerap.

System penyerapan di dalam CO2 absorber ini berlangsung secara counter current,

yaitu gas synthesa dari bagian bawah absorber dan larutan benfield dari bagian

atasnya. Gas synthesa yang telah dipisahkan CO2-nya akan keluar dari puncak

absorber, sedangkan larutan benfield yang kaya CO2 akan diregenerasi di unit CO2

stripper dan dikembalikan ke CO2 absorber. Sedangkan CO2 yang dipisahkan

digunakan sebagai bahan baku di pabrik urea. Adapun reaksi penyerapan yang

terjadi :

K2CO3 + H2O + CO2⇄ 2KHCO3

d. Methanasi

Gas synthesa yang keluar dari puncak absorber masih mengandung CO2 dan CO

relative kecil, yakni sekitar 0,3 % mol dry basis yang selanjutnya akan diubah

menjadi methane di methanator pada temperature sekitar 316 oC.

Persamaan Reaksi :

CO + 3H2⇄ CH4 + H2O

CO2 + 4H2⇄ CH4 + 2H2O

4. Synthesa loop dan Amonik Refrigerant

Gas proses yang keluar dari Methanator dengan perbandingan Gas Hidrogen dan

Nitrogen = 3 : 1, ditekan atau dimampatkan untuk mencapai tekanan yang diinginkan

oleh Ammonia Converter agar terjadi reaksi pembentukan, uap ini kemudian masuk ke

Unit Refrigerasi sehingga didapatkan ammonia dalam fasa cair.. Tahap-tahap poses

Synthesa loop dan Amonik Refrigerant adalah :

a. Synthesis Loop

Gas synthesa yang akan masuk ke daerah ini harus memenuhi persyaratan

perbandingan H2/N2 = 2,5 – 3 : 1. Gas synthesa pertama-tama akan dinaikkan

tekanannya menjadi sekitar 177.5 kg/cm2 oleh syn gas compressor dan dipisahkan

Page 7: Sintesa Ammonia

kandungan airnya melalui sejumlah K.O. Drum dan diumpankan ke Ammonia

Converter dengan katalis promoted iron. Persamaan Reaksi :

3H2 + N2⇄2NH3

Kandungan Ammonia yang keluar dari Ammonia Converter adalah sebesar 12,05-

17,2 % mol.

b. Ammonia Refrigerant

Ammonia cair yang dipisahkan dari gas synthesa masih mengandung sejumlah

tertentu gas-gas terlarut. Gas-gas inert ini akan dipisahkan di seksi Ammonia

Refrigerant yang berfungsi untuk Mem-flash ammonia cair berulang-ulang dengan

cara menurunkan tekanan di setiap tingkat flash drum untuk melepaskan gas-gas

terlarut, sebagai bagian yang integral dari refrigeration, chiller mengambil panas

dari gas synthesa untuk mendapatkan pemisahan produksi ammonia dari Loop

Synthesa dengan memanfaatkan tekanan dan temperature yang berbeda di setiap

tingkat refrigeration.

Gambar. Flowsheet Sintesis Ammonia

Page 8: Sintesa Ammonia

INDUSTRI NITROGEN

Nitrogen yang berasal dari udara merupakan komponen utama dalam pembuatan

pupuk dan telah banyak membantu identifikasi produksi bahan makanan di seluruh

dunia. Pengembangan proses fiksasi nitrogen telah berasal memperjelas berbagai asas

proses kimia dan proses tekanan tinggi, serta ikut menyumbang dalam perkembangan

dunia teknik. Sebelum adanya proses fiksasi nitrogen  secara sintetik, sumber utama

nitrogen untuk keperluan pertanian hanyalah bahan limbah dan kotoran hewan, hasil –

hasil dekomposisi bahan – bahan tersebut serta ammonium sulfat yang didapatkan dari

hasil sampingan pembuatan kokas dari batu bara. Bahan – bahan ini tidak mudah

ditangani dan jumlahnya pun tidak cukup banyak untuk dapat memenuhi semua

kebutuhan yang diperlukan. Salpeter Chili, salpeter  dari air kencing hewan dan

manusia, dan ammonia yang dikumpulkan dari pembuatan kokas, menjadi penting

belakangan ini tetapi akhirnya disisihkan lagi oleh ammonia sintetik dan nitrat. Amonia

merupakan bahan dasar bagi pembuatan hampir semua jenis produk yang mengandung

nitrogen.

I. DEFINISI

Nitrogen adalah unsure kimia dalam table periodic yang memiliki lambang N dan

nomer atom 7.Biasanya ditemukan sebagai gas tanpa warna, tanpa bau, tanpa rasa dan

merupakan gas diatomic bukan logam yang stabil, sangat sulit bereaksi dengan unsur

atau senyawa lainnya.Dinamakan zat lemas karena zat ini bersifat malas, tidak aktif

bereaksi dengan unsur lainnya.

Nitrogen mengisi 78,08 % atmosfir bumi dan tedapat dalam banyak jaringan

hidup. Zat lemas membentuk banyak senyawa penting seperti asam amino, amoniak,

asam nitrat dan sianida.

II. SIFAT-SIFAT NITROGEN

Komponen utama udara adalah nitrogen yang memiliki sifat – sifat fisik sangat

dekat dengan oksigen sehingga menyulitkan dalam proses pemisahan oksigen dan

nitrogen. Nitrogen tidak mendukung pemakaran, dan karena nitrogen adalah suatu

Page 9: Sintesa Ammonia

gas yang tergolong asphyxiant, maka seseorang dalam lingkungan yang kaya akan

nitrogen akan sangat cepat kehilangan kesadaran dan dapat meninggal dunia.

Nitrogen pada tekanan atmosferik adalah gas yang tidak berwarna, tidak berasa,

tidak berbau.Bila tercairkan, nitrogen 19 % lebih ringan dari air. Titik didih pada

tekanan atmosfer adalah -196ºC  (77 K). dan berat molekulnya 28.013.

Liquid nitrogen berbeda dengan liquid oksigen, karena nitrogen tidak

berwarna.Nitrogen tidak memiliki sifat paragmetik seperti hal nya oksigen.

III. MANFAAT NITROGEN

Nitrogen dapat digunakan, antara lain :

1. Pembuatan ammoniak tetapi bukan dari N2 murni tetapi dari udara langsung

2. Untuk melindungi bahan makanan dari gangguan bakteri dan jamur

3. Gas inert dalam pabrik

4. Start tip pada pabrik amoniak

IV. PROSES PEMBUATAN NITROGEN

1. Filtrasi

Udara bebas yang menjadi feed atau umpan sebagai bahan baku pembuatan gas

nitrogen terlebih dahulu disaring dengan menggunakan filter dengan kerapatan

(mesh) tertentu sesuai dengan spesifikasi tekanan dan flow compressor.

Contoh gas pengotor / debris (partikel kasar yang tidak dikehendaki) : uap air,

karbondioksida, debu juga bisa menjadi zat pengotor pada udara bebas. Zat

pengotor ini harus dihilangkan karena dapat menyebabkan penyumbatan pada

peralatan,  tingkat bahaya yang dapat ditimbulkan, korosi, dan juga dalam batas –

batas tertentu dilarang terkandung dalam spesifikasi produk akhir.

2. Kompressi

Udara yang telah difilter diumpankan ke inlet kompresor untuk dinaikkan

tekanannya.Efisiensi kompresor sangatlah penting, oleh karena itu dibutuhkan

pemilihan jenis kompresor yang tepat. Umumnya digunakan kompresor tipe turbo

(sentrifugal) multi stage dengan pendingin diantara stagenya.Energi yang digunakan

akan sebanding dengan besar energi output produk ditambah cold production.

3. Cooling Water

Page 10: Sintesa Ammonia

Air umumnya digunakan sebagai pendingin pada industry sebab air tersedia

jumlahya dan mudah ditangani.Air juga mampu menyerap sejumlah besar enegi per

satuan volume dan tidak mengalami ekspansi maupun pengerutan dalam rentang

temperature yang biasanya dialaminya.System penguapan terbuka merupakan tipe

system pendingin yang umumnya digunakan dalam plant pemisahan udara.

Outlet compressor akan sangat panas, ini akan mengurangi efisiensi pada proses

selanjutnya, maka dibutuhkan pendinginan sampai pada temperature desain

(tergantung dari spesifikasi alat dan bahan yang digunakan pada proses).

Pada sebagian industry menggunakan system direct cooler pada proses

pendinginannya, dimana terjadi kontak langsung antara udara dengan air pada

sepanjang tray direct cooler. Direct cooler mempunyai kelebihan dari pada proses

pendinginan yang menggunakan tube atau shell cooler, dimana temperature yang

bisa dicapai yaitu 2ºC, sedang pada tube atau shell cooler hanya sekitar 8ºC, efek

pengguyuran (scrubbing) dari air juga dapat membantu menurunkan kandungan

partikel dan menyerap pengotor yang terbawa udara. Namun jika direct cooler tidak

terjaga,seperti ∆P tinggi (pada aliran dan udara masuk) dan tinggi cairan (pada

aliran air). Oleh karena tingginya perbedaan temperature yang melalui tray bawah

unit, maka pada tray ini sangat mungkin terjadi pembentukan kerak.Untuk alasan

itu, water treatment harus bekerja efektif dan tray harus dibersihkan dan diperiksa

jika memungkinkan.

4. Purrification (Pemurnian)

Air, CO2, Hidrokarbon adalah unsur pengotor udara yang akan menggangu

proses, air dan CO2 akan membeku lebih awal (titik beku lebih tinggi dari pada

Nitrogen sehingga berpotensi menyumbat di bagian-bagian tertentu dalam proses).

Sedangkan Hidrokarbon berpotensi menyebabkan ledakan di daerah bagian bawah

kolom distilasi (tempat terjadinya penumpukan hidrokarbon).

Di PPU (pre purification unit) terdapat beberapa lapisan, umumnya terdiri dari

molecular shieve (butiran2 ukuran mikro berlubang yang seukuran dengan dimensi

partikel CO2, H2O dan beberapa jenis hidrokarbon), tujuannya untuk memerangkap

Page 11: Sintesa Ammonia

CO2, H2O dan hidrokarbon.lapisan lainnya adalah alumina yang bertujuan untuk

memerangkap H2O yang lolos dari lapisan pertama.

5. Heat Exchanger (Pemindah Panas)

Udara yang telah murni dimasukkan ke kolom distilasi melewati heat

exchanger (untuk pendinginan awal, yg disilangkan dengan keluaran expander)

sebagai feed gas (untuk terjadinya distilasi dibutuhkan feed gas dari bawah kolom

dan reflux dari atas kolom dengan rasio 10:7 untuk tipe packed tray).

6. Ekspansi

Sebagian udara diumpankan ke expander untuk memproduksi dingin yang

dibutuhkan proses (reflux dan heat loss recovery) sehingga keluarannya berbentuk

cairan yang di umpankan ke atas kolom melewati heat exchanger sebagai

reflux.Untuk ini, expander membutuhkan penyerap energi sebesar cold production

yang diinginkan, bisa dicouple dengan alat oil brake, generator, kompressor atau

yang lainnya.

7. Distilasi

Pada proses ini final terjadi proses pemisahan antara gas – gas yang terkandung

pada udara bebas sebagai umpan melalui perbedaan titik didih (relative volatilitas).

Kolom yang telah diumpani oleh feedgas dan reflux dengan proporsional akan

menghasilkan homogenitas di area2 tertentu, bagian atas kolom akan homogen

dengan Nitrogen, bawah kolom dengan oksigen, ini dikarenakan beda titik cair,

pada temperatur kolom sebesar -170 DegC, oksigen lebih cenderung untuk berubah

menjadi cairan (titik cair O2 = -183 DegC pada atm pressure) dan menuju bawah

kolom, sedangkan nitrogen cenderung bertahan pada bentuk gas (titik cair N2 = -

195,8 DegC pada atm pressure) dan menuju bagian atas kolom.

Pada kolom terdapat tray bertingkat yang memungkinkan terjadinya lebih banyak

pergesekan antara feed gas dan reflux sehingga lebih memungkinkan bagi kedua

jenis stream untuk bertukar properti. Feed gas akan diserap sebagian energinya

sehingga menjadi lebih dingin dan membuat O2 melambat dan cenderung mencair,

sedangkan N2 karena masih jauh dari titik cairnya akan tetap berupa gas.

Page 12: Sintesa Ammonia

V. APLIKASI INDUSTRI NITROGEN

INDUSTRI PUPUK NITROGEN

Pupuk adalah semua bahan yang ditambahkan pada tanah dengan maksud

untuk memperbaiki sifat fisis, kimia dan biologis. Sebagai tempat tumbuhnya

tanaman, tanah harus subur, yaitu memiliki sifat fisis, kimia, dan biologi yang

baik.Sifat fisis menyangkut kegemburan, porositas, dan daya serap. Sifat kimia

mennyangkut pH serta ketersedian unsur- unsur hara. Sedangkan sifat biologis

menyangkut kehidupan mikroorganisme dalam tanah. Seperti makhluk hidup yang

lain, tumbuhan memerlukan nutrisi baik zat organik maupun zat anorganik. Nutrisi

organik diperoleh melalui proses fotosintesis, sedangkan nutrisi anorganik semuanya

diperoleh melalui akar dari dalam tanah dalam bentuk zat-zat terlarut berupa kation

dan anion yang mampu masuk ke dalam pembuluh xilem akar.

Jenis Pupuk Nitrogen dan Prosentase kadarnya

No. Nama Pupuk Rumus Kimia Kadar

1. Urea CO(NH)2 45-46%

2. ZA (NH4)2SO4 20,5-21%

3. Amonium Nitrat NH4NO3 35%

4. ASN (Aluminium Sulfat Nitrat) (NH4)3SO4NO3 23-26%

5. Sendawa Chili NaNO3 15%

6. Amonium Klorida NH4Cl 20%

Industri Urea

Bahan baku dalam pembuatan urea adalah gas CO2 dan NH3 cair yang

dipasok dariPabrik Amoniak. Proses pembuatan urea di bagi menjadi 6 Unit

terdapat pada Gambar 1.

1. Sintesa Unit

Unit ini merupakan bagian terpenting dari pabrik Urea, untuk mensintesa dengan

mereaksikan NH3 cair dan gas CO2 didalam Urea Reactor dan kedalam reaktor

ini dimasukkan juga larutan Recycle karbamat yang berasal dari bagian

Recovery. Tekanan operasi proses sintesa adalah 175 Kg/cm2. Hasil Sintesa

Page 13: Sintesa Ammonia

Urea dikirim ke bagian Purifikasi untuk dipisahkan Ammonium Karbamat dan

kelebihan amonianya setelah dilakukan Stripping oleh CO2.

2. Purifikasi Unit

Amonium Karbamat yang tidak terkonversi dan kelebihan amonia di Unit Sintesa

diuraikan dan dipisahkan dengan cara penurunan tekanan dan pemanasan dengan

2 langkah penurunan tekanan, yaitu pada 17 Kg/cm2 dan 22,2 Kg/cm2. Hasil

penguraian berupa gas CO2 dan NH3 dikirim kebagian recovery, sedangkan

larutan urea dikirim ke bagian Kristaliser.

3. Kristaliser Unit

Larutan Urea dari unit Purifikasi dikristalkan di bagian ini secara vakum,

kemudian kristal urea dipisahkan di pemutar sentrifugal. Panas yang diperlukan

untuk menguapkan air diambil dari panas sensibel larutan urea, maupun panas

kristalisasi urea dan panas yang diambil dari sirkulasi urea slurry ke HP

Absorber dari Recovery.

4. Prilling Unit

Kristal urea keluaran pemutar sentrifugal dikeringkan sampai menjadi 99,8 %

berat dengan udara panas, kemudian dikirimkan ke bagian atas prilling tower

untuk dilelehkan dan didistribusikan merata ke distributor, dan dari distributor

dijatuhkan kebawah sambil didinginkan oleh udara dari bawah dan menghasilkan

produk urea butiran (prill). Produk urea dikirim ke Bulk Storage dengan Belt

Conveyor.

5. Recovery Unit

Gas Ammonia dan Gas CO2 yang dipisahkan dibagian Purifikasi diambil

kembali dengan 2 langkah absorbsi dengan menggunakan Mother Liquor sebagai

absorben, kemudian direcycle kembali ke bagian Sintesa.

6. Proses Kondensat Treatment Unit

Uap air yang menguap dan terpisahkan dibagian kristalliser didinginkan dan

dikondensasikan. Sejumlah kecil urea, NH3 dan CO2 ikut kondensat kemudian

diolah dan dipisahkan di Stripper dan Hydroliser. Gas CO2 dan gas NH3 dikirim

kembali ke bagian purifikasi untuk direcover.Sedangkan air kondensatnya

Page 14: Sintesa Ammonia

dikirim ke utilitas.

Digram proses pembuatan urea terdapat pada.

Prinsip Pembuatan Urea

Sintesa urea dapat berlangsung dengan bantuan tekanan tinggi. Sintesa ini

dilaksanakanuntuk pertama kalinya oleh BASF pada tahun 1941 dengan bahan

baku karbon dioksida (CO2)dan amoniak (NH3).

Sintesa urea berlangsung dalam dua bagian. Selama bagian reaksi pertama

berlangsung, dari amoniak dan karbon dioksida akan terbentuk amonium karbamat.

Reaksi ini bersifat eksoterm.

2NH3 (g) + CO2 (g) NH2COONH4 (s) ∆H = -159,7 kJ

Pada bagian kedua, dari amonium karbamat terbentuk urea dan air.Reaksi ini

bersifatendoterm.

NH2COONH4 (s) NH2CONH2 (aq) + H2O (l) ∆H = 41,43 kJ

Sintesa dapat ditulis menurut persamaan reaksi sebagai berikut:

2NH3 (g) + CO2 (g) NH2CONH2 (aq) + H2O (l) ∆H = -118,27 kJ

Page 15: Sintesa Ammonia

Kedua bagian reaksi berlangsung dalam fase cair pada interval temperatur mulai

170-190°C dan pada tekanan 130 sampai 200 bar. Reaksi keseluruhan adalah

eksoterm.Panas reaksi diambil dalam sistem dengan jalan pembuatan uap air. Bagian

reaksi kedua merupakan langkah yang menentukan kecepatan reaksi dikarenakan

reaksi ini berlangsung lebih lambat dari padareaksi bagian pertama.