PEMBUATAN PUPUK AMONIAK

PROSES PEMBUATAN AMONIAK

Bahan baku pembuatan amoniak adalah gas bumi yang diperoleh dari Pertamina dengan komposisi utama Methane (CH4) sekitar 70 % dan Carbon Dioksida (CO2) sekitar 10 %.

Steam atau uap air diperoleh dari air sungai Musi setelah mengalami suatu Proses Pengolahan tertentu di Pabrik Utility.

Sedangkan udara diperoleh dari lingkungan, dimana sebelum udara ini digunakan sebagai udara proses, ditekan terlebih dahulu oleh kompressor udara.

Secara garis besar Proses dibagi menjadi 4 Unit, dengan urutan sebagai berikut :

1. Feed Treating Unit

2. Reforming Unit

3. Purification & Methanasi

4. Compression Synloop & Refrigeration Unit.

1. Feed Treating Unit

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.

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 sebagai berikut :

· Hidrogen

· Nitrogen

· Karbon Dioksida

Gas-gas hasil reaksi ini dikirim ke Unit Purifikasi dan Methanasi untuk dipisahkan gas karbon dioksidanya.

3. Purification & 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.

4. Compression Synloop & Refrigeration Unit

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 amoniak dalam fasa cair yang selanjutnya digunakan sebagai bahan baku pembuatan urea.

Hasil/Produk pada proses diatas adalah gas amonia cair serta karbon dioksida yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan urea.

Berikut ini disajikan Blok Diagram sederhana proses pembuatan ammonia :

PROSES PEMBUATAN UREA

Bahan baku : Gas CO2 dan Liquid NH3 yang di supply dari Pabrik Amoniak

Proses pembuata Urea di bagi menjadi 6 Unit yaitu :

1. Sintesa Unit

2. Purifikasi Unit

3. Kristaliser Unit

4. Prilling Unit

5. Recovery Unit

6. Proses Kondensat Treatment Unit

1. Sintesa Unit

Unit ini merupakan bagian terpenting dari pabrik Urea, untuk mensintesa dengan mereaksikan Liquid NH3 dan gas CO2 didalam Urea Reaktor dan kedalam reaktor ini dimasukkan juga larutan Recycle karbamat yang berasal dari bagian Recovery.

Tekanan operasi disintesa adalah 175 Kg/Cm2 G. Hasil Sintesa 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 Ammonia di Unit Sintesa diuraikan dan dipisahkan dengan cara penurunan tekanan dan pemanasan dengan 2 step penurunan tekanan, yaitu

pada 17 Kg/Cm2 G. dan 22,2 Kg/Cm2 G. Hasil peruraian berupa gas CO2 dan NH3 dikirim kebagian recovery, sedangkan larutan Ureanya dikirim ke bagian Kristaliser.

3. Kristaliser Unit

Larutan Urea dari unit Purifikasi dikristalkan di bagian ini secara vacum, kemudian kristal Ureanya dipisahkan di Centrifuge. Panas yang di perlukan untuk menguap-

kan 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 Centrifuge dikeringkan sampai menjadi 99,8 % berat dengan udara panas, kemudian dikirimkan kebagian 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 Step absorbasi 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 Strpper dan Hydroliser. Gas CO2 dan gas NH3 nya dikirim kembali ke bagian purifikasi untuk direcover. Sedang air kondensatnya dikirim ke Utilitas.

Kwalitas Urea yang dihasilkan :
Nitrogen	46,2 % berat (minimum)
Air	0,3 % berat (minimum)
Biuret	0,5 % berat (minimum)
Besi	1 ppm berat (maksimum)
NH3 bebas	150 ppm berat (maksimum)
Abu	15 ppm berat (maksimum)

Berikut ini disajikan blok diagram sederhana proses pembuatan pupuk Urea :

Nitrogen yg berasal dari udara merupakan komponen utama dalam pembuatan pupuk dan telah banyak membantu intensifikasi produksi bahan makanan di seluruh dunia. Pengembangan proses fiksasi nitrogen yang telah berhasil memperjelas berbagai asas proses kimia dan proses tekanan tinggi, serta ikut menyumbang dalam perkembangan bidang kimia teknik. sebelum adanya fiksasi nitrogen secara sintetik, sumber utama nitrogen untuk keperluan pertanian hanya bahan limbah dan kotoran hewan, hasil-hasil dekomposisi bahan-bahan tersebut serta amonium sulfat yang didapatkan dari hasil sampingan pembuatan kokas darai batu bara. Bahan-bahan ini tidak mudah di tangani dan jumlahnya pun tidak cukup banyak untuk dapat memenuhi semua kebutuhannya yang diperlukan.

Pertanyaan

Jelaskan proses pembuatan pupuk, buat flow diagram dan jelaskan?

Jawab

Urea merupakan pupuk nitrogen yang paling mudah dipakai.zat ini mengandung nitrogen paling tinggi (46%) diantara semua pupuk padat. Urea mudah di buat menjadi pril atau granul (butiran) dan mudah di angkut dalam bentuk curah maupun dalam kantong dan tidak mengandung bahaya ledakan.zat ini mudah larut dalam air dan tidak mempunyai residu garam sesudah dipakai untuk tanaman. Kadang-kadang zat ini juga digunakan untuk pemberian makanan daun. Disamping penggunaannya sebagai pupuk, urea juga digunakan sebagai tambahan makanan protein untuk hewan pemamah biak dalam produksi melamin, sebagai perawis dalam pembutan resim, plastic, adesif, bahan pelapis, bahan anti ciut untuk tekstil dan resim perpindahan ion.bahan ini merupakan bahan antara dalam pembuatan amonium sulfamat, asam sulfanat dan ftasianina. Produksi tahunan di amerika serikat sangat besar yaitu mencapai 6,4x10⁶ t dengan harga $150 sampai $160 per ton metric pada tahun 1982.

Pembuatan amonia melibatkan 2 reaksi.pertama, pembentukan amonium karbanat melalui reaksi karbon dioksida dan ammonia dibawah tekanan:

_14MPa

CO₂ + 2NH₃ NH₂COONH₄ ∆H = -155 MJ/g.mol

^180ºC

Reaksi ini sangat eksotermik dan diikuti dengan dekomposisi ammonium karbamat yang bersifat endotermik

NH₂COONH₄ → NH₂CONH₂ + H₂O ∆H = + 42 MJ/kg.mol

Kedua rekasi itu merupakan reaksi keseimbangan. Reaksi pembentukan berlangsung sampai habis pada kondisi reaksi biasa, sedang reaksi dekomposisi tidak terlalu sempurna. Karbon dioksida dan ammonia yang tidak terkonversi,bersama karbamat yang tidak terdekomposisi, harus dikumpulkan untuk digunakan kembali. Langkah ini cukup su;it. Sintesis ini menjadi lebih rumit lagi karena adanya pembentukan dimmer yang dinamakan biuret, NH₂CONH CONH_{2 .} H₂O, yang kadarnyatidak boleh tinggi, karena menganggu pertumbuhan tanaman.

Pada masa lalu, operasinya dilaksanakan sekali-lalu, dimana ammonia yang tidak terkonversi diubah menjadi senyawa ammonium. Tetapi sekarang, proses ini terlalu mahal dan pasaran untuk produk sekunder juga agak sulit.

Dalam pabrik konvesional, karbamat didekomposisi didalam suatu pengurai (dekonposer) atau lebih, dimana setiap unit mempunyai tekanan yang lebi rendah dari unit yang sebelumnya. Semua gas yang keluar harus dimampatkan lagi sampai mencapai takanan reaktor dan operasi ini cukup mahal. Dewasa ini metode yang paling popouler yang dirancang dengan tujuan menggunakan eneri seminimal mungkin ialah dengan “melucuti” (stripping) cairan hasil melalui kontak dengan kerbondioksida yang masuk. Proses ini menggunakan kalor pembentukan karbamat untuk menjalankan reaksi dekomposisi yang endotermik , dengan sisa untuk membangkitkan uap.

Penjelasan pada gambar

Ammonia cair, karbondioksida gas, dan bahan daur ulang bertemu dalalm reaktor penukar kalor pada tekanan 14 MPa dan suhu170ºC sampai 190ºC, sehingga membentuk karbamat. Sebagian besar klaor reaksinya dibawa keluar sebagai uap proses. Reaksi dekomposisi karbamat itu berlangsung lambat itu mengalir ke pengurai. Rasio stoikometri CO₂/NH₃ untuk konversi menjadi urea pada dasrnya adalah 555 persen, teteapi dengan menggunakan CO₂ (atau NH₃) yang berlebihan, keseimbangan itu dapat didorongsampai memberikan rasio 85 persen. Reactor itu haris dipanaskan untuk mendorong agar reaksi berlangsung. Pada diagram alir ini terlihat pengurai yang diikuti dengan pelucut (stipper), tempat mengumpulkan CO₂. kedua tekanan ini mempunyai tekanan yang hamper sama, sehingga tifsk memerlukan rekompresi gas, kecuali suatu pompa kecil untuk zat cair. Agar semua gas yang tidak bereaksi dan karbamat yang tidak terdekomposisi dapat seluruhnya disingkirkan dari produk, urea itu harus dipanaskan pada tekanan lebih rendah (400 kPa). Reagen ini direaksikan dan dipompakan kembali kedalam system. Produk akhir didapatsetelah evaporasi dan pembuatan pril atau granul. Secara keseluruhan, lebih dari 99 persen CO₂ dan NH₃ terkonversi menjadi urea shingga proses ini tidak mempunyai masalah lingkungan. Karbamat itu sangat korosif terhadap baja biasa maupun baja tahan-karat, tetapi dalam lingkungan oksigen baja tahan karat dapat tahan, sehingga bersama reagen CO₂ dimasukksa juga udara untuk mengurangi korosi pada system.