Modul 8
PUPUK UREA
Sejarah 24 Desember 1959 didirikan pabrik pupuk urea pertama di Indonesia dan diberi nama PT Pupuk Sriwidjaja. Kapasitas terpasang 180 ton amonia/hari 300 ton urea/hari
16 Oktober 1963 : produksi pertama dan pada tahun 1985 pabrik PUSRI I dihentikan, karena sudah tidak efisien.
Pendirian pabrik berikutnya Amonia (T/h)
Urea (T/h)
Tahun
PUSRI II
660
1150
1974
PUSRI III
1000
1725
1975
Kellog
Mitsui Toatsu Total Recycle CImproved
PUSRI IV
1000
1725
1975
PUSRI IB
1350
1725
1990
(446 000 T/tahun) Kellog
(570 000 T/tahun) Advanced Process for Cost and Energy Saving (ACES)
Holding Company Ditunjuk PT Pupuk Sriwidjaja sebagai induk perusahaan. PT Petrokimia Gresik (1975) PT Pupuk Kujang (1975) PT Pupuk Kalimantan Timur (1977) PT Pupuk Iskandar Muda (1982)
Jalur pengadaaan dan distribusi pupuk dalam negeri
Amonia (1) Amonia (NH3) : gas bersifat basa, tidak berwarna, lebih ringan dari udara, serta memiliki aroma yang menyengat dan khas. Sifat fisik dan kimia amonia Berat molekul :17,03 g/mol Titik didih : -33,35 0C Titik beku : -77,70 0C Temperatur kritik : 133 0C Tekanan kritik : 1657 psi Entalpi pembentukan : -9,368 kkal/mol NH3(g) (00C) -11,04 kkal/mol NH3(g) (250C)
Amonia (2)
Diagram alir proses pembuatan amonia
Amonia (3) Reaksi sintesis amonia, berlangsung pada T = 400-500 0C, pada skala industri reaksi ini dilangsungkan dengan bantuan katalis
Katalis yang digunakan rentan terhadap degradasi termal dan racun. Amonia digunakan sebagai bahan baku pupuk, industri soda abu, asam nitrat, nilon, plastik, dan bahan peledak dalam industri militer. Teknologi sintesis amonia pertama adalah proses Haber-Bosch yang dilakukan oleh industri Badische Anilin und Soda Fabrik (BASF) di Jerman tahun 1913.
Amonia (4) Proses pembentukan gas sintesis Komposisi : % volum Hidrogen
73,65
Nitrogen
24,55
Metan
0,8
Argon
0,34
CO2 Uap air
2-10 ppm 0,1 ppm
Sumber nitrogen adalah udara, sedangkan hidrogen dapat diperoleh Dari berbagai jenis bahan mentah seperti air, hidrokarbon, gas alam Maupun kombinasi dari bahan-bahan mentah tersebut.
Amonia (5) Sumber-sumber hidrogen
Proses Sintesis Amonia Haber-Bosch
Diagram alir proses Haber-Bosch
Brown & Root Braun Memproduksi amonia dari hidrokarbon dan udara Kunci utama adalah menggunakan primary reforming dengan beban ringan, secondary reforming dengan udara berlebih, pemurnian kriogenik gas sintesis dan sintesis amonia dalam konverter Braun. Sebanyak 25 pabrik di seluruh dunia telah menggunakan proses Braun (1995) dan 14 diantaranya adalah penghasil amonia terbesar dengan kapasitas produksi 1800 ton per hari.
Haldor Topsoe A/S Umpan dari hidrokarbon mulai dari gas alam hingga nafta berat
ICI AMV Bahan baku adalah hidrokarbon Efisiensi energi sangat baik, proses sederhana, biaya modal rendah untuk kapasitas pabrik 1000 hingga 1750 ton perhari. Biaya produksi didominasi oleh harga bahan baku, bahan bakar dan biaya modal. Bahan baku dan gas alam yang dibutuhkan berkisar antara 6,5-7 Gcal/ton. Proses telah digunakan oleh 3 pabrik komersial.
The M.W.Kellog Memproduksi amonia dari hidrokarbon menggunakan proses reformasi kukus bertekanan tinggi. Efisien dalam penggunaan energi (kurang dari 25 MMBtu (LHV). Telah digunakan oleh 170 pabrik amonia berkapasitas besar.
The Kellog Advanced Ammonia Process (KAAP) Bahan baku dari hidrokarbon yang berkisar antara gas alam hingga nafta.
Urea (1)
Diagram alir proses pembuatan urea
Urea (2) Urea adalah senyawa amida dari asam karbamat dengan rumus molekul NH2CONH2, kristal padat berwarna putih. Sifat fisik dan kimia urea Titik leleh Panas peleburan Massa jenis pada 200C
: 132,6 0C : 13,61 kJ/mol : 1335 kg/m3
Sebagai pupuk tanaman dan digunakan pada industri : pembuatan urea-formaldehid, pembuatan melamin dan makanan ternak. Ditemukan pertama kali oleh Rouelle (1773) pada proses kristalisasi urin. Pada tahun 1828, Woehler berhasil mensintesa urea dari amonia dan asam sianat dengan reaksi : NH3 + HCNO Ù CO(NH3)2
Urea (3) Reaksi utama pada pembentukan urea (P=175 kg/cm2; T=190 0C; rasio NH3/CO2 = 4 dan H2O/CO2 = 0,46 (kondisi operasi PUSRI IB) Reaksi Basaroff
Pada reaksi pertama CO2 dan NH3 berubah menjadi amonium karbamat. Reaksi berlangsung cepat dan eksotermik, sedangkan pada reaksi kedua amonium karbamat mengalami dehidrasi menjadi urea dan air. Reaksi ini berlangsung lambat dan endotermik. Karena panas yang dihasilkan pada reaksi pertama lebih banyak dari yang dikonsumsi untuk reaksi kedua, maka secara keseluruhan reaksi tersebut eksotermik.
Urea (4)
Tantangan dalam proses desain pabrik urea Kualitas umpan dan produk. Kinerja utilitas. Pertimbangan aspek lingkungan dan aspek keselamatan. Kelayakan operasi. Investasi awal yang rendah. Produk intermediet yaitu amonium karbamat bersifat sangat korosif, sehingga menuntut kombinasi yang baik antara kondisi proses, bahan konstruksi dan desain peralatan. Reaksi samping yaitu hidrolisis urea dan pembentukan biuret yang mengurangi perolehan produk urea.
Ada tiga buah reaksi samping yang harus diminimalisasi pada proses pembuatan urea. Hidrolisis urea CO(NH2)2 + H2O Æ 2 NH3 + CO2 Pembentukan biuret dari urea 2 CO(NH2)2 Æ NH2CONHCONH2 + NH3 Pembentukan asam isosianat dari urea CO(NH2)2 Æ NH4NCO Æ NH3 + HNC
Proses pembuatan urea No.
Proses
1
Proses Dasar Ulang Urea Technologies Inc. (UTI)
2
Proses Stamicarbon CO2stripping
3
Proses Snam Progetti
Keterangan Tek. Reaktor 210 bar. NH3/CO2 = 4,2:1 Tek. Reaktor 140 bar. NH3/CO2 = 3:1 Seksi sintesis terdiri dari reaktor urea, sebuah stripper, kondenser karbamat, sebuah scrubber. 125 pabrik Tek. Reaktor 150 bar. NH3/CO2 = 3,5:1 70 pabrik
…sambungan No.
Proses
Keterangan
4
Proses Konvensional Mitsui Toatsu Co. (MTC) dari Toyo Engineering Co. (TEC)
Proses dikomersialkan hingga tahun 1980-an TR-A Total Recycle A Process TR-B Total Recycle B Process TR-C Total Recycle C Process TR-CI Total Recycle C Improved Process TR-D Total Recycle D Process 70 pabrik dan teknologi terakhirnya adalah teknologi proses ACES (Advanced Cost and Energy Saving)
5
Proses ACES
Tek. Reaktor 190 bar. NH3/CO2 = 4:1 7 pabrik
Proses ACES
Proses Penanganan Limbah Limbah gas amonia dari pabrik amonia dan debu urea serta amonia dari bagian akhir proses pembuatan urea Limbah Gas Amonia dapat dikurangi dengan cara absorpsi konvensional. Keluaran limbah gas yang diperbolehkan, yaitu kurang dari 0,2 kg amonia per ton urea yang diproduksi. Debu urea hasil proses pembutiran sangat kecil ukurannya (0,5-2 µm), sehingga untuk menghilangkannya menggunakan wet impingement. Beberapa pabrik menggunakan teknologi granulasi untuk memperbesar ukuran dan kekuatan produk. Penanganannya cukup menggunakan scrubber.
Limbah Cair Kondensat proses yang dihasilkan dari bagian evaporasi atau kristalisasi mengandung 3-8 % berat amonia dan 0,2-2 % berat urea. Dua macam teknik yang dapat digunakan untuk menghilangkan polutan tersebut adalah : 1. penanganan secara biologis (kurang populer). 2. hidrolisis kimiawi dan pelucutan kukus untuk menghilangkan amonia dari kondensat. Sistem Stamicarbon Sistem Snam Progetti Sistem ACES (lihat penjelasannya) Sistem UTI
Sistem ACES meliputi proses pre-desorpsi, hidrolisis, dan desorpsi akhir. Keluaran proses kondensat memiliki konsentrasi amonia dan urea kurang dari 5 ppm.
Bahan baku PT PUSRI Gas alam dibutuhkan sebagai sumber hidrogen pada pembuatan amonia dan sebagai sumber karbon pada pembuatan urea. Selain itu, juga diperlukan sebagai sumber energi atau sebagai bahan bakar. (lihat tabel berikut) Air dari sungai Musi dan digunakan di unit utilitas sebanyak 712 m3/jam. Pada pabrik amonia digunakan sebagai air umpan boiler (boiler feed water) sebanyak 4,97 m3/jam dan air pendingin (cooling water) sebanyak 0,9 MT/MT NH3
Udara sebagai udara instrumen dan udara proses. Katalis di pabrik amonia.
Bahan kima di pabrik amonia
Listrik
Sistem pemoses amonia
Sistem Pemroses Urea
