BAB II URAIAN PROSES
Unit produksi pada PT Pupuk Iskandar Muda yang mengolah bahan baku menjadi pupuk urea dibagi menjadi tiga unit yaitu unit Utility, unit Ammonia, dan unit Urea. 2.1
Utility-1 Unit Utility merupakan sarana penunjang yang menyediakan kebutuhan
operasional pabrik, khususnya yang berkaitan dengan penyediaan bahan baku dan bahan pembantu lainnya. Unit Utility pabrik PIM-2 tidak berbeda
jauh dari Utility PIM-1.
Perbedaannya terletak pada kapasitas produksinya. Utility PIM-1 memproduksi polish water, filter water, dan potable water. Kapasitasnya dapat mencukupi pabrik Ammonia, urea PIM-1, dan kompleks perumahan. Sedangkan Utility PIM-2 hanya memproduksi polish water untuk kebutuhan pabrik Ammonia dan urea PIM-2. Unit Utility sendiri terdiri dari beberapa bagian antara lain: 1. Stasiun pengisian gas alam (Gas metering station) 2. Unit pengolahan air (Water treatment) 3. Unit penyediaan air bebas mineral (Demin plant water) 4. Sistem pendinginan air (Cooling water system) 5. Unit penyediaan udara pabrik dan udara Instrumen (Plant and instrument air) 6. Sistem pembangkit tenaga listrik (Electric power generation system) 7. Sistem pembangkit steam (Steam generation system)
14
15
Keterkaitan antara unit utilitas dengan unit Ammonia dan urea ditampilkan pada gambar berikut:
Gambar 2.1 Keterkaitan unit utilitas dengan pabrik Ammonia dan urea 2.1.1
Unit Water Intake Sumber air untuk pabrik, perkantoran dan perumahan PT Pupuk Iskandar
Muda diambil dari sungai Peusangan (Kabupaten Bireuen) yang jaraknya sekitar 25 km dari lokasi pabrik. Luas daerah aliran sungai Peusangan adalah 2.260 km2 dan sebagian besar terletak di kabupaten Aceh Tengah. Air ini dipompa dengan laju air normalnya sekitar 700-800 ton/jam pada tekanan minimum 2 kg/cm2.G. Pada unit ini terdapat tiga unit pompa, dimana setiap pompa memiliki kapasitas 1.250 ton/jam. Pada fasilitas Water Intake terdapat 3 unit pompa, dimana setipa pompa memiliki kapasitas 1.250 ton/jam dan dilengkapi dengan: a. Water Intake Channel, merupakan suatu kolam yang disekat sehingga berbentuk saluran (channel) serta dilengkapi dengan bar screen yang berfungsi untuk menyaring benda-benda kasar terapung yang mungkin ada di tempat penyadapan terutama di bagian bangunan sadap sungai, agar tidak mengganggu proses pengolahan air berikutnya. b. Intake Pond, merupakan suatu kolam dengan ukuran 27,9 x 7,6 m2 yang berfungsi untuk menampung air yang telah disadap dari sumber dan
16
digunakan sebagai bahan baku. Air tersebut dialirkan ke Settling Basin (bak pengendapan) dengan menggunakan pompa. c. Settling Basin, berfungsi untuk mengendapkan partikel-partikel kasar secara gravitasi dan mengatur aliran yang akan ditransmisikan, basin dibagi menjadi lima saluran dan secara bergantian sebuah saluran dibersihkan dan diambil lumpurnya. Air yang berasal dari Unit Water Intake ini kemudian dialirkan ke instalasi pengolahan air di PT. Pupuk Iskandar Muda. 2.1.2
Unit Pengolahan Air (Water Treatment Plant) Kebutuhan air di pabrik diperlukan untuk bahan baku dan bahan pembantu
proses yaitu dalam bentuk filter water dan demin water (polish water). Disamping itu diproduksi pula potable water sebagai air minum. Pengolahan air baku menjadi air seperti tersebut diatas dapat dijelaskan menggunakan bagan proses berikut ini: FILTER WATER WATER INTAKE
CLARIFIER
POTABLE WATER
SAND FILTER
RECYCLE WATER TANK
ACTIVED CARBON FILTER
MIXBED POLISHER
CATION TOWER
ANION TOWER
DEGASIFIER
DEAERATOR
POLISH WATER TANK
PACKAGE BOILER
WASTE HEAT BOILER
Ga mbar 2.2 Blok Diagram Utility-1
17
2.1.2.1 Clarifier Clarifier (53-FD-1001) berfungsi sebagai tempat pengolahan air tahap pertama yaitu proses penjernihan air untuk menghilangkan zat padat dalam bentuk suspensi dengan jalan koagulasi, flokulasi dan pengendapan. Clarifier mempunyai kapasitas 1330 ton/jam sedangkan kebutuhan air baku masuk clarifier adalah 600800 ton/jam (normal). Pada bagian masuk clarifier diinjeksikan bahan-bahan kimia yaitu alum sulfat, chlorine, caustic soda, sedangkan coagulant aid ditambahkan belakangan 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 membentuk gumpalan dari partikel yang tersuspensi dalam air. Bila alum dikontakkan dengan air maka akan terjadi hidrolisa yang menghasilkan alumunium hidroksida (Al2(SO4)3) dan asam sulfat. 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 ke dalam air dan H 2SO4 akan mengakibatkan air bersifat asam. Penambahan alum tergantung pada kekeruhan (turbidity) dan laju alir air umpan baku. Musim hujan kekeruhan air lebih tinggi dibandingkan musim kemarau. 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 : H2SO4 + 2 NaOH
Na2SO4 + 2 H2O
c. Clorine (Cl2) Tujuan penambahan clorine adalah untuk mematikan mikroorganisme dalam air, disamping itu juga untuk mencegah tumbuhnya lumut pada dinding clarifier yang dapat mengganggu proses selanjutnya.
18
d. Coagulant Aid (Polymer) Berfungsi untuk mempercepat proses pengendapan, karena penambahan bahan ini akan mengikat partikel-partikel yang menggumpal sebelumnya menjadi gumpalan yang lebih besar (flok) sehingga lebih mudah dan cepat mengendap. Clarifier dilengkapi dengan agitator 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. Rake bekerja dengan kecepatan 0,033 rpm. Kotoran-kotoran yang mengendap bersama lumpur dikeluarkan dari bawah clarifier sebagai buangan, sedangkan over flow akan diolah lebih lanjut. 2.1.2.2 Saringan Pasir (Gravity Sand Filter) Overflow dari clarifier dialirkan ke Gravity Sand Filter (53-FD-1002) secara gravitasi. Gravity Sand Filter (53-FD-1002) terdiri atas 6 (enam) unit yaitu lima beroperasi dan satu unit stand by. Pasir merupakan media penyaring pada unit ini yang disusun berdasarkan pada ukurannya. Pasir ukuran yang besar pada bagian atas, selanjutnya yang lebih kecil pada bagian bawah. Saringan pasir bekerja secara berulang-ulang, jika kemampuan penyerapan sudah berkurang (jenuh), dilakukan pencucian (back wash) dan selama back wash proses dialihkan pada unit stan by, proses ini dilakukan terus menerus secara berkala. 2.1.2.3 Filter Water Reservoir Air dari Gravity sand filter (53-FD-1002) ditampung di dalam Filter Water Reservoir (53-FB-1006) dengan kapasitas 215 m3, menggunakan Pompa GA 1001 ABC didistribusikan kedalam tiga tangki yaitu: a. Potable Water Tank (53-FB-1002) Di sini ditambahkan clorine dengan tujuan untuk mematikan mikroorganisme yang ada dalam air, sehingga memenuhi persyaratan air minum. Kemudian air ini didistribusikan ke perumahan, kantor, kapal dan emergency shower. b. Filter Water Tank (53-FB-1001)
19
Digunakan sebagai air pemadam, penambah air pendingin dan pembersihan. c. Recycle Water Tank (53-FB-1008) Digunakan sebagai air umpan demin. Air ini diproses lebih lanjut untuk menghasilkan air yang bebas mineral sebagai umpan Boiler. Karakteristik air dari proses diatas diharapkan sesuai dengan design seperti pada table dibawah ini Table 2.1 Karakteristik Air Filter Spesifikasi Kuantitas Tekanan umpan 7,7 Temperatur umpan 29 Alalinitas 15 Klorida 60 Sulfat 41 Total anion 62 Kalsium 9 Magnesium 4 Na + K 49 Total kation 62 Klorin 0,5 Silika 36 pH 6,5-7 Konduktivitas 100 Besi 0,1 Bahan organik 5 Turbiditas 3 Warna 20 Sumber: Toyo Engineering Coorporation, 1980
Satuan Kg/cm2 G 0 C pm sebagai CaO3 ppm sebagai CaO3 ppm sebagai CaO3 ppm sebagai CaO3 ppm sebagai CaO3 ppm sebagai CaO3 ppm sebagai CaO3 ppm sebagai CaO3 ppm sebagai Cl ppm sebagai SiO2 MM ohm/cm ppm sebagai Fe ppm wt ppm (max) Ppm sebagai hazen unit
2.1.2.4 Saringan Karbon Aktif (Activated Carbon Filter) Air dari Recycle Water Tank (53-FB-1008) dialirkan ke dalam Activated Carbon Filter (53-FD-1003) untuk menyerap CO2 terlarut dalam air dan zat-zat organik yang ada dalam filter water, serta residu klorin dari air sebelum masuk ke sistem Deionisasi (Demineralizer).
20
2.1.2.5 Demineralizer Unit ini berfungsi untuk membebaskan air dari unsur-unsur silika, sulfat, chloride (klorida) dan karbonat dengan menggunakan resin. Unit ini terdiri dari : 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-SO 3H (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: CaCl + 2R – SO3H
(R – SO3)2Ca
+ 2 HCl
MgCl + 2R – SO3H
(R – SO3)2Mg
+ 2 HCl
NaCl + 2R – SO3H
(R – SO3)2Na
+ 2 HCl
CaSO4+ 2R – SO3H
(R – SO3)2Ca
+ 2 H2SO4
MgSO4+ 2R – SO3H
(R – SO3)4Mg
+ 2 H2SO4
NaSO4+ 2R – SO3H
(R – SO3)4Na
+ 2 H2SO4
Na2SiO4+ 2R – SO3H
(R – SO3)4Na
+ 2 H2SiO4
CaCO3+ 2R – SO3H
(R – SO3)4Ca
+ 2 H2CO3
Dan untuk memperoleh resin yang aktif kembali dilakukan Regenerasi dengan menambahkan H2SO4 pada resin tersebut, sedangkan back wash pada resin dilakukan 1 bulan sekali dan Back Wash for Cation Resin Tank (FA-1017). b.
Degasifier (53-DA-1002) Degasifier berfungsi untuk menghilangkan gas CO2 yang terbentuk dari
asam karbonat pada proses sebelumnya, dengan reaksi sebagai berikut: H2CO3
H2O + 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
21
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 degasfier dipompakan kedalam anion tower (53 -DA-1003)
melalui bagian bawah yang bertujuan untuk mendapatkan kualitas air bebas asam dengan menggunakan resin anion R = NOH. Anion Tower berfungsi untuk menyerap atau mengikat ion-ion negatif yang terdapat dalam air yang keluar dari Degasifier. Resin pada anion tower 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 – CO3
+ 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 sampai 8,5. Konduktifitas kurang dari 3µΩ. Untuk mendapatkan resin yang aktif kembali harus dilakukan regenerasi dengan menambahkan NaOH pada resin anion tersebut. d.
Mix Bed Polisher (53-DA-1004) Berfungsi untuk menyerap sisa-sisa ion yang lolos dari proses sebelumnya,
sehingga diharapkan air yang keluar dari Mix Bed Polisher telah bersih dari anion dan kation. Pada Mix Bed Polisher terdapat 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
2 R = N – OH
2 RSO3Na
+
H2SiO3
Reaksi Anion: H2SiO3
+
22
Untuk mendapatkan resin yang aktif kembali, dilakukan regenerasi dengan menggunakan H2SO4 dan NaOH. Reaksi: R – SO3Na
+
R ≡ N – SiO3
H2SO4 +
NaOH
R – SO3H
+
Na2SO4
R ≡ N – OH
+
Na2SiO3
Air yang telah bebas mineral tersebut dimasukkan ke Polish Water Tank (53-FB-1004) dan digunakan untuk air umpan boiler. Karakteristik Air demin yang diharapkan sesuai dengan desain adalah. Table 2.2 Karakteristik Air Demin Spesifikasi Kuantitas Keluaran penukar kation 0,5 Keluaran penukar anion 0,1 Silika 0,05 Sumber: Laboratorium Utility PT.PIM,2008. 53-DA-1002A-C Degasser
CO2
53-DA-1003A-C P-28 Anion Tower
53-FD-1003A-D A/C Filter
Satuan ppm TDS (max) ppm TDS (max) Ppm silika (max)
53-DA-1004A/B Mix Bed Polisher
P-35
53-FB-1004A/B Polished Water Tank Filtered Water From Recycle Tank
P-21
To PIM-2
P-33
To Ammonia-1
P-30 P-32
P-36
53-DA-1001A-C Cation Tower
53-GA-1007A/T-B/M
To Deaerator Utility-1
53-GA-1003 A-C
Gambar 2.3 Demineralized Water Unit Utilitas-1 2.1.3
Unit Pembangkit Steam Steam sangat diperlukan untuk operasi pabrik. Kegunaan steam
diantaranya adalah: a. Penggerak turbin-turbin pada pompa atau kompresor b. Sumber panas proses c. Media pelucut d. Pembantu system pemvakuman
23
Pembangkit steam (kukus) pada unit utilitas ini terdiri dari Package Boiler (53-BF-4001) dengan sumber panas dari pembakaran fuel gas dan Waste Heat Boiler (53-BF-4002) dengan pemanfaatan panas buangan General Main Electric. Air dari Polish Water Tank (53-FB-1004) dimasukkan kedalam Deaerator (53EG-4001) untuk menghilangkan CO dan O2 terlarut dengan menginjeksikan hydrazine (N2H4) untuk mencegah korosi. Reaksinya adalah sebagai berikut: N2H4
+
O2
2 H2O
+
N2
Pada outlet Deaerator juga diinjeksikan Ammonia yang berfungsi untuk menaikkan pH dari boiler feed water. Prinsip kerja dan komponen penyusun Package boiler dan WHB pada dasarnya sama, hanya berbeda pada sumber panas yang diperoleh. Pembangkit steam didesain oleh MACCHI, yang dilakukan dengan membakar bahan bakar gas didalam ruang pembakaran sehingga menghasilkan panas untuk water tube. Keistimewaan dari water tube boiler adalah waktu yang singkat dibutuhkan untuk menaikkan tekanan uap, fleksibel terhadap perubahan beban dan fleksibel pada operasi beban tinggi dari pembangkit uap. 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 uap dan air dengan pemisahan tambahan screen sebelum uap meninggalkan Steam Drum. Steam yang dihasilkan oleh unit utilitas diantaranya: a. Steam bertekanan sedang, dengan tekanan 44 kg/cm2 G dan temperatur 390 ± 5 oC, 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
24
steam pada temperatur 390 ± 5 oC dan tekanan 44 kg/cm2G dengan kapasitas sebesar 120 ton/jam. b. Steam tekanan rendah, dengan tekanan 3,5 kg/cm2G dan temperatur 220 o
C, dihasilkan dari blow down flash drum, letdown valve, dan keluaran
turbin di unit utilitas yang digunakan untuk Deaerator, Instrument Air Dryer, unit Stripper Ammonia dan peralatan lainnya yang memerlukan panas. c. Steam jenuh bertekanan rendah, dengan tekanan 3,5 kg/cm2G dihasilkan dari Desuperheater yang digunakan untuk Ammonia heater dan water heater. 2.1.4
Unit 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-2 (63-EG-7001) Generator ini merupakan generator utama sumber tenaga listrik di unit utilitas-2 yang digerakkan dengan turbin berbahan bakar gas alam, fungsinya adalah untuk menyalurkan listrik ke seluruh pabrik dan perumahan.
b.
Daya
: 20MW
Tegangan
: 13,8 K
Main Generator-1 (53-GI-7001) Generator ini merupakan generator utama sumber tenaga listrik di utilitas-1 yang digerakkan dengan turbin berbahan bakar gas alam, fungsinya sama dengan main generator-2 dan hanya salah satu main generator saja yang beroperasi. Daya
: 15 MW
Tegangan
: 13,8 KV
25
c. Standby Generator (53-GI-7002) Generator ini hanya dioperasikan apabila terjadi gangguan pada main generator. Sebagai bahan bakarnya dapat menggunakan solar atau gas alam. Daya
: 1,5 MW
Tegangan
: 2,4 KV
d. Emergency Generator (53-GH-7001) Merupakan generator cadangan, yang dipakai dalam keadaan mendadak apabila terjadinya gangguan pada main generator dan pada saat peralihan ke standby generator.
e.
Daya
: 350 Kw
Tegangan
: 480 V
Uninterrupted Power Supply (UPS) UPS merupakan unit yang bekerja pada saat keadaan gawat. UPS berfungsi untuk mencegah arus listrik tidak terputus bila ada gangguan terhadap power supply pada line normal. Pada normal operasi, UPS mengambil power dari suatu line power normal breaker. Jika terjadi perbaikan, UPS dapat diposisikan sebagai by pass. UPS hanya mampu menyuplai listrik ke sistem selama 90 menit tanpa bantuan dari breaker normal. Peralatannya yaitu baterai basah berfungsi untuk menyuplai listrik ke sistem selama GTG mengalami gangguan, Rectifier yang berfungsi untuk mengubah arus AC ke arus DC, serta Inverter yang dapat mengubah arus DC menjadi AC.
2.1.5
Daya
: 350 Kw
Tegangan
: 480 V
Unit Udara Instrumen dan Udara Pabrik Kompresi udara pada saat start up pabrik dan emergency menggunakan
Compressor
(53-GB-5001)
sedangkan
pada
saat
beroperasi
digunakan
Compressor Ammonia (51-101-J) dengan tekanan 35 kg/cm2G. Udara melewati dryer untuk menghilangkan kandungan H2O dengan menggunakan silika alumina gel (silica gel).
26
Fungsi dari udara instrument adalah menggerakkan pneumatic control valve, pembersihan di boiler dan pembilasan (flushing) di turbin. Fungsi dari udara pabrik, antara lain ialah flushing jaringan pipa, mixing tangki kimia pengantongan urea dan pembakaran di burning pit. Kareakteristik udara yang diharapkan sesuai dengan desain seperti pada Tabel 2.3. Tabel 2.3 Karakteristik Udara Pabrik Komponen Kuantitas (% mol) Nitrogen (N2) 78,084 Oksigen (O2) 20,947 Sumber: Toyo Engineering Coorporation, 1980 2.1.6
Unit Pemisahan Udara Unit pemisahan udara (N2 dan O2) ini bekerja berdasarkan titik cairnya.
Udara yang dimampatkan setelah melalui filter udara dengan kompresor bertekanan 41 kg/cm2 untuk memisahkan moisture (kandungan air) dari udara, pendinginan dilanjutkan dalam Precooler Unit sampai suhu 5 oC. Udara yang telah mengembun dikeluarkan lewat Drain Separator dan dialirkan ke MS Adsorben untuk menyerap CO2 dan H2O, kemudian udara ini dialirkan ke dalam Cool Box. Pada Cool Box N2 dan O2 dipisahkan dengan empat macam mode pilihan yaitu:
- Mode I adalah produksi N2 gas, maksimal 300 Nm3/hr - Mode II adalah produksi N2 cair, maksimal 50 Nm3/hr - Mode III adalah produksi O2 gas, maksimal 75 Nm3/hr - Mode II plus adalah produksi N2 gas dan cair Masing- masing mode tersebut dijalankan sesuai dengan kebutuhan. 2.1.7
Unit Pengukur Gas Berfungsi untuk memisahkan fraksi berat (hidrokarbon berat dan air) dan
fraksi ringan (hidrokarbon ringan) dalam gas alam pada Knock Out Drum. Fraksi berat tersebut tidak digunakan sehingga dibuang ke burning pit untuk dibakar. Fraksi ringan digunakan sebagai gas proses di unit Ammonia dan sebagai gas pembakar di unit utilitas dan Ammonia. Indikasi pengukur laju alir gas alam
27
terdapat di lapangan dan diruang kontrol yang mengukur laju alir, tekanan, suhu, dan densitas. 2.1.8
Unit Pengolahan Air Buangan Menghindari pencemaran terhadap lingkungan, buangan dari proses
produksi diolah terlebih dahulu. Unit penampungan air limbah ini terdiri dari Waste Water Pond (WWP) dan Kolam Penampung dan Pengendalian Limbah (KPPL). 2.1.8.1 Kolam Air Limbah (WWP) Kolam air limbah ini merupakan unit penampungan limbah yang berasal dari : a.
Tangki netralisasi pada unit demineralizer
b.
Tangki slurry pada unit pengolahan air
c.
Pabrik Ammonia
d.
Pabrik Urea Air limbah tersebut dinetralkan dengan menambah acid atau caustic soda
sampai mencapai pH 6 sampai 8. Setelah pH air buangan netral kemudian dialirkan ke laut. 2.1.8.2 Kolam Penampung dan Pengendalian Limbah Kolam Penampung dan Pengendalian Limbah (KPPL) mempunyai kapasitas 5.250 m3. Fungsi dari KPPL adalah untuk mengatur komposisi air limbah dan kecepatan buangannya, untuk mengurangi jumlah padatan terlarut dengan cara pengendapan padatan yang masih terkandung dalam air dan melepaskan Ammonia yang terlarut dalam air limbah. 2.2
Ammonia Plant-2 Pada pabrik Ammonia-2, proses pembuatan Ammonia menggunakan
teknologi Kellog Brown and Root (KBR) dari Amerika Serikat. Bahan baku yang digunakan untuk memproduksi Ammonia adalah gas alam, steam (uap air) dan udara. Proses produksi Ammonia terdiri dari lima unit utama, yaitu: 1. Unit Persiapan Gas Umpan Baku (Feed treatment)
28
a. Pemisahan Sulfur Organik b. Pemisahan Merkuri c. Pemisahan Awal CO2 d. Pemisahan Akhir Sulfur 2. Unit Pembuatan Gas Sintesa a. Primary Reforming b. Secondary Reforming c. Shift Converter 3. Unit Pemurnian Gas Sintesa (Syn gas purification) a. Main CO2 Removal Unit b. Methanator 4. Unit Sintesa Ammonia (Ammonia synthesis loop) a. Kompresi Gas Sintesa b. Sintesa Ammonia (Syn loop) 5. Unit Pendinginan Ammonia 6. Unit Daur Ulang Ammonia 7. Unit Daur Ulang Hidrogen 2.2.1
Unit Persiapan Gas Umpan Baku Gas alam dari PT. Arun NGL dengan tekanan 32 kg/cm 2G dan suhu 260C
dialirkan ke dalam Fuel and Feed Gas Knock Out Drum (KO-Drum) (61-200-F) untuk memisahkan senyawa hidrokarbon berat yang digunakan sebagai bahan bakar dan bahan baku proses. Sistem persiapan gas umpan baku terdiri dari beberapa tahapan proses, yaitu penghilangan sulfur, penghilangan mercury dan penghilangan CO2. Sulfur (dalam bentuk organik dan sulfur anorganik) merupakan racun bagi katalis di Primary Reformer, secondary reformer, LTS, Methanathor dan Ammonia Converter. Mercury (Hg) merupakan racun bagi katalis HTS dan LTS. Karbondioksida (CO2) yang tinggi dapat mengakibatkan rendahnya konversi gas metan menjadi gas sintesa di unit reforming. Sedangkan hidrokarbon fraksi berat (heavy hidrokarbon, HHC) dapat menyebabakan pembentukan deposit karbon di
29
katalis reformer pada suhu tinggi. Namun karna gas yang disuplai dari PT. ARUN merupakan gas yang telah mendapatkan treatment, gas tersebut hanya dilewatkan pada sistem untuk memastikan tidak ada lagi kandungan impuruties didalamnya. 2.2.1.1 Desulfurizer Gas alam sebagai bahan baku proses dialirkan ke dalam Desulfurizer (61201-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
Operasi dilakukan dalam keadaan jenuh dan basa (pH antara 8,0 sampai 8,5) pada temperatur 35°C. Keadaan jenuh dimaksudkan untuk H 2S dapat teradsorbsi oleh air dan kemudian bereaksi dengan Fe2O3, sedangkan kondisi basa diperlukan karena sponge iron bersifat basa. Untuk mencapai keadaan tersebut maka diinjeksikan Na2CO3 sebanyak 4 sampai 10 % wt secara berkala.
Gambar 2.4 DCS Feed Gas Treating dan unit Desulfurizer
30
2.2.1.2
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
+
H2
Diharapkan kandungan Hg dalam gas setelah penyerapan adalah lebih kecil dari 160 ppm. 2.2.1.3 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% dengan menggunakan larutan 50% Wt aMDEA (activated Methyl Diethylamine) sebagai zat penyerap. Penyerapan berlangsung pada temperatur 70 sampai 79oC di menara Absorber (61-201-E) dan tekanan sistem. Reaksi yang terjadi adalah: CO2
+
H2O
→
H2CO3
H2CO3
+
aMDEA
↔
(MDEAH)
+ (HCO3)-
Gas masuk ke Absorber dari bagian bawah dan larutan aMDEA dari bagian atas sehingga terjadi kontak langsung antara keduanya. Larutan yang telah mengikat CO2 diregenerasi di Stripper (61-202-E) selanjutnya di vent ke udara. Selain mengikat CO2, larutan aMDEA juga mampu mengikat hidrogen sulfida sehingga produk CO2 hasil regenerasi di CPU tidak dapat digunakan sebagai produk samping dikarenakan pada proses berikutnya di pabrik urea memerlukan CO2 murni yang tidak mengandung hidrogen sulfida dan impurities lainnya. 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
31
pada temperatur tinggi dan tekanan rendah. Pada kondisi inilah kedua reaksi berlangsung optimum. 2.2.1.4
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. Reaksinya adalah: RSH
+
H2
H2S
+
ZnO
→ →
RH + H2S ZnS + H2O
Sebelum masuk ke Final Desulfurizer, tekanan gas dinaikkan menjadi 39 sampai 44 kg/cm2G dengan Feed Gas Compressor (61-102-J). Temperatur gas yang masuk ke Final Desulfurizer adalah sebesar 371°C. Bila temperatur lebih kecil dari 371°C yaitu pada temperatur 320°C, maka akan terjadi reaksi metanasi yang menyebabkan kenaikan temperatur di Final Desulfurizer sendiri dan bila temperatur diatas 371°C yaitu pada temperatur 400°C akan terbentuk karbamat karena terdapat kandungan NH3 dalam gas H2 recycle dan CO2 dalam gas umpan. Umur ZnO lebih kurang 5 tahun dengan keluaran dari Final Desulfurizer (61-108-D) diharapkan kandungan H2S di dalam gas < 0.1 mgram/m3 . 2.2.2
Unit Pembuatan Gas Sintesa (Reforming) Unit ini bertujuan untuk mengubah gas yang berasal dari sistem persiapan
gas umpan baku menjadi gas CO, CO2 dan H2 melalui tahapan proses sebagai berikut: 2.2.2.1 Primary Reformer Gas proses masuk ke Primary Reformer bersama dengan superheated steam dengan perbandingan steam dengan karbon 3,2 : 1 untuk mengubah hidrokarbon menjadi CO, CO2 dan H2. Bila rasio steam lebih kecil dari 3,2 akan menyebabkan terjadinya reaksi karbonasi (carbon formation atau carbon cracking) yang mengakibatkan ketidakaktifan katalis karena pemanasan setempat.
32
Ada dua jenis katalis yang digunakan untuk kelangsungan reaksi reforming pada Primary Reformer, yaitu 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. Reaksi yang terjadi di Primary Reformer adalah sebagai berikut: Reaksi pembakaran :
CH4
Reaksi konversi
:
Reaksi reformasi
:
+ O2
→
CO2 + H2O + Q
HHC + H2O
→
CH4 + CO2
CH4
+ H2O
→
CO + 3H2 (endotermis)
CO
+ 2H2O →
CO2 + 2H2 (eksotermis)
Reaksi pada Primary Reformer berlangsung secara endotermis (menyerap panas). Sumber panas dihasilkan dari 80 burner dengan tipe pengapian ke bawah untuk memanaskan 128 tube katalis. Temperatur gas inlet reformer sebesar 490°C. Temperatur reaksi dijaga 823°C pada tekanan 41 kg/cm2G. Jika temperatur lebih rendah maka reaksi akan bergeser ke arah kiri (reaktan). Primary Reformer (61-101-B) terdiri dari dua seksi, yaitu seksi radiasi dan seksi konveksi. Pada seksi radian merupakan ruang pembakaran dimana terdapat tube katalis dan burner. Tekanan di Primary Reformer dijaga -7 mmH2O supaya perpindahan panas lebih efektif dan api tidak keluar. Untuk menjaga kevakuman, dipakai Induct Draft Fan (61-101-BJ1T). Sedangkan udara pembakaran untuk burner disuplai dari oleh Force Draft Fan (61-101-BJ2T). Seksi konveksi merupakan ruang pemanfaatan panas dari gas buang hasil pembakaran di radian oleh beberapa coil, yaitu: a.
Mix feed coil (61-101-BCX).
b.
Process air preheat coil (61-101-BCA).
c.
HP steam superheat coil (61-101-BCS1).
d.
HP steam superheat coil (61-101-BCS2).
e.
Feed gas preheat coil (61-101-BCF).
f.
BFW preheat coil (61-101-BCB).
g.
Burner fuel heater coil (61-101-BCP).
h.
Combution air preheat coil (61-101-BLI).
33
2.2.2.2 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 udara dari Air Compressor (61-101-J) yang mengandung O2 dan N2. Gas, steam dan udara mengalir ke bawah melalui suatu unggun yang berisi katalis nikel tipe C14-2RR dan CI4-4GG, sehingga mengakibatkan suhu gas sebelum masuk katalis bertambah tinggi. Reaksinya adalah sebagai berikut: 2H2 + O2
2H2O
CH4 + H2O
CO +
3H2
+
Q
CO
CO +
H2
+
Q
+ H2O
Reaksi utama Secondary Reformer juga merupakan reaksi endotermis, dengan memanfaatkan sumber panas yang dihasilkan dari pembakaran H 2 dan O2. Secondary Reformer beroperasi pada suhu 1287oC dan tekanan 31 kg/cm2G. Panas yang dihasilkan dari pembakaran H2 dan O2 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. 2.2.2.3 Shift Converter Gas CO dalam gas proses yang keluar dari Secondary Reformer diubah menjadi CO2 pada Shift Converter yang terdiri atas dua bagian yaitu: a.
High Temperature Shift Converter (61-104 –D1)
b.
Low Temperature Shift Converter (61-104 –D2) High Temperature Shift Converter (HTS) (61-104-D1) beroperasi pada
suhu 350 sampai 420 oC dan tekanan 30 kg/cm2G berisi katalis besi yang berfungsi mengubah CO dalam proses menjadi CO 2 dengan kecepatan reaksi berjalan cepat namun tingkat konversinya rendah. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut: CO
+
H2O
CO2
+ H2
+
Q
34
Gas proses yang keluar dari HTS (61-104-D1), sebelum masuk ke Low Temperature Shift Converter (LTS) (61-104-D2) yang berisi katalis Cu 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 246 oC dengan kecepatan reaksi berjalan lambat namun tingkat konversinya tinggi. 2.2.3
Unit Pemurnian Gas Sintesa Sistem unit ini CO dan CO2 dipisahkan dari gas sintesa, karena CO dan
CO2 dapat meracuni katalis di Ammonia Converter (61-105-D). Proses pemurnian gas sintesa ini terdiri dari dua tahap proses, yaitu: 2.2.3.1 Main CO2 Removal 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 (by product) dari pabrik Ammonia dan digunakan sebagai bahan baku pabrik urea. Kemurnian produk CO2 pada seksi ini adalah 99,9 %vol. Unit ini merupakan unit kedua dari proses activated MDEA pada PT. Pupuk Iskandar Muda. Peralatan utama main CO2 Removal terdiri dari: a. CO2 Absorber (61-101-E) b. CO2 Stripper (61-102-E) Gas umpan dialirkan ke Absorber dan dikontakkan langsung dengan larutan activated MDEA (Methyl-Diaethanol Amine) dengan konsentrasi 40 % wt. CO2 dalam aliran gas di serap secara proses fisis dan kimia. Kemudian larutan aMDEA diregenerasi pada tekanan rendah dan temperatur tinggi di Stripper. Gas dengan temperatur 70oC masuk ke Absorber melalui inlet sparger dan mengalir keatas melalui packed bed. Larutan lean dari atas tower mengalir ke bawah melalui packed bed dan terjadi kontak antara gas dengan lean solution sehingga CO2 dapat terserap ke larutan. Gas sintesa yang bebas dari CO 2 keluar dari bagian atas tower dengan temperatur 48oC masuk ke bagian unit Synthesa Loop dengan komposisi CO2 yang terikut adalah 0,1% vol.
35
CO2 yang telah terlucuti mengalir ke atas melalui bagian direct contact cooler yang dilengkapi tray untuk didinginkan menggunakan air yang disirkulasikan dari pompa, sehingga temperatur CO 2 di bagian atas Stripper menjadi 40oC. Fungsi tray di direct contact cooler adalah untuk memperluas area kontak antara dua fluida sehingga didapatkan hasil yang optimum. Selanjutnya CO2 tersebut dialirkan ke unit Urea untuk diproses lebih lanjut. Proses penyerapan CO2 di Main Co2 Removal juga dilakukan pada tekanan tinggi dan temperatur rendah sedangkan pelepasan dilakukan pada tekanan rendah dan temperatur tinggi. 2.2.3.2 Methanator Fungsi dari Methanator (61-106-D) adalah untuk merubah gas CO dan CO2 yang masih lolos dari Main Co2 Removal (MCR) menjadi CH4 yang bersifat inert (tidak bereaksi). Methanator merupakan suatu bejana yang diisi dengan katalis nikel terkalsinasi. Reaksi yang terjadi adalah: CO
+
3H2
CH4
+
H2O
+Q
CO2
+
4H2
CH4
+
2H2O + Q
Methanator beroperasi pada tekanan 26,7 kg/cm 2G dan suhu 330oC. Karena panas yang dihasilkan dari reaksi ini, maka temperatur gas sintesa naik menjadi 366oC. Gas sintesa yang keluar dari methanator mempunyai batasan kandungan CO dan CO2 maksimum 10 ppm. 2.2.4
Unit Sintesa Ammonia Gas sintesa murni dengan perbandingan volume H 2 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
36
Ammonia Converter. Gas sintesa umpan memasuki Ammonia Converter dengan temperatur 141oC dan tekanan 147 kg/cm2G melalui bagian bawah reaktor. Ammonia Converter ini merupakan bejana bertekanan tinggi yang disebut reaktor shell. 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
+
3H2
2NH3 +
Q
Ammonia Converter menggunakan katalis Fe (Promoted Iron) dan dioperasikan pada temperatur 480°C dan tekanan 150 kg/cm2G.
Gambar 2.5 Diagram DCS Ammonia Converter 2.2.5
Sistem Pendinginan Ammonia Untuk mendinginkan Ammonia diperlukan suatu sistem pendinginan untuk
mengkondensasikan Ammonia yang ada dalam gas sintesa, gas buang, serta gas pada interstage compressor gas sintesa. Sistem pendinginan dilakukan dalam tiga tahap yaitu:
37
1.
Memberi pendinginan untuk mengkondensasikan Ammonia yang ada dalam sintesa loop.
2.
Memberi pendinginan untuk mengkondensasikan Ammonia yang ada dalam gas buang.
3.
Mendinginkan gas pada interstage compressor gas sintesa. Uap 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. Uap Ammonia yang terbentuk pada berbagai chiller, flush drum, dan storage tank dimasukkan dalam Centrifugal Refrigerant Compressor (61-105-J). Compressor ini bekerja berdasarkan sistem pemampatan bertingkat untuk memanfaatkan Ammonia sebagai media pendingin. Compressor 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). Produk Ammonia yang dihasilkan terdiri dari dua jenis yaitu produk dingin dan produk panas. Produk dingin yang mempunyai suhu -33oC dikirim ke tangki penyimpanan Ammonia. Sedangkan produk panas dengan suhu 30oC dikirim ke pabrik urea.
38
Gambar 2.6 Diagram DCS Ammonia Refrigerant System Unit 2.2.6
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 ini 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 ini 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
39
(61-105-E). Pada column ini terjadi pelepasan Ammonia dari aquous Ammonia, Ammonia yang telah dipisahkan dikirim kembali ke refrigerant system. Untuk menjaga temperatur Ammonia keluar dari top column di spray 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. 2.2.7
Unit Daur Ulang Hidrogen Unit daur ulang hidrogen (Hydrogen Recovery Unit) merupakan unit
tambahan di pabrik Ammonia sehingga dengan adanya unit ini diharapkan akan dapat menaikkan nilai tambah dari gas buang di pabrik Ammonia yang selama ini hanya dimanfaatkan untuk gas bakar. Prinsip kerja Hydrogen Recovery Unit (HRU) adalah pemisahan gas proses (H2) dari campuran gas buang di dalam membran Fibre Prism Separator yang diproduksi oleh Air Product USA, untuk selanjutnya digunakan kembali pada proses pembuatan Ammonia. Masukan HRU adalah gas buang yang bertekanan tinggi yang berasal dari Purge Gas Separator (51-108-F). Gas buang masuk ke unit prism separator pada suhu -23°C dengan laju alir 11,459 Nm3/hr dan tekanan 140 kg/cm2G. Untuk menghindari pembekuan di dalam scrubber (51-201) suhu dinaikkan menjadi -5°C di Preheater (51-215). Gas buang yang telah dipanaskan mengandung 2,1% Ammonia yang diserap di scrubber untuk mengurangi kandungan Ammonia. Aqua Ammonia dengan kandungan 30% dikirim ke stripper (51-162-E) untuk dipisahkan dari campurannya dan dikirim ke Flush Drum (51-110-F). Gas buang bebas Ammonia yang keluar dari scrubber dimasukkan ke feed heater (51203), disini gas buang yang telah jenuh dipanaskan sampai suhu 5°C diatas titik embun untuk mencegah terkondensasinya cairan di dalam Fiber Prism Separator. Proses kondensasi ini akan mengurangi kemampuan daur ulang. Kemudian gas yang telah dipanaskan dialirkan ke First Stage Prism Separator (51-204) yang didalamnya terdapat saringan yang dapat memisahkan H2 dari gas yang masuk ke Separator. H2 yang telah terpisah dikirim ke HPC (103-J) syngas compressor. Gas proses yang masih memiliki sedikit kandungan H2 dikirim ke second stage prism
40
separator. Prism separator ini terdiri dari lima prism separator. H2 yang terpisah lalu dikirim ke LPC (103-J). Kemudian gas yang telah terbebas dari H2 dialirkan ke reformer sebagai bahan bakar. Kemurnain H2 yang keluar diharapkan bisa mencapai lebih besar dari 99,7 %.
Gambar 2.7 Diagram DCS Pure Gas dan Condensate Recovery Unit 2.3
Urea Plant-1 Unit urea ini akan memproses Ammonia dan karbondioksida yang
dihasilkan oleh pabrik Ammonia menjadi urea. Pabrik ini didesain untuk memproduksi 1.725 ton/hari urea. Proses yang dipakai adalah proses Mitsui Toatsu Total Recycle C Improved. Proses ini dipilih karena mempunyai beberapa kemudahan dan keuntungan antara lain:
a. Pengoperasiannya mudah b. Biaya konstruksi rendah c. Biaya operasi rendah d. Kualitas produksi tinggi
41
Secara besar pabrik urea terdiri dari 4 unit yaitu sebagai berikut:
a. Unit Sintesa b. Unit Purifikasi c. Unit Recovery d. Unit Kristalisasi dan Pembutiran 2.3.1
Unit Sintesa Gas CO2 dikirim dari pabrik Ammonia. Air yang terkandung didalam CO2,
dipisahkan di Suction separator CO2 Booster Compressor (52-GB-101). Udara anti korosi ditambahkan sebanyak 2500 ppm dari Air Compressor (52-GB-201) ke sistem setelah suction tingkat tiga Booster Compressor. Gas CO2 ditekan dari 0,7 Kg/cm2 menjadi 30 Kg/cm2 dengan menggunakan CO2 Booster Compressor (52GB-101) dengan tipe multi-stage centrifugal yang digerakkan oleh steam turbin (52-GB-101T). menggunakan
Selanjutnya Compressor
CO2 CO2
ditekan
sampai
(52-GB-102)
250
dengan
Kg/cm2 tipe
two
dengan stages
reciprocating yang digerakkan oleh steam turbin (52-GB-102T) dan kemudian dialirkan ke bawah reaktor. Ammonia cair dari Ammonia Reservoir (52-FA-401) bercampur dengan Ammonia yang berasal dari Ammonia condenser. Gas inert yang terkandung dalam make up Ammonia cair, dipisahkan oleh gas releaser. Ammonia cair selanjutnya dipompa dengan Ammonia Booster Pump (52-GA-404) untuk menaikkan tekanan dari 17 kg/cm2G menjadi 24 kg/cm2G, kemudian dipompa lagi sampai tekanan mencapai 250 kg/cm2G, dengan menggunakan pompa Liquid Ammonia Feed Pump (52-GA-101 A/B). Sebelum dimasukkan ke reaktor urea (52-DC-101), Ammonia tersebut dilewatkan preheater (52-EA-101 dan 52-EA102), untuk dipanaskan sampai temperatur 80oC dengan menggunakan air panas yang berasal dari Hot Water Tank (52-FA-703) setelah terlebuh dahulu melalui High Pressure Absorber Cooler (52-EA-401) dan steam condensate dari flush drum (52-FA-701) dengan tujuan menyuplai tambahan panas untuk menjaga temperatur top reactor (52-DC-101) sekitar 200°C. Laju alir Ammonia cair dikontrol untuk menjaga perbandingan mol yang tepat antara Ammonia dan CO2.
42
Di samping CO2 dan NH3, ke dalam reaktor juga dimasukkan recycle carbamat dari High Pressure Absorber (52-DA-401). Reaksi yang terjadi dalam reaktor adalah: 2NH3 + CO2
NH2COONH4 + Q
(1)
NH2 COONH4
NH2CONH2 + H2O - Q
(2)
Selama proses sintesa, selain reaksi di atas juga terjadi reaksi samping, yaitu terbentuknya biuret dari urea. Reaksi tersebut adalah: 2NH2 CONH2
NH2CONHCONH2 + N2
Reaksi tersebut di atas adalah reaksi reversible, variabel utama yang mempengaruhi reaksi adalah temperatur, tekanan, komposisi feed dan waktu reaksi. Konversi ammonium karbamat menjadi urea berlangsung pada fase cair, sehingga dibutuhkan temperatur dan tekanan tinggi. Temperatur dan tekanan tinggi menambah konversi pembentukan urea, apabila temperatur rendah menyebabkan konversi Ammonia karbamat menjadi urea akan berkurang, yang akhirnya akan menaikkan larutan Recycle Carbamate. Kenaikkan Recycle Carbamate ini akan meyebabkan kenaikan beban dekomposisi dan penyerapan di Unit Recovery yang selanjutnya mengurangi konversi. Sintesa urea ini berlangsung dalam bejana bertekanan tinggi yaitu Reaktor Urea. Waktu tinggal (Residence Time) dalam reaktor adalah 25 menit pada kapasitas design. Kondisi reaksi yang optimum pada temperatur 200oC dan tekanan 250 kg/cm2G. Baik reaktan maupun produk dari reaksi ini bersifat korosif. Oleh karena itu bagian reaktor yang bersentuhan dengan campuran larutan dilindungi dengan lining yang terbuat dari titanium. Namun dengan menambahkan sejumlah kecil oksigen akan membuat permukaan stainless steel dan titanium menjadi pasif, sehingga pemakaian lining dapat menjadi lebih lama. Pada sisi lain bila temperatur pada reaktor melebihi 200oC, akan mempercepat laju korosif pada reaktor. Dan juga tekanan kesetimbangan dari campuran reaksi melebihi tekanan aktual di reaktor. Kondisi ini juga akan menyebabkan turunnya konversi carbamate menjadi urea.
43
Karena reaksi total pembuatan urea bersifat eksotermis, maka temperatur reaktor harus dikontrol benar. Pengontrolan temperatur dapat diatur dengan: - Mengatur kelebihan Ammonia yang akan masuk reaktor. - Mengatur jumlah larutan recycle yang akan masuk reaktor. - Memanaskan Ammonia yang akan masuk reaktor. Pada kondisi normal hasil reaksi yang keluar dari reaktor terdiri dari urea, air, ammonium carbamate dan Ammonia berlebih yang semuanya berada dalam fasa cair. Campuran tersebut diflash melalui Let Down Valve (PVC-101-1) ke High Pressure Decomposer (52-DA-201) yang beroperasi pada 17 kg/cm 2G. Panas sensible dari cairan digunakan untuk menguapkan sebagian besar Ammonia berlebih dan menguraikan ammonium carbamate menjadi Ammonia dan CO2. Campuran dengan temperatur akhir sekitar 123oC (urea, air, ammonium carbamate, Ammonia terlarut, gas Ammonia dan gas CO2) masuk ke High Pressure Decomposer (52-DA-201).
Gambar 2.8 PFD Unit Sintesa
44
2.3.2
Unit Purifikasi Produk dari hasil reaksi sintesa terdiri dari urea, biuret, air, Ammonia
carbamate dan Ammonia berlebih (excess Ammonia). Proses selanjutnya diperlukan untuk memisahkan urea dan produk reaksi yang lain. Pemindahan dilakukan dengan menurunkan tekanan sehingga ammonium carbamate terurai menjadi gas-gas Ammonia dan CO2. a. Reaksi Dekomposisi Amonium Carmbamate 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 urea NH2 CONH2 + H2O
CO2 + 2NH3
Hidrolisa mudah terjadi pada suhu tinggi, tekanan rendah dan residence time yang lama. Oleh karena itu perlu pengontrolan kondisi operasi yang baik. c. Reaksi Pembentukan Biuret Phenomena lain yang terjadi dan perlu diperhatikan pada proses dekomposisi adalah terbentuknya biuret. Pada tekanan persial Ammonia yang rendah dan temperatur diatas 90°C, urea berubah menjadi Ammonia dan biuret, melalui reaksi: 2NH2 CONH2
NH2CONHCONH2 + NH3
Reaksi ini bersifat reversible yang dipengaruhi oleh temperatur kondisi Ammonia dan residence time. Laju pembentukan biuret didalam larutan semakin tinggi apabila larutan pekat dan konsentrasi Ammonia rendah. Hal ini berbeda pada proses sintesa, Ammonia berlebih akan mengurangi pembentukan biuret. Jumlah biuret yang terbentuk juga dipengaruhi oleh residence time yang lama. Kadar biuret yang dianjurkan dalam produk urea < 1 %, karena biuret yang tinggi akn merusak tanaman. Dekomposisi berlangsung pada saat larutan keluar dari top reaktor urea (52-DC-101) dengan temperatur 126oC melalui kerangan ekspansi
45
(suction expantion) yang disebut let down valve. Dekomposisi dilakukan dalam tiga tingkat tekanan, yaitu 17 kg/cm2G, 2,5 kg/cm2G dan atmospheric. Konsentrasi urea hasil dekomposisi yang masuk ke crystallizer kira-kira 14%. Campuran dari reaktor urea pada temperatur 123oC masuk ke High Pressure Decomposser (HPD) (52-DA-201). Gas yang flash dipisahkan, sedangkan cairan mengalir kebawah melalui empat buah sieve tray pada HPD. Pada sieve tray, cairan yang mengalir kebawah kontak dengan gas bertemperatur tinggi yang berasal dari Reboiler (52-EA-201) dan Falling Film Heater. Panas sensible dan panas kondensasi uap air digunakan untuk menguapkan Ammonia berlebih dan menguraikan ammonium carbamate. Melalui proses ini penguapan menjadi minimal, sehingga konsumsi steam menjadi rendah dan memungkinkan untuk menjaga kandungan minimum air didalam larutan Recycle Carbamat. Selanjutnya, cairan dipanaskan di Reboiler HPD (52-EA-210) yang menggunakan steam bertekanan sedang (12 kg/cm2G) sebagai media pemanas. Disini sebagian besar sisa Ammonia berlebih dan ammonium carbamate dilepaskan sebagai gas. Temperatur pada bagian tengan HPD dikontrol pada 151 o
C. Kemudian larutan mendapat tambahan panas dari Falling Film Heater
sehingga temperaturnya naik menjadi 165oC. Temperatur dikontrol pada 165oC dan dikontrol levelnya. Penggunaan Falling Film Heater dimaksudkan untuk meminimalkan residence time larutan di heater, untuk mengurangi pembentukan biuret dan hidrolisa urea. Pada sisi lain, tekanan dikontrol pada 17 kg/cm2G yang terletak pada top Ammonia Recovery Absorber (52-EA-405) melalui Ammonia Condenser dan High Pressure Absorber (52-DA-401). Udara diinjeksikan sebanyak 2500 ppm ke bagian bawah Reboiler HPD dan HPD sebagai anti korosi dengan menggunakan Air Compressor (52-GB-201). Gas yang keluar pada bagian atas HPD mengalir ke High Pressure Absorber Coler (HPAC) (52-EA-401). Sedangkan larutan yang keluar pada bagian bawah masuk ke bagian atas Low Pressure Decomposser (LPD) (52-DA-202) setelah terlebih dahulu didinginkan di Exchanger LPD (52-EA-203). LPD terdiri dari empat sieve tray dan package bed. Flashing lanjutan terjadi pada saat tekanan turun dari 17 kg/cm2G ke 2,5 kg/cm2G sewaktu
46
memasuki bagian atas LPD. Pada bagian ini juga dimasukkan larutan dari Off Gas Absorber (52-DA-402) melalui LPA Pump (52-GA-403). Proses pada sieve tray sama dengan proses yang terjadi pada bagian atas HPD. Pada bagian bawah package bed diinjeksikan CO2 dari Booster Compressor (52-GB-101) untuk membuang sisa Ammonia. Larutan LPD dipanaskan dengan steam bertekanan sedang (7 kg/cm2G). temperatur pada LPD dikontrol 2,5 kg/cm2G dan temperatur 235oC. Sebagian besar Ammonia berlebih dan ammonium carbamate dipisahkan dari larutan yang mengalir ke Gas Separator (52-DA-203). Gas separator (52-DA-203) terdiri dari dua bagian, bagian atas dioperasikan pada temperatur 107oC, dengan tekanan 0,3 kg/cm2G dan bagian bawah merupakan package bed dioperasikan pada 92oC dan tekanan atmosfir. Sisa sejumlah kecil Ammonia dan CO2 dipisahkan dengan penurunan tekanan. Panas sensible larutan dari LPD cukup untuk menguapkan gas dibagian atas. Pada bagian bawah udara yang mengandung sedikit Ammonia dan air dihembuskan dengan Off Gas Circulation Blower (52-GB-401) kebawah package bed melalui distributor untuk mengeluarkan sisa sebagian kecil Ammonia dan CO2 dalam larutan. Gas pada bagian atas dan bawah digabung dan kemudian dialirkan ke Off Gas Condenser (52-EA-406). Larutan larutan dengan konsentrasi 70 sampai 75% kemudian dikirim ke unit Kristalisasi. Temperatur bagian bawah Gas Separator dikontrol pada 92°C dengan menggunakan steam bertekanan rendah (4,0kg/cm2G) dari Flash Drum (52-FA-701).
47
Gambar 2.9 PFD Unit Purifikasi 2.3.3
Unit Recovery Campuran gas yang berupa Ammonia, karbondioksida 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 karena tidak ekonomis untuk membuang gas-gas tersebut ke udara luar atau memasukkannya ketempat pembuangan, di samping akan menyebabkan pencemaran lingkungan. Di dalam seksi recovery gas-gas tersebut diserap dengan larutan urea. Larutan urea yang digunakan di sini digunakan sebagai cairan induk dari seksi kristalisasi dan pembutiran. Gas dari Gas Separator (52-DA-203) masuk ke Off Gas Condenser (52EA-406) dan didinginkan sampai 61°C dan selanjutnya masuk kebagian bawah Off Gas Absorber (OGA) (52-DA-402). Di Off Gas Condenser sebagian besar gas dikondensasikan dan digabung dengan air segar di Off Gas Absorber (OGA) (52-FA-403). Kemudian larutan tersebut didinginkan di Off Gas Absorber Cooler (52-FA-408) sampai mencapai suhu 36°C dan dikirim ke top OGA (52-DA-402). Off Gas Absorber (OGA) terdiri dari dua package bed. Di package bed sejumlah Ammonia dan CO2 diserap dengan larutan recycle yang didinginkan di Off Gas Absorber Cooler dan kemudian dikondensasikan.
48
Udara dari top OGA dicampur dengan udara segar dan dihembuskan ke Gas Separator dengan menggunakan Off Gas Circulation Blower. Tekanan dikontrol pada discharge dan level dikontrol dengan cara mengalirkan sebagian larutan ke LPD. Larutan dari OGA dipompakan oleh LPA Pump (52-GA-403) ke top package bed LPA dengan tujuan menyerap gas di package bed. Gas dari LPD dikondensasikan seluruhnya dan diserap di LPA dengan membubling cairan melalui pipa sparger dibawah permukaan cairan. Larutan induk yang di-recycle dari Mother Liquor Tank (52-FA-203) untuk menghilangkan biuret dan ammonium carbamate yang dilarutkan dari Off Gas Recovery System ditambah air murni yang digunakan sebagai penyerap. Tekanan dijaga pada 2,2 kg/cm2G. untuk menyempurnakan penyerapan, disediakan control valve. Pengontrolan tekanan di LPA sangat penting karena apabila tekanan melebihi 2,2 kg/cm2G akan menyebabkan penguraian di LPD menjadi tidak sempurna, sehingga memerlukan dekomposisi tambahan di Gas Separator. Pada sisi lain, apabila tekanannya terlalu rendah, akan menyebabkan masalah dalam proses transfer dari LPD ke Gas Separator. Larutan recycle dari LPA dipompakan oleh HPA Pump (52-GA-402) melalui Mixing Cooler dari bagian package dari HPA. Liquid Ammonia dicampur dengan larutan recycle di mixing cooler yang berperan sebagai media pendingin di absorber. Konsentrasi CO2 dalam larutan dianalisa dan dijaga sekitar 16 % berat. Di HPAC dan HPA semua CO2 dari HPD diserap sebagai ammonium carbamate oleh larutan recycle dari LPA dan larutan aqua Ammonia dari Ammonia Recovery Absorber (52-EA-405). Penyerapan dilakukan dalam tiga tahap berikut: 1.
Gas dari HPD dibubling melalui pipa sparger di HPAC dimana 65% CO2 diserap.
2.
Gas dari cooler mengalir ke HPA didinginkan oleh inter cooler dan mengalir keatas melalui package colomn, dimana sisa CO2 yang 35% diserap kedalam campuran larutan dari LPA dan cairan Ammonia.
3.
Gas Ammonia dari package colomn di scrap dengan larutan aqua Ammonia yang mengalir keatas melalui Bubble Cap Tray untuk membuang secara sempurna semua CO2 yang tertinggal. Uap dari gas
49
Ammonia dari top absorber dipisahkan oleh Drain Separator (bagian atas HPA (52-DA-401)). Banyaknya gas Ammonia sama dengan jumlah Ammonia berlebih yang akan di-recycle ke reaktor dan cairan Ammonia yang akan diumpankan ke HPA. Gas Ammonia tersebut dikondensasikan di Ammonia Condenser dan dikembalikan ke Ammonia Reservoir. Temperatur top HPA dikontrol dibawah 50°C dengan menguapkan cairan Ammonia pada Bubble Cap Tray dengan menggunakan Ammonia sebagai reflux. Temperatur gas dari package colomn dikontrol sekitar 60°C dengan menguapkan cairan Ammonia yang ditambahkan ke larutan recycle pada Mixing Cooler. Temperatur HPAC (52-EA-401) dikontrol pada 100°C dengan mengatur flow Cooling Water dengan urea slurry yang disirkulasikan dari Crystalizer (52-FA-201) dan dengan sirkulasi air panas dari Hot Water Tank (52FA-703). Hampir 63 % panas pembentukan ammonium carbamate pada cooler diserap oleh slurry yang disirkulasikan untuk penyediaan panas untuk penguapan air pada Crystalizer. Kira-kira sebanyak 28 % dari panas yang diserap oleh hot water untuk pemanasan awal cairan Ammonia di Ammonia Preheater (52-EA101). Sisanya sekitar 9 % panas yang diserap oleh Cooling Water. Konsentrasi CO2 dalam larutan harus dijaga sebesar 30 sampai 35 % dengan mengatur jumlah larutan dari LPA. Gas Ammonia dari HPA mengalir ke Ammonia Condenser untuk dikondesasikan. Gas-gas yang tidak terkondensasi, kebanyakan innerty gas dari gas CO2, cairan Ammonia dan udara yang diinjeksikan ke dalam reaktor dan HPD dikeluarkan dari Ammonia Condenser dan mengalir ke Ammonia Recovery Absorber (52-EA-405). Ammonia Recovery Absorber (52-EA-405) terdiri dari empat buah absorber yang disusun secara seri. Innerty gas bersama sejumlah gas Ammonia masuk melalui pipa sparger yang berada dibawah permukaan cairan dibagian paling bawah dari absorber dan di-vent ke atmosfer di top Final Absorber. Sejumlah gas Ammonia dari Ammonia Converter diserap kedalam aqua Ammonia yang didinginkan oleh Cooling Water. Gas yang tidak diserap, masuk ke absorber berikutnya dan terjadi proses washing penyerapan yang sama. Steam condensate
50
yang dingin dari Steam Condensate Tank (52-FA-702) melalui Condensate Cooler (52-EA-701) diumpankan ke top absorber dengan menggunakan Water Pump (52-GA-406). Larutan aqua ammoni yang terbentuk, 75 % berat dikeluarkan dari bagian bawah absorber dan diumpankan ke top HPA dengan aqua Ammonia pump (52GA-405). Panas gas Ammonia diserap oleh cooling water dan temperatur absorber dijaga sekitar 35°C dan tekanan dikontrol sekitar 15,5 kg/cm2G.
Gambar 2.10 PFD Unit Recovery 2.3.4
Unit Kristalisasi dan Pembutiran Larutan urea yang keluar dari dekomposer dikristalkan secara vakum dan
selanjutnya kristal urea dipisahkan dengan Centrifuge (52-GF-201). Untuk memanfaatkan panas kristalisasi secara efisien dan untuk menguapkan air pada temperatur rendah digunakan Vacuum Crystallizer. Kristal urea yang terbentuk di Crystallizer (52-FA-201), kemudian dipisahkan di centrifuge (52-GF-201) dan
51
selanjutnya dikeringkan sampai kandungan moisture kurang dari 0,3 % dengan menggunakan udara panas. Untuk menjaga kandungan biuret sekitar 0,1 % didalam kristal urea, sejumlah kecil mother liquor (larutan induk) yang mengandung biuret paling banyak dikembalikan ke unit recovery sebagai larutan absorbent untuk Ammonia dan CO2. Mother liquor yang telah menyerap Ammonia dan CO2 selanjutnya dikembalikan ke reaktor, dimana biuret dengan adanya kelebihan Ammonia diubah kembali menjadi urea. NH2CONHCONH2
+ NH3
2 NH2CONH2
Selanjutnya, kristal-kristal kering dibawa ke Prilling Tower melalui Fluidizing Dryer. Kemudian dilelehkan didalam Melter (52-EA-301) yang mengguakan steam sebagai pemanas. Urea yang meleleh kemudian mengalir ke distributor. Untuk mengurangi biuret, unit Prilling dirancang agar urea meleleh dengan resident time yang minimum. Kadar air dalam urea harus serendah mungkin agar butiran menjadi keras dan menghindari pengeringan lebih lanjut yang dapat melunakkan butiran kembali atau merusak permukaan yang mengkilat. Kristal urea dikeringkan sampai kandungan air 0,2 sampai 0,3 % sebelum masuk ke Melter (52-EA-301). Urea Prill yang datang dari Prilling Tower bawah diayak untuk memisahkan produk yang over size dan kemudian dikirim ke gudang (Bulk Storage). Udara dari dryer dan produk dari sistem pendinginan dihilangkan debunya dengan Dedusting System yang terdiri dari Spray Nozzle dan Packed Bed Filter. Udara yang keluar dari Dedusting System dikeluarkan ke atmosphere melalui induce fan. Larutan urea dari Gas Separator yang dipompakan dengan Urea Solution Pump (52-GA-205) ke bagian bawah Crystallizer. Crystallizer terdiri dari dua bagian, bagian atas adalah Vacuum Concentrator yang terdiri dari Vacuum Generator (52-EE-201) yang mempunyai dua tingkat barometric condenser dan dua tingkat steam ejector. Dibagian bawah adalah Crystallizer yang dilengkapi dengan agitator, dimana kristal urea disuspensikan dalam urea slurry. Pada vacuum generator yang beroperasi pada tekanan 72,5 mmHg absolut dan temperatur 60°C, air diuapkan dan larutan urea super jenuh mengalir kebawah melalui barometric leg masuk ke Crystallizer. Kristal urea terbentuk pada waktu
52
terjadi kontak dengan laruan urea super jenuh. Panas yang diperlukan unutk menguapkan air berasal dari panas sensible larutan urea yang masuk, panas kristalisasi urea dan panas yang diserap urea slurry dari HPAC. Crystallizer dioperasikan pada tekanan atmosfir dan temperatur 60°C. Vacuum Concentrator dioperasikan sedemikian rupa agar slurry yang keluar dari bagian bawah (bottom) Crystallizer mengandung 30 sampai 35 % kristal urea. Slurry dari bottom Crystallizer disirkulasikan ke HPAC dengan menggunakan Circulation Pump for Crystallizer. Untuk mencegah penumpukan kristal urea pada vessel atau pipa yang dapat menyebebkan kebuntuan, maka vessel dan perpipaan dilengkapi dengan jaket air panas. Urea slurry dipompakan dari Crystallizer ke Centriguge menggunakan Slurry Feed Pump (52-GA-202) melalui Prethickner (52-FD-201). Sebagian slurry disirkulasikan kembali ke Crystallizer unutk mencegah kebuntuan line. Di centrifuge, Kristal urea dipisahkan dari mother liquor. Kristal urea dengan sekitar 1,9% moisture dimasukkan ke Fluidizing Dryer (52-FF-301). Mother liquor yang dipisahkan dari Prethickner (52-FD-201) dan centrifuge mengalir kebawah ke Mother Liquor Tank (52-FA-203). Untuk mencegah terjadinya kristalisasi, disini dilengkapi tube-tube dengan pemanas steam dan kemudian dipompakan oleh Mother Liquor Pump (52-GA-203) ke line discharge Circulation Pump for Crystallizer (52-GA-201). Mother liquor (larutan induk) di recycle ke LPA sebagai penyerap untuk mencegah akumulasi biuret. Flow rate larutan larutan induk ini adalah 11,4 t/h pada 100%. Di fluidizing dryer, kristal dikeringkan dengan udara panas sampai kandungan moisture mencapai 0,1 sampai 0,3%. Udara dari Force Fan for Dryer (52-GB-301) dipanaskan di Heater for Dryer (52-EC-301) dengan menggunakan kondensat dan steam tekanan rendah (4 kg/cm2G). Agar kristal tidak mencair, maka temperatur udara di inlet dryer tidak boleh lebih dari 130°C (Melting point area: 132,7°C). Bongkah-bongkah kristal urea yang dikeringkan di fluidizing dryer, dipisahkan dan dikumpulkan oleh agitator dan dikirimkan ke Dissolving Tank (52-FA-302) dan kemudian
53
dilarutkan. Kristal kering dibawa oleh pipa pneumatic ke top Prilling Tower (52IA-302) dan lebih dari 99,8 % kristal dikumpulkan si Cyclone (52-FC-301). Kristal yang dikumpulkan tersebut dibawa oleh Screw Conveyor (52-JD-301) ke Melter. Di melter, kristal dilelehkan dan selanjutnya urea mengalir ke Head Tank (52-FA-301) melalui Strainer for Distributor (52-FD-301). Untuk menjaga agar kandungan biuret minimum, sistem harus dioperasikan sedemikian rupa agar temperatur urea yang meleleh sedikit diatas titik leleh urea (132,7°C) dan menjaga resident time sesingkat mungkin. Urea yang meleleh dari head tank secara merata didistribusikan ke distributor dan dari distributor jatuh ke prilling tower, disini lelehan urea didinginkan dan dipadatkan. Pada saat lelehan urea jatuh kebawah, terbentuk butiran yang dipanaskan oleh Air Heater for Fluidizing Cooler (52-EC502) yang dipasang dibagian bawah urea kemudian didinginkan dengan udara yang dihembuskan oleh blower. Konsentrasi larutan urea dijaga sekitar 10% (maksimal) dengan mengatur jumlah air. Urea keluar dari bagian bawah Prilling Tower (Fluidizing Cooler) diayak melalui Tromel (52-FD-303) untuk dipisahkan over size-nya dan yang memenuhi spesifikasi selanjutnya dikirim ke gudang (Bulk Storage) dengan menggunakan Belt Conveyer. Butiran urea yang over size dilarutkan di dalam disolving tank dengan menggunakan larutan dari Dust Chamber. 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 maksimum. Urea yang dihasilkan oleh PT. PIM harus memenuhi spesifikasi sebagai berikut:
-
Kadar nitrogen
46 % berat minimum
Kadar air
0,3 % berat maksimum
Kadar biuret
0,5 % berat maksimum
Kadar besi
0,1
ppm maksimum
Ammonia bebas
150
ppm maksimum
Abu
15
ppm maksimum
54
- Fe (Iron)
1,0
`
ppm maksimum
52-FA-201 Urea Concentrator
52-GF-201 Centrifuge From Gas Separator
To Prilling Tower
52-FF-301 Dryer
52-FA-203
To Low Pressure Absorber
Gambar 2.11 PFD Unit Kristalisasi dan Pembutiran
