LAPORAN KERJA PRAKTEK DEPARTEMEN OPERASI KALTIM - 2. PT. PUPUK KALTIM, Tbk

LAPORAN KERJA PRAKTEK

DEPARTEMEN OPERASI KALTIM - 2 PT. PUPUK KALTIM, Tbk.

Disusun Oleh : Joko Supriyadi L2C009054 Supriyandi L2C009060

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2012

i

TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS DIPONEGORO

Laporan Umum

LEMBAR PENGESAHAN

LAPORAN KERJA PRAKTEK

DEPARTEMEN OPERASI KALTIM - 2

PT. PUPUK KALIMANTAN TIMUR

BONTANG, DESEMBER 2012

MENGETAHUI,

Pembimbing Kerja Praktek

KABAG. AMMONIA KALTIM-2

Achmad Rois, S.T.

NPK 0403570

MENGESAHKAN, MANAGER MANAGER DEPARTEMEN DIKLAT & MP DEPT. OPERASI KALTIM-2

Ir. Lola Karmila Ir. Heri Subagyo, Msi

NPK 9003164 NPK 9203277

ii



Laporan Umum

HALAMAN PENGESAHAN

PRAKTEK KERJA


FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK KIMIA

Nama/ Nim : Joko Supriyadi L2C009054

Supriyandi L2C009060 Pabrik : PT. Pupuk Kalimantan Timur, Tbk.

Dosen Pembimbing : Ir. Kristinah Haryani, MT

Semarang,

Desember 2012

Dosen Pembimbing

Ir. Kristinah Haryani, MT

NIP. 196402141991022002

iii



Laporan Umum

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur bagi Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan praktek kerja selama dua bulan mulai tanggal 18 Oktober 2012 – November 2012 di Unit Operasi PT. Pupuk Kalimantan Timur hingga tersusunnya laporan ini.

Praktek kerja merupakan salah satu mata kuliah yang wajib ditempuh sebagai persyaratan menyelesaikan studi di Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro, Semarang. Praktek kerja ini dimaksudkan agar mahasiswa dapat memahami penerapan teori yang diperoleh di bangku kuliah pada industri kimia.

Pada kesempatan ini penyusun mengucapkan rasa terima kasih kepada:

Ibu Ir. Lola Karmila selaku Manager Pendidikan dan Pelatihan Departemen Pengembangan Sumber Daya Manusia

Bapak Bambang Gunawan, selaku kasie PSDM

Bapak John, Bapak Si’in, Bapak Yunus dan staff Departement PSDM yang telah membantu dalam pelaksanaan Kerja Praktek di PT. Pupuk Kalimantan Timur.

Bapak Ir. Heri Subagyo, M.Si, selaku Manager Operasi Kaltim-2

Bapak Ir. Sudiono, selaku Kepala Bagian Utility Kaltim-2, dan Bapak Syarifuddin, selaku Wakil Kepala Bagian Utility Kaltim-2.

Bapak Achmad Rois, ST, selaku Kepala Bagian Ammonia Kaltim-2, dan Bapak Rochmad Tri F., selaku Wakil Kepala Bagian Ammonia Kaltim-2.

Bapak Teguh Ismartono, ST selaku Kepala Bagian Urea Kaltim-2, dan Bapak Djulianto, selaku Wakil Kepala Bagian Urea Kaltim-2.

Supervisor, Foreman, Admin, dan operator-operator utility, ammonia, dan urea di Kaltim-2 terutama Bapak Purwo, Bapak Fadillah, Bapak Aris, Bapak

iv



Laporan Umum

Dwi, Bapak Satiyo, Bapak Jono, Bapak Gufron, dan Bapak-Bapak shift lain

yang bertugas selama kami Kerja Praktek.

Bapak-Ibu karyawan di Departemen Operasi Kaltim-2.

Karyawan PT. Pupuk Kaltim atas bantuannya.

Bapak Dr. Ir. Budiyono, M.Si., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Undip.

Ibu Ir. Kristinah Haryani, M.Si., selaku dosen pembimbing Kerja Praktek.

Orang tua dan keluarga kami yang selalu memberikan bantuan moral dan materi.

Rekan – rekan kerja praktek atas kerjasamanya selama dua bulan ini.

Kritik dan saran sangat dibutuhkan demi perbaikan laporan ini. Akhirnya penyusun berharap semoga laporan kerja praktek ini bermanfaat.

Bontang, November 2012

Penyusun

v



Laporan Umum

DAFTAR ISI

Halaman Judul

i

Halaman Pengesahan ii

Kata Pengantar

Daftar Isi

vi

Daftar Tabel

ix

Daftar Gambar

iv

x

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Sejarah Perusahaan PT Pupuk Kalimantan Timur

1.1.1. Lambang PT. Pupuk Kalimantan Timur

1.1.2. Jenis Perusahaan

5

2

1

1.2. Lokasi Pabrik

6

1.3. Bahan Baku dan Produk 8

1.3.1. Bahan Baku Pembuatan Ammonia

8

1.3.2. Bahan Baku Pembuatan Urea 8

1.3.3. Produk Urea

10

1.4. Organisasi Perusahaan

11

1.5. Keselamatan dan Kesehatan Kerja

BAB II DESKRIPSI PROSES

2.1. Konsep Proses

17

2.1.1. Unit Ammonia 17

2.1.2. Unit Urea

18

2.1.2.1. Dasar Reaksi 18

2.2. Diagram Alir Proses

19

2.3. Deskripsi Proses 19

2.3.1. Unit Ammonia 19

2.3.1.1. Pemurnian Gas Alam 20

16

2.3.1.2. Pembentukan Gas Sintesis

20

2.3.1.3. Pemisahan dan Pemurnian Gas Sintesis

2.3.1.4. Synthesa Ammonia 28

vi



23

Laporan Umum

2.3.1.5. Ammonia Refrigeration

32

2.3.1.6. Hydrogen Recovery Unit

36

2.3.2. Unit Urea

40

2.3.2.1. Persiapan Bahan Baku

2.3.2.2. Synthesis

42

2.3.2.3. Resirkulasi

46

2.3.2.4. Evaporasi

48

40

2.3.2.5. Finishing dan Prilling49

2.3.2.6. Waste Water Treatment

2.3.2.7. Steam System54

BAB III SPESIFIKASI ALAT

3.1. Spesifikasi Alat Utama

56

51

3.2.Spesifikasi alat pendukung

59

BAB IV UTILITAS

4.1. Unit Penyediaan Air

61

4.1.1. Sea Water Intake

62

4.1.2. Unit Klorinasi 65

4.1.3. Unit Desalinasi 67

4.1.4. Unit Demineralisasi

71

4.1.5. Unit Sweet Cooling Water

76

4.1.6. Unit Deaerator 78

4.2. Unit Pembangkit Steam 80

4.3. Unit Pembangkit Tenaga Listrik 82

4.4. Unit Penyedia Udara Pabrik/Udara Instrument 82

4.5. Unit Produksi UFC

83

4.6. Unit Penanganan Limbah86

BAB V LABORATORIUM

5.1. Laboratorium Pusat

88

5.1.1. Laboratorium Analisa Air

88

5.1.2. Laboratorium Instrumen

89

5.1.3. Laboratorium Quality Control 89

vii



Laporan Umum

5.1.4. Laboratorium Inventory

89

5.1.5. Laboratorium Penelitian

90

5.2. Laboratorium Kontrol

90

BAB VI PENUTUP

6.1. Kesimpulan

6.2. Saran

95

95

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

96

viii



Laporan Umum

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1. Data Kapasitas Produksi Dalam Ton Per Tahun…………….…. 2

Tabel 2.1. Komposisi Produk Urea .....................................…………….…. 50

ix



Laporan Umum

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Lambang PT. Pupuk Kalimantan Timur 3

Gambar 1.2 Merk Dagang Pupuk Urea Mandau………..

3

Gambar 1.3 Merk Dagang Pupuk NPK Pelangi………..

4

Gambar 1.4 Merk Dagang Pupuk Daun Buah

5

Gambar 1.5 Peta Lokasi PT. Pupuk Kalimantan Timur

7

Gambar 1.6 Struktur Organisasi Departemen Operasi Kaltim-2

15

x



Laporan Umum

xi



Laporan Umum

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Sejarah Perusahaan PT Pupuk Kalimantan Timur

Pertanian merupakan salah satu sektor pembangunan yang mendapat perhatian besar dari pemerintah mengingat sebagian besar masyarakat Indonesia adalah petani serta dalam rangka memenuhi kebutuhan pangan masyarakat, karena itu pupuk memegang peranan penting dalam rangka meningkatkan produksi hasilhasil pertanian. Di samping itu, saat ini pupuk tidak hanya dibutuhkan oleh sektor pertanian namun juga dibutuhkan oleh sektor industri. Oleh karena itu, kebutuhan pupuk tiap tahun bertambah besar.

Proyek PT. Pupuk Kalimantan Timur lahir untuk memenuhi kebutuhan pupuk yang semakin meningkat tersebut. Pada mulanya proyek PT Pupuk Kalimantan Timur dikelola oleh Pertamina sebagai unit-unit pabrik terapung yang terdiri dari 1 unit pabrik amoniak dan 1 unit pabrik urea dengan beberapa bangunan pendukungnya di pantai. Setelah meninjau dan menilai kembali konsep pabrik terapung ini dengan memperhatikan aspek teknis dan bahan baku maka pembangunan pabrik dilanjutkan di darat.

Berdasarkan Kepres No. 39 tahun 1976 dilakukan serah terima proyek ini dari Pertamina kepada Departemen Perindustrian dalam hal ini Direktur Jenderal Industri Kimia Dasar pada tahun 1976. Setelah penyelesaian proses hukum dalam rangka serah terima peralatan pabrik di Eropa, maka pada tanggal 7 Desember 1977 didirikan sebuah Persero Negara dengan nama PT. Pupuk Kalimantan Timur. Dengan dipindahkannya lokasi pabrik di darat diperlukan perubahan dan penyesuaian desain pabrik.

Menurut jadwal masa konstruksi yang dimulai pada bulan Maret 1979 diperkirakan akan berlangsung selama 36 bulan, namun dalam pelaksanaannya

terdapat banyak kesulitan sehingga start up baru dapat dilakukan pada bulan Juli 1982, produksi amoniak I dihasilkan pada tanggal 20 Desember 1983 dan produksi pupuk urea I dihasilkan pada tanggal 15 April 1984. Dalam tahun 1981 diadakan persiapan pembangunan PT. Pupuk Kalimantan Timur yang kedua dan pada tanggal 23 Maret 1982 kontrak pembangunannya ditanda tangani. Masa

1



Laporan Umum

konstruksi Kaltim 2 dimulai pada bulan Maret 1983 dan start up dari utility dimulai pada bulan April 1984, produksi amoniak I dihasilkan pada tanggal 6 September 1984 dan produksi urea pertama dihasilkan pada tanggal 15 September 1984. Dari proses supply-demand pupuk urea nasional diprediksi bahwa mulai tahun 1987 Indonesia akan mengalami kekurangan dan akan terus meningkat pada tahun-tahun berikutnya. Sehubungan dengan hal itu maka pemerintah telah memutuskan perlunya dibangun pabrik pupuk Kaltim 3 yang berlokasi berdampingan dengan pabrik Kaltim 2 yang beroperasi secara komersial sejak April 1985. Sejalan dengan perkembangan waktu dan permintaan amoniak dan urea yang terus meningkat, maka PT. Pupuk Kalimantan Timur . dalam 5 tahun terakhir telah menambah pabrik baru lagi yaitu POPKA dan Kaltim 4. POPKA merupakan pabrik yang khusus menghasilkan urea granul untuk tujuan ekspor, sedangkan Kaltim 4 tahun 2002 telah dapat memproduksi amoniak dan pada tahun 2003 telah dapat memproduksi urea. Dengan tambahan pabrik Kaltim 4 ini maka saat ini total kapasitas produksi secara keseluruhan adalah 1.850.000 ton amoniak dan 2.980.000 ton urea per tahun dan PT. Pupuk Kalimantan Timur menjadi produsen urea terbesar di dunia dalam satu lokasi.

Tabel 1.1. Data Kapasitas Produksi Dalam Ton Per Tahun

PABRIK AMONIAK UREA

Kaltim 1 595.000 700.000 Kaltim 2

595.000 570.000 Kaltim 3 330.000 570.000 POPKA 570.000 Kaltim 4 330.000 570.000

TOTAL 1.850.000 2.980.000

1.1.1. Lambang PT. Pupuk Kalimantan Timur

Makna dari lambang PT. Pupuk Kalimantan Timur . :

Segi lima melambangkan Pancasila, merupakan landasan idiil perusahaan.

Daun buah melambangkan kesuburan dan kemakmuran.

2



Laporan Umum

Lingkaran kecil putih melambangkan letak lokasi Bontang.

Garis merah horisontal di kiri kanannya menggambarkan garis katulistiwa.

Warna biru melambangkan keluasan wawasan.

Warna merah melambangkan dinamika kewiraswastaan.

Gambar 1.1. Lambang PT. Pupuk Kalimantan Timur

Arti merk dagang Mandau :

Daun sebanyak 17 melambangkan kemakmuran sebagai salah satu cita-cita kemerdekaan.

Mandau alat untuk membuat lahan pertanian yang dipergunakan penduduk asli Kalimantan, melambangkan kepeloporan perusahaan dalam mengembangkan usaha pertanian.

Mandau berjumbai lima melambangkan Pancasila.

Mandau biru melambangkan keluasan wawasan pemasaran.

Warna merah melambangkan dinamika kewiraswastaan.

Gambar 1.2. Merk Dagang Pupuk Urea Mandau

3



Laporan Umum

PT. Pupuk Kalimantan Timur dalam rangka meningkatkan kesejahteraan petani, menambah satu lagi varian dari produknya, yang diberi nama sebagai pupuk NPK Pelangi. Pupuk NPK Pelangi adalah pupuk majemuk yang mengandung nitrogen, fosfor, dan kalium yang dibuat dari bahan-bahan bermutu. Komposi hara pupuk NPK Pelangi dapat disesuaikan dengan jenis tanah dan jenis tanaman yang dibudidayakan.

Pupuk NPK Pelangi mempunyai beberapa kelebihan, yaitu :

Meningkatkan hasil lebih dari 40%

Relatif aman terhadap lingkungan

Terbuat dari bahan bermutu

Gambar 1.3. Merk Dagang Pupuk Pelangi

Arti Merk dagang Pupuk NPK Pelangi :

Logo terdiri dari simbolisasi pelangi yaitu tiga bidang lengkung dengan warna dasar unsur cahaya, Merah, Hijau, dan Biru (R, G, B).

Daun buah mewakili perusahaan Pupuk Kaltim yang sudah dikenal.

Daun hijau melebar dan mengembang melambangkan kesuburan, hasil yang bermanfaat serta kemakmuran.

Tulisan Pupuk Kaltim berwarna biru menampilkan identitas produsen untuk melengkapi ikon daun buah yang sudah ada.

Pemilihan tipografi / huruf tanpa kaki untuk mengesankan modern, terbuka, dan responsif terhadap perkembangan.

Warna merah menggambarkan dinamika dan kecerahan harapan.

4



Laporan Umum

Warna hijau menggambarkan karakter sejuk, kesuburan, dan kemakmuran sesuai dengan esensi pupuk yang memberi kesuburan tanah.

Warna biru menggambarkan kemajuan dan manfaat teknologi.

Gambar 1.4. Merk Dagang Pupuk Daun Buah

Arti Merk dagang Pupuk Daun Buah :

Logo diolah melalui penggabungan simbol daun buah yang sudah menjadi simbol/ikon dari Pupuk Kaltim dengan ilustrasi stilasi daun.

Simbol daun buah mewakili perusahaan Pupuk Kaltim yang sudah dikenal.

Daun hijau melebar dan mengembang melambangkan kesuburan, hasil yang bermanfaat serta kemakmuran.

Warna merah menggambarkan dinamika dan kecerahan harapan.

Warna hijau menggambarkan karakter sejuk, kesuburan, dan kemakmuran sesuai dengan esensi pupuk yang memberi kesuburan tanah.

Warna biru menggambarkan kemajuan dan manfaat teknologi.

Jenis Perusahaan

Pada saat ini PT. Pupuk Kalimantan Timur, mengoperasikan 5 buah pabrik yaitu pabrik Kaltim-1, pabrik Kaltim-2, pabrik Kaltim-3, pabrik Kaltim-4, dan POPKA. Setiap pabrik terdiri dari tiga unit yaitu unit Utility, Unit Ammonia, Unit Urea, sedangkan POPKA hanya mempunyai Unit Utility dan Unit Granul.

5



Laporan Umum

Kebutuhan gas alam masing-masing pabrik berkisar:

Kaltim-1 : 80 Juta Scf (Standart Cubic Feet)




Selain menghasilkan Ammonia dan Urea, pabrik PT. Pupuk Kaltim juga menghasilkan produk sampingan berupa Nitrogen, Oksigen dan Karbondioksida. Selanjutnya untuk perkembangan selain produk tersebut, maka dibuka beberapa anak perusahaan sebagai berikut:

PT. Kaltim Nusa Etika (KNE)

PT. Kaltim Multi Boga Utama (KMBU)

PT. Daun Buah

PT. Kaltim Cipta Yasa (KCY)

PT. Kaltim Adhiguna Dermaga (KAD)

PT. Kaltim Bahtera Adighuna (KBA)

PT. Kaltim Industrial Estate (KIE)

Selain itu juga didirikan juga beberapa perusahaan patungan dengan perusahaan besar Nasional dan Internasional seperti :

PT. Kaltim Methanol Industri

PT. DSM Kaltim Melamine

PT. Kaltim Pasific Ammonia

PT. Kaltim Parna Industri

Lokasi Pabrik

Pabrik PT. Pupuk Kalimantan Timur menempati areal seluas 493 Ha. Pabrik ini terletak di zona industri Kalimantan Timur. Tepatnya di desa Belimbing, kecamatan Bontang Utara, Kabupaten Kutai. Lokasi ini kurang lebih 120 km di sebelah utara Samarinda, ibu kota propinsi Kalimantan Timur. Secara

6



Laporan Umum

geografis terletak pada 0°10’46,99’’ LU dan 117°29’30,6’’ BT. Disebelah selatan pabrik, kurang lebih 10 km, terdapat lokasi pencairan gas alam PT. Badak NGL. Untuk transportasi ke daerah Bontang dapat digunakan jalur darat, laut maupun udara. Jalur udara menggunakan pesawat milik PT. Pupuk Kalimantan Timur dari bandara Sepinggan Balikpapan yang terbang dengan jadwal rutin 2 kali sehari. Penerbangan Balikpapan – Bontang tersebut ditempuh dalam waktu 45 menit.

Gambar 1.5. Peta Lokasi PT. Pupuk Kalimantan Timur

Dasar pertimbangan pemilihan lokasi pabrik :

Lokasi dekat dengan sumber bahan baku berupa gas alam.

Lokasi dekat dengan pantai sehingga memudahkan pengangkutan.

Lokasi berada di tengah-tengah daerah pemasaran pupuk untuk ekspor maupun pemasaran dalam negeri.

Pemetaan Zone Industri.

Peluang untuk perluasan pabrik karena luasnya lahan yang dimiliki.

7



: minimum 99,9% berat (min) : maksimal 0,1 % berat (max) : 10 ppm (max) 2

: minimum 26,0 kg/cm A : 30 C Laporan Umum

1.3. Bahan Baku dan Produk

1.3.1. Bahan Baku Pembuatan Ammonia

Udara

Udara yang dipergunakan adalah udara sekitar yang mempunyai komposisi sebagai berikut :  Nitrogen : 74,6 % volume  Oksigen : 19,8% volume  H2O

: 5,6 % volume

Dengan spesifikasi sebagai berikut :



Tekanan 2

: minimum 0,7 kg/cm G

 Suhu : 35C

1.3.2. Bahan Baku Pembuatan Urea

Bahan baku pabrik urea adalah ammonia dan karbon dioksida. Spesifikasi bahan baku Pabrik Urea Kaltim-2 dapat diterangkan sebagai berikut:

Ammonia (NH3)



Spesifikasi (M.W. Kellog,1984) :



  



Kandungan NH3

Kandungan H2O Oil Content Tekanan (cair)

Suhu (cair)

Sifat-sifat :

Pada temperatur kamar berupa gas yang tidak berwarna

Mempunyai bau tajam

8



Laporan Umum

Dapat menyebabkan mata berair, dalam jumlah besar dapat mengakibatkan sesak nafas

Lebih ringan dari udara

2

Kerapatan (cair, 20 kg/cm ,25C) : 603 kg/cm

 Titik leleh : -78C  Titik didih : -33C  Titik nyala : 650C  Batas ledakan dalam udara : 15 – 28 % volume  Berat molekul : 17,03 mol/gram b. Karbondioksida (CO2)

3



Spesifikasi ( M.W Kellog, 1984) :

 Kandungan CO2 : Minimum 98,5 % volume  Kandungan H2 : Maksimal 1,268% volume  Kandungan N2 : Maksimal 0,217 % volume  Kandungan CO : Maksimal 0,005 % volume  Kandungan Metana : Maksimal 0,005 % volume  Kandungan Sulfur : Maksimal 1 ppm volume  Tekanan (gas) 2

: Minimum 1,15 kg/cm A  Suhu (gas) : 40C

Sifat-sifat :

Pada suhu kamar berupa gas tidak berwarna

Tidak berbau

Tidak beracun,akan tetapi dapat menimbulkan efek sesak nafas akibat kekurangan O2

9



Laporan Umum



Larut dalam air pada temperatur

15C, tekanan 1 atm dengan

perbandingan volume CO2:H2O = 1:1

 2

Kerapatan gas ( 1 kg/cm , 25 C ) 3

: 1,800 kg/m  Titik tripel

: -57 C dan 5,1 atm  Titik kritis : 31C dan 72,8 atm  Berat molekul : 44,01 mol/gram

1.3.3. Produk Urea

Spesifikasi produk urea (M.W Kellog,1984) dapat dinyatakan sebagai berikut :

Kandungan Nitrogen : 46,3 % (min. weight) Moisture : 0,3% (max weight) Biuret : 0,9% (max weight) Fe : 2 ppm (max weight) Ammonia free : 200 ppm (max weight) Ukuran partikel : 95% tertahan pada 18 US mesh, 100% lolos dari 6

US mesh

Bentuk : Prill (free floming)

Sifat-sifat produk urea :

Pada keadaan kamar berupa zat padat kristal berwarna putih, tidak mudah terbakar dan tidak bersifat penghantar

Kerapatan (padat 20C) : 1335 kg/m

3

Titik leleh : 132,6 C

10



Laporan Umum

Kapasitas panas : 126 J/mol C Panas pelelehan : 13,6 kJ/mol Berat molekul : 60,056 mol/gram

1.4. Organisasi Perusahaan

Sistem organisasi PT. Pupuk Kalimantan Timur menggunakan sistem dewan direksi. Dewan direksi terdiri dari :

Direktur Utama

Direktur Produksi

Direktur Teknik dan Pengembangan

Direktur Keuangan

Direktur Pemasaran

Direktur SDM dan Umum

Pada pelaksanaan sehari – hari, Dewan Direksi dibantu oleh :

Kepala Kompartemen

Deputi Kompartemen

Kepala Departemen

Wakil Kepala Departemen

Kepala Bagian

Wakil Kepala Bagian

Kepala Seksi

Kepala Regu

Pelaksana

Sedangkan untuk mengawasi direksi dalam mengelola perusahaan, dibentuk

Dewan Komisaris yang terdiri dari seorang Komisaris Utama dan empat orang Komisaris Anggota yang bertanggung jawab kepada Departemen Perindustrian RI melalui Dirjen Industri Kimia Dasar.

Unsur bantuan yang terdiri dari kompartemen dan biro, dalam hal ini meliputi :

Direktorat Umum

a. Satuan Pengawasan Intern

- Departemen Pengawasan Keuangan

11



Laporan Umum

Departemen Pengurus Operasional

Departemen Perencanaan , Analisa dan Evaluasi

Sekretaris Perusahaan

Departemen Sistem Informasi dan Telekomunikasi

Departemen Hukum dan Kesekretariatan

Departemen Departemen Hubungan Masyarakat

Staf

Direktorat Keuangan

Departemen Manajemen Resiko dan Kepatuhan

Kompartemen Perencanaan Keuangan

Departemen Anggaran

Departemen Analisa dan Perencanaan Keuangan

Kompartemen Administrasi Keuangan :

Departemen Keuangan dan Pajak & Asuransi

Departemen Akuntansi

Bagian Keuangan Kantor Perwakilan Jakarta

Direktorat Pemasaran

Departeman Pelabuhan dan Distribusi

Departemen Perencanaan dan Pengembangan Pasar

Kompartemen Niaga :

Departemen Niaga 1

Departemen Niaga 2

Departemen Pelayanan dan Promosi

Kompartemen Pemasaran Wilayah 1

Kantor Pemasaran Jatim

Kantor Pemasaran NTB

Kantor Pemasaran Bali

Kantor Pemasaran NTT

Kompartemen Pemasaran Wilayah 2

Kantor Pemasaran Jateng

Kantor Pemasaran Sulsel dan Sulbar

Kantor Pemasaran Kalsel dan Kalteng

12



Laporan Umum

Kantor Pemasaran Kaltim

Kantor Pemasaran Sulteng

Kantor Pemasaran Sulut dan Gorontalo

Kantor Pemasaran Sulawesi Tenggara

Kantor Pemasaran Maluku dan Maluku Utara

Direktorat Tekbang

Departemen Pengadaan

Kompartemen Teknik

Departemen Jasa Teknik

Departemen Rancang Bangun

Departemen Perencanaan Material dan Pergudangan

Kompartemen Pengembangan Produk dan Teknologi

Departemen Penelitian dan Pengembangan Produk dan Teknologi

Departemen Kajian Pengembangan Usaha

Kompartemen Pengelolaan Kerjasama Usaha

Departemen Administrasi Penyediaan Produk dan Jasa KSU

Departemen Analisis dan Evaluasi Operasional KSU

Direktorat SDM dan Umum

Departemen PKBL

Kompartemen Umum

Perwakilan Balikpapan

Perwakilan Samarinda

Departemen Pelayanan Umum

Departemen Kamtib

Kompartemen SDM

Departemen Sistem Prosedur Organisasi

Departemen Pengembangan SDM

Departemen Kesejahteraan dan Hubungan Industrial

Departemen Sistem Manajemen SDM

Kantor Perwakilan Jakarta

Direktorat Produksi

Kompartemen Operasi

13



Laporan Umum

Kepala Shift Pabrik

Departemen Operasi Kaltim-1




Departemen Operasi POPKA dan Produk Lain

Kompartemen Pemeliharaan

Departemen Perencanaan dan Pengendalian Pemeliharaan

Departemen Pemeliharaan Listrik dan Instrument

Departemen Pemeliharaan Mekanik Lapangan

Departemen Perbengkelan

Departemen Keandalan Pabrik

Shift Supervisor Pemeliharaan

Kompartemen Pengendalian dan Pengawasan

Departemen Pengendalian Proses

Departemen Inspeksi Teknik

Departemen K3LH

Divisi JPP

Departemen Pemasaran, Keuangan, dan Personalia

Departemen Jasa Keahlian

Departemen Teknik dan Produksi

Struktur organisasi yang perlu diamati lebih lanjut adalah yang dibawahi oleh direktur produksi. Direktur Produksi dibantu oleh seorang kepala kompartemen (kompartemen produksi), yang mengatur departemen-departemen operasi (I, II, III, IV) dan departemen pemeliharaan. Departemen operasi II yang dipimpin oleh seorang Kepala Departemen yang membawahi bagian-bagian (unit) utility, ammonia dan urea. Setiap bagian dipimpin oleh seorang wakil yang membawahi beberapa regu shift. Setiap regu shift dipimpin oleh seorang foreman. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 1.3 tentang struktur organisasi Departemen Operasi Kaltim-2.

14



Laporan Umum

Kepala Departement Operasi Kaltim-2

koordinator

Staff

Kabag Kabag Kabag Shift Utilitas Ammonia Urea Supervisor

Wakabag

Wakabag

Wakabag Utilitas

Ammonia

Urea

Foreman

kepala Regu

Operator Panel

Operator

Lapangan

Gambar I.6. Struktur Organisasi Departemen Operasi Kaltim-2

Waktu kerja bagi karyawan PT. Pupuk Kaltim (Persero) dibagi 2, yaitu karyawan shift dan karyawan non shift. Karyawan shift terbagi menjadi empat regu, yaitu tiga regu shift bekerja dan satu regu shift libur. Tiap regu shift bekerja selama tujuh hari selama bergantian waktu kerjanya dan memperoleh 2 atau 3 hari libur.

15



Laporan Umum

Waktu kerja karyawan shift :

Day shift (jam 07.00-15.00 WITA) Swing shift (jam 15.00-23.00 WITA) Night shift (jam 23.00-07.00 WITA)

Pada jam kerja day shift, foreman bertanggung jawab kepada kepala bagian,

sedang pada swing shift dan night shift bertanggung jawab kepada shift supervisor.

Waktu kerja karyawan non shift :

Senin – Kamis : Pukul 07.00-16.00 WITA (Istirahat pukul 12.00-13.00) Jumat : Pukul 07.00-17.00 WITA (Istirahat pukul 11.30-13.30)

1.5. Keselamatan dan Kesehatan Kerja

Usaha kesehatan dan keselamtan kerja di P.T Pupuk Kalimantan Timur mempunyai sasaran umum dan sasaran khusus. Sasaran umum yang ingin dicapai adalah sebagai berikut:

Perlindungan terhadap karyawan yang berada di tempat kerja agar selalu terjamin keselamatan dan kesehatannya, sehingga dapat mewujudkan peningkatan produksi dan produktivitas kerja.

Perlindungan terhadap setiap orang yang berada di tempat kerja agar selalu dalam keadaan aman, selamat, dan sehat.

Perlindungan terhadap bahan dan peralatan produksi agar dapat dipakai

dan digunakan secara aman dan efisien.

Sedangkan secara khusus usaha keselamatan dan kesehatan kerja antara lain

sebagai berikut:

Mencegah dan atau mengurangi serta mencegah kecelakaan, kebakaran, ledakan dan penyakit akibat kerja.

Mengamankan mesin, instalasi, pesawat, alat kerja, bahan baku, dan produk.

Menciptakan lingkungan dan tempat kerja yang aman, nyaman, sehat dan penyesuaian antara pekerjaan dengan manusia atau manusia dengan pekerjaan.

Menciptakan kondisi perusahaan sesuai dengan standar ISO 14001

16



Laporan Umum

BAB II

DESKRIPSI PROSES

2.1. Konsep Proses

2.1.1. Unit Ammonia

Proses pembuatan ammonia (NH3) yang telah banyak dikembangkan secara komersial hingga saat ini adalah proses Haber-Bosch. Proses ini dikembangkan dari percobaan Le Chatelier yang mensintesis senyawa

hidrokarbon ringan dengan udara.

Pada prinsipnya berdasarkan proses Haber-Bosch reaksi pembentukan

NH3 tersebut adalah sebagai berikut :

N2(g) + 3 H2(g) ↔ 2 NH3(g)

∆H298 = -11040 cal/mol

Dengan katalis oksida besi serta penambahan Al2O3 dan K2O sebagai promotor. Pengaturan konversi reaksi dalam proses pembentukan NH3 dapat dilakukan dengan pengaturan suhu dan tekanan reaktor karena reaksinya merupakan reaksi kesetimbangan.

0

Kondisi operasi reaksi sintesa berlangsung pada temperature 170 C dan tekanan 2

186 kg/cm agar bahan baku yang berupa gas dapat saling bereaksi dan dipertahankan agar kecepatan reaksinya tinggi.

Dari persamaan reaksi diatas diperoleh bahwa untuk membentuk 1 mol gas ammonia dibutuhkan 0.5 mol gas N2 dan 1.5 mol gas H2 (dengan perbandingan mol H2/N2 = 3). Pada kenyataannya untuk memperoleh kecepatan reaksi tertinggi diperoleh pada rasio H2/N2 sedikit dibawah 3, yaitu antara 2.7-2.9. hal ini

17



Laporan Umum

dikarenakan difusi nitrogen ke dalam katalis lebih lambat dibandingkan hidrogen

sehingga N2 dibuat sedikit berlebih.

Dewasa ini proses yang lebih diminati adalah proses yang beroperasi pada

tekanan menengah dengan beban resirkulasi yang besar. Hal ini tak lepas dari

kenyataan mahalnya biaya operasi dengan tekanan tinggi..

Unit urea

Dasar Reaksi

Proses pembuatan Urea (NH2CONH2) didasarkan pada reaksi penguraian

Ammonium

Karbamat (NH2COONH4). Ammonium karbamat dibuat dari

Ammonium dan Karbon dioksida menurut reaksi berikut (Parikesit, 1990) :

(2)

2NH3 + CO2 ↔

NH2COONH4 ∆H298 = -28,5 kkal / mol.

Reaksi ini merupakan reaksi ini merupakan reaksi eksotermis yang berlangsung cepat (mengeluarkan panas dan kesetimbangan karbamat cepat tercapai). Reaksi penguraian Ammonium Karbamat bersifat sedikit endotermis (membutuhkan panas) dan berlangsung lebih lambat.

(2) NH2COONH4

↔

NH2CONH2 + H2O ∆H298 = 3,6 kkal / mol.

Panas yang dibutuhkan reaksi (2) dapat dipenuhi dari sebagian panas yang yang dihasilkan reaksi (1).

Selama pembentukan Urea, Biuret sebagai hasil samping terjadi menurut reaksi sebagai berikut :

(3) 2NH2CONH2

↔

NH2CONHCONH2 + NH3

∆H298 = 4,28 kkal/mol

Reaksi ini berlangsung lambat dan memerlukan panas (endotermis). Dari persamaan reaksi tersebut jelas bahwa biuret cenderung terjadi pada konsentrasi

18



Laporan Umum

urea yang tinggi, konsentrasi NH3 rendah, dan suhu tinggi. Biuret tidak diinginkan karena merupakan racun bagi tanaman.

Reaksi pembentukan Urea disebut juga reaksi penarikan air (dehidrasi), hanya berlangsung pada fasa cair. Reaksi ini tidak berlangsung dengan sempurna (40-60 %) sehingga harus diikuti dengan pemisahan zat-zat yang tidak atau belum bereaksi. Tekanan reaksi yang tinggi menjamin agar sistem tetap berupa cairan.

Pada proses Stamicarbon Total Recycle CO2 Stripping yang dipakai di pupuk 2

Kaltim 2 menggunakan kondisi operasi sebagai berikut : tekanan = 145 kg/cm ; 0

suhu 183 C; dan ratio NH3/CO2 = 3,1.

2.2. Diagram Alir Proses

(Terlampir)

2.3. Langkah Proses

2.3.1. Unit Ammonia

Di PT. Pupuk Kalimantan Timur, sumber H2-nya berasal dari gas alam

maka untuk pembuatan NH3 nya , secara garis besar dapat dibagi menjadi lima

tahap sebagai berikut :

Pemurnian gas alam yang meliputi proses menghilangkan bahan padat, cairan, senyawa sulfur (S) dan senyawa lain yang meracuni katalis.

Pembentukan gas sintesis pada Primary dan Secondary Reformer serta pengubahan CO menjadi CO2 di H.T.S dan L.T.S Converter.

Pemurnian gas sintesis yang meliputi pemisahan CO2 dan pelepasan di CO2 Removal dan pengubahan sisa CO dan CO2 menjadi CH4 di Methanator.

Sintesis NH3 yang meliputi kompresi gas sintesis sampai pada tekanan operasi serta reaksi gas H2 dan Nitrogen (N2) menjadi NH3 di Synthesis Converter.

19



Laporan Umum

5. Pemisahan produk NH3 dari gas sintesis dalam refrigerant system.

2.3.1.1. Pemurnian Gas Alam

Gas alam umpan masuk unit NH3 melalui Knock Out Drum (120-F) untuk memisahkan cairan dan padatan yang tersuspensi dalam aliran gas. Aliran gas alam dari K.O Drum dibagi menjadi dua yaitu sebagai gas proses dan gas bahan pembakar (fuel gas). Gas proses dicampur dengan recycle gas dari discharge pertama synthesis gas compressor dan H2 produk HRU yang kaya dengan H2. Penambahan H2 ini dimaksudkan untuk mengubah H2S pada ikatan RSH menjadi senyawa anorganik Gas ini dimasukkan ke Desulfurizer (120-DA/DB) yang berisi 0

katalis ZnO. Katalis ini berfungsi cukup efektif pada suhu antara 360-400 C, oleh 0

karena itu gas proses perlu dipanaskan terlebih dahulu sampai suhu 398 C di seksi primary reformer.

Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

RSH (g) + H2

RH(g) + H2S(g)

H2S(g) + ZnO

ZnS + H2O(g)

Diharapkan gas yang keluar dari desulfurizer mengandung kurang dari 0,5

ppm S. Kandungan S yang keluar desulfurizer semakin tinggi jika katalis telah sebagian menjadi ZnS atau temperatur masuk reaktor terlalu rendah.

2.3.1.2. Pembentukan Gas Sintesis

Pembentukan gas sintesis dilakukan dalam dua tahap, yang pertama di

Primary Reformer dan yang kedua di Secondary Reformer. Gas sintesis ini terbentuk dari gas alam dan steam dengan reaksi sebagai berikut :

CH4 + H2O CO + 3H2 H298 = 49271 cal/mol (1) CO + H2O CO2+ H2 H298 = -9838 cal/mol (2)

20

TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO

Laporan Umum

Reaksi 1 disebut reaksi Methane (CH4) Steam Reforming Reaction yang sangat endotermis, sedangkan reaksi ke 2 disebut water-gas shift reaction. Untuk memenuhi kebutuhan panas reaksi 1 dilakukan pembakaran gas alam di area

Radiant Furnace.

Flue Gas Arch Burner dengan dibantu oleh Tunnel Burner dimanfaatkan

untuk:

Memanaskan campuran umpan Primary Reformer.

Memanaskan steam dan udara ke Secondary Reformer.

Memanaskan umpan gas ke Desulfurizer.

Menghasilkan superheated steam.

Menghasilkan steam HP(H.P Steam WHB)

Menghasilkan steam LP(L.P Steam WHB)

Memanaskan bahan bakar.

0

Flue gas meninggalkan seksi konveksi pada suhu 288 C dengan dihisap ID fan (101-BJ) dan flue gas Auxilary Boiler untuk pembangkit steam HP.

0

Temperatur gas proses keluar dari Primary Reformer 796-835 C dengan kandungan CH4 9-12,5% dry gas . Gas dari Primary Reformer masuk ke dalam

Secondary Reformer setelah sebelumnya dicampur dengan udara dan steam yang °

telah dipanaskan sampai suhu 496 C. Campuran gas ini mengalir ke bawah melalui katalis Ni.

Tujuan gas direaksikan di Secondary Reformer adalah sebagai berikut :

Untuk mendapatkan gas N2 yang diperlukan dalam pembuatan gas sintesis.

Menurunkan kandungan CH4 di gas menjadi sekitar 0,3 % mol.

21



Laporan Umum

Panas yang dibutuhkan dalam Secondary Reformer ini diperoleh dari reaksi sebagai berikut : 2 H2O(g) H298= -115596 kcal/mol

2 H2(g) + O2(g)

Banyaknya H2 yang bereaksi dibatasi oleh kebutuhan N2, H2/N2 = 3/1. Reaksi diatas sangat eksotermis, panas yang keluar dimanfaatkan untuk mereaksikan sisa CH4 sehingga reaksi reforming menjadi sempurna serta memproduksi steam tekanan tinggi pada 101-C dan 102-C. Gas yang keluar dari Secondary Reformer °

bersuhu 978,3 C.

Gas yang keluar dari Secondary Reformer mengandung sejumlah karbon monoksida yang akan diubah menjadi karbondioksida di Shift Converter. Reaksi shift merupakan reaksi eksotermis sehingga suhu operasi dibuat rendah dengan operasi sebagai berikut:

CO(g) + H2O(g)

↔

CO2(g) + H2(g)

Berdasarkan pertimbangan secara teknis dan ekonomis maka reaksi shift dijalankan dengan 2 tahap, yaitu High Temperature Shift (HTS) dan Low Temperature Shift (LTS).

High Temperature Shift (104-DA)

Katalis yang digunakan pada HTS adalah Iron oxide (Fe2O3). Campuran gas°

steam process masuk ke bed katalis HTS pada suhu antara 350 – 371 C, dimana sebagian besar CO yang keluar dari secondary reformer akan diubah

22



Laporan Umum

menjadi CO2. Karena reaksinya eksotermis maka suhu keluar HTS akan naik 0

menjadi 420 – 438 C dan CO yang lolos antara 2.5 – 3.5 % mol dry gas.

Untuk mencapai konversi CO yang diinginkan ada 2 variabel yang perlu diperhatikan, yaitu suhu dan steam gas ratio masuk bed. Pada katalis baru untuk memperoleh konversi yang cukup baik, suhu masuk bed dijaga rendah, tetapi harus diatas titik kondensasi steam. Kenaikan suhu akan membuat kesetimbagan bergeser ke kiri sehingga CO yang lolos semakin besar, tetapi dari segi kinetika akan mempercepat laju reaksi sehingga mendekati konversi CO pada kondisi kesetimbangan. Bila menaikkan aliran steam, rasio steam gas masuk bed bertambah sehingga memperbesar konversi CO.

Low Temperature Shift (104-DB)

Jenis katalis yang digunakan pada LTS ini adalah Copper oxide, karena katalis ini sangat sensitif terhadap senyawa sulphur. Oleh karena itu katalis ini dilengkapi dengan ZnO. Di LTS, sisa CO yang lolos dari HTS akan dikonversikan menjadi °

CO2 pada suhu yang lebih rendah yaitu suhu masuk bed pada 200–235 C. Pengaruh suhu dan rasio steam-gas masuk bed terhadap konversi CO sama dengan di HTS.

2.3.1.3. Pemisahan dan Pemurnian Gas Sintesis

CO2 Removal

Unit ini terdiri dari unit penyerapan CO2 di menara absorber dan unit

pelepasan CO2 di menara stripper dengan menggunakan larutan benfield sebagai

23



Laporan Umum

penyerap. Benfield Process menggunakan ACT-1 sebagai activator dan vanadium sebagai pelindung terhadap korosi.

Gas sintesa dari LTS didinginkan pada 5 heat exchanger sehingga suhunya turun lalu masuk melalui inlet Gas Sparger dan mengalir ke atas melalui bed yang terbawah. Gas dikontakkan dengan sebagian besar larutan yang telah diregenerasi

(semi lean) melalui bed-bed. Pada kontak pertama ini sebagian besar CO2 diserap oleh larutan benfield. Pada kontak yang kedua, sebagian besar sisa CO2 diserap lean solution. Di bagian ini gas yang meninggalkan bagian terbawah diserap oleh larutan lean solution yang telah diregenerasi pada bagian atas packed absorber.

Reaksi absorbsi eksotermis yang terjadi adalah sebagai berikut :

CO2 + H2O + K2CO3

2 KHCO3

Sedangkan mekanisme reaksi penyerapan CO2 dengan larutan Benfield akan terjadi seperti di bawah ini : 2-

-

+ OH -

CO3

(l)

HCO3

+ H2O(l)

CO2(g) -

+ OH (l) HCO3

-

CO2(g) 2-

-

+ CO3

(l)

+ H2O(l)

2 HCO3

Pada tekanan tinggi reaksi (3) akan semakin baik, ini berarti makin banyak CO2 yang terlarut. Sebaliknya pada tekanan rendah kesetimbangan reaksi (3) akan bergeser ke kiri mengakibatkan CO2 akan terlepas dari HCO3 (1). Dengan prinsip thermodinamika ini maka proses penyerapan dilakukan pada tekanan tinggi (29 2

°

kg/cm ) serta suhu rendah (70 C). Sedangkan pada proses pelepasan CO2 2

°

dilakukan pada tekanan rendah (0,5-2 kg/cm ) dan suhu tinggi (100-130 C).

24



Laporan Umum

°

Gas kemudian mengalir kontinyu ke atas pada suhu 70 C dan masuk kedalam Absorber Knock Out Drum 103-F untuk memisahkan larutan benfield yang masuk atau karena terbawa oleh aliran gas.

Larutan rich dari absorber dilewatkan melalui Hydraulic Turbine (107 JAHT/107 JBHT) untuk memanfaatkan tenaga sebelum dikirim ke stripper yang masuk dari atas melalui top bed untuk melepaskan CO2 sehingga tekanannya turun dari 28 2

2

kg/cm menjadi 6 kg/cm . Larutan rich benfield ini diregenerasi dengan cara 2

flashing pada tekanan rendah (0,6 kg/cm ) masuk ke dalam Stripping Tower (102°

E) pada suhu 109 C mengalir ke bawah melalui puncak bed yang berkontak dengan uap benfield panas yang mendapat panas dari reboiler (105-C) yang mengalir dari dasar menara sehingga CO2 akan terlepas. Larutan benfield yang °

telah dilepas CO2 nya pada suhu 130 C tertampung di dasar menara dan °

didinginkan melalui shell side exchanger (109-C) dan keluar pada suhu 70 C. Larutan benfield yang telah diregenerasi akan di transfer lagi ke absorber dengan menggunakan pompa 108-JA/JB/JC.

2

Uap dari stripper ini keluar pada temperatur 102°C dan tekanan 2,11 kg/cm . Uap pertama didinginkan dengan 110-C adalah cooler type fin fan.

Exchanger ini terdiri dari 8 baris yang mengandung fine tube. Setiap baris didinginkan oleh dua air fan, enam belas fan diputar oleh V-belts yang dihubungkan ke electric motor. Pada operasi normal unit NH3 memproduksi CO2 lebih dari yang dibutuhkan oleh urea plant dan sisanya ini dikirim ke pabrik °

POPKA. CO2 yang mengalir ke Pabrik Urea didinginkan sampai suhu 40 C oleh CO2 Stripper Overhead Trim Cooler (107-C).

25



Laporan Umum

Komposisi gas keluar absorber 101-E :

CH4 = 0,38% Ar = 0,31% H2 = 73,40 % CO2 = 0,10 % CO = 0,31 % N2 = 25,50 %

Alat-alat yang digunakan di Unit Purification

CO2 Absorber (101-E) :

Berfungsi untuk memurnikan gas synthesa dengan jalan menyerap CO2 melalui lautan benfield, karena CO2 dipakai untuk pembuatan urea.

Komposisi larutan benfield :

K2CO3 = 25-30 % ACT-1 = 3-5 % V2O5 = 0,5-0,6 % Temperatur rendah 0

= 70 C Tekanan tinggi 2

= 28 kg/cm

Outlet design Absorber = CO2 0,1 %

CO 0,31 % Anti foaming = Ucon 50 MB-5100 , 1-2 ppm

CO2 Stripper (102-E)

Berfungsi untuk melepas gas CO2 dari larutan benfield dengan menaikkan

temperature dan menurunkan tekanan. Penurunan tekanan dilakukan di Hydrolic

Turbine (107-HT) atau Valve Expantion. Kenaikan temperature karena adanya

26



Laporan Umum

kontak langsung dengan uap panas dari 111-C, 105-C, dan 106-C. Penguraian CO2 sebagian dilakukan di 132-F (Semi Lean Solution Flash Tank) dengan jalan dihisap dengan steam ejector produk 111-C. Sisa benfield yang mengandung sedikit CO2 dipompa dengan 107-JA/JB dan masuk ke tengah-tengah CO2

Absorber untuk menyerap CO2 lagi. Gas CO2 dari Stripper setelah melalui beberapa pendinginan dan separator dikirim ke urea plant. Methanator (106-D)

Senyawa oksida merupakan racun terhadap katalis NH3 Converter,

sehingga senyawa ini harus dihilangkan atau dikurangi sampai pada jumlah yang sangat kecil sekali.

Di dalam Methanator, senyawa CO dan CO2 yang terkandung di dalam gas sintesa diubah dengan proses methanasi yaitu mereaksikan kedua senyawa tersebut dengan H2 dengan menggunakan katalis Ni.

CO + 3H2 CH4 + H2O H = -49271 kal/mol CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O

H = -133485 kal/mol

Sintesa gas dengan kandungan CO 0,31 % dan CO2 0,1 % mol terlebih dahulu 0

dinaikkan sampai mencapai suhu reaksi 291 C. Karena kedua reaksi diatas 0

eksothermis dimana setiap 1 %mol CO akan menaikkan suhu 72 C dan setiap 1% 0

mol CO2 akan menaikkan suhu 61 C maka gas keluar methanator akan naik 0 ,

suhunya menjadi 319 C sedangkan CO dan CO2 yang lolos <10 ppm.

Efluent methanator memberikan panas ke HP boiler feed water di 114-C, ke LP Boiler Feed Water di 168-C dan Fresh Cooling System di 115-C.

27



N2

Ar H2

CH4

Laporan Umum

Komposisi gas keluar methanator (106-D)

= 0,79 % = 0,31 % = 73,04 % = 25,84 %

Methanator (106-D) berisi katalis Nickel yang berfungsi untuk mengubah

sisa-sisa CO dan CO2 menjadi CH4. Karena CO dan CO2 dapat menjadi racun pada katalis NH3 converter.

Syn Gas Separator (104-F) berfungsi untuk memisahkan condensate dengan syn gas outlet Methanator, setelah melalui beberapa pendinginan yaitu 114-C dengan BFW 168-C dengan demin water, 115-C dengan FCW. Condensate tersebut dialirkan ke Condensate Stripper Utility Plant.

2.3.1.4. Synthesa Ammonia

Gas sintesis akan dikonversikan menjadi NH3 pada tekanan dan suhu tinggi melalui tahapan sebagai berikut :

Kompresi gas sintesis

Purified synthesis gas dikompresi di Centrifugal Compressor(103-J) yang

digerakan oleh Steam Turbine. Compressor terdiri dari dua Case dengan inter cooling pada first case dan sebuah Recycle Wheel yang terpisah dari Casing kedua. Penggerak kompresor adalah Extraction/Condensation Type Steam Turbine yang menggunakan High Pressure (HS) Steam dan sebagian exhaustnya

28



Laporan Umum

merupakan Medium Pressure (MS) Steam dan sisanya terkondensasi di condenser

103-JTC.

Purified synthesis gas, mengandung H2 dan N2 dengan perbandingan ratio 3:1 0

dikirim ke suction first case pada temperatur 4,4 C setelah didinginkan di chiller 2

130 CA/CB dan tekanannya 26 kg/cm . Gas dikompresi di first section LP case 2

0

0

sampai 54,3 kg/cm , temperatur 91 C . kemudian didinginkan menjadi 39 C dengan melewatkan secara seri kedalam tube side exchanger 136-C dan 170-C. Di 136-C panas yang dikandung syn gas diberikan ke aliran feed gas Methanator dan di 170-C ke fresh cooling system.

Air yang terkondensasi dipisahkan di KO Drum 142-F sebelum gas sintesis dikembalikan ke tahap kedua LP case. Pada stage ke dua ini sebelumnya di 2

injeksikan gas H2 dari HRU. Selanjutnya gas ditekan sampai 92,9 kg/cm g dan didinginkan oleh air pendingin di 116-C dan NH3 refrigerant di 129-C sampai 0

suhu 7,5 C, air yang terkondensasi dipisahkan di KO drum 105-F, setelah melalui pendinginan kemudian gas masuk ke dalam HP case (stage 3), gas sintesa 0

2

kemudian meninggalkan stage pada temperature 113 C, tekanan 182 kg/cm dan bergabung dengan effluent converter NH3 dari 121-C. Campuran gas didinginkan 0

sampai suhu 42 C di 124-C dengan air(FCW) dan kemudian masuk ke dalam

Unitized Exchanger Refrigeration 120-C untuk mengkondensasikan NH3 dengan 0

0

0

0

tingkat pendinginan dari 16,7 C, -1,4 C, -19,3 C, dan –33,4 C. Alat penukar panas ini juga merupakan pendinginan dari Efluent Converter NH3 melalui pertukaran panas dengan uap separasi NH3. Gas dari separator 106-F melewati bagian tengah pipa sedangkan effluent NH3 melalui bagian anulus dan gas 0

effluent ini didinginkan sampai –33,4 C di Unitized Exchanger 120-C dan NH3 yang

29



Laporan Umum

terkondensasi dipisahkan di NH3 Separator 106-F. Gas dari 106-F dipanaskan 0

sampai 29 C oleh campuran gas dari 124-C dan kemudian ditekan di Syn Gas 2

Compressor sampai tekanan sintesis 180 kg/cm g. Synthesis Gas Konversi ke NH3

Reaksi sintesa yang dibantu oleh katalis dapat digambarkan oleh

persamaan reaksi sebagai berikut :

N2 + 3 H2

2 NH3

H = -11040 cal/mol

Ammonia Converter 105-D tipe fixed basket terdiri dari high pressure shell yang mempunyai sebuah catalyst section dan heat exchanger. Catalys section adalah sebuah shell pada nozzle terletak disebuah annulus diantara keduanya.

Catalyst basket terdiri dari tiga bed multi promoted iron catalyst, semua katalis dijaga pada temperature optimum untuk hasil yang maksimum, ketentuan ini dibuat dengan injeksi feed gas dingin sebagai Quench diantara ruang antar bed ke bed. Catalyst bed disusun sedemikian rupa, dimana top bed mempunyai jumlah katalis yang lebih kecil sebagai batas temperatur sebelum point Quench pertama. Karena derajat kenaikan temperature lebih kecil di bed berikut, ukuran bed berturut-turut lebih besar sampai ke dasar.

Diatas Catalyst Basket dipasang Interchanger 122-C sebagai pre heater inlet gas yang bertemu dengan gas panas yang telah bereaksi dari katalis bed terakhir. Pipa by pass dipasang untuk tujuan memasukkan feed gas tanpa pre heating dan untuk mengontrol temperature di top catalyst bed.

Inlet manifold untuk Ammonia Converter 105-D dibagi dalam 5 cabang. Tiga cabang adalah Quench aliran gas dingin masuk ke vessel melalui distributor

30



Laporan Umum

diatas setiap bed. Aliran Quench digunakan untuk mengontrol temperatur catalys bed.

0

Feed gas pada temperature 128 C memasuki bagian bawah 105-D dan alirannya ke atas melewati ruang annulus ke shell side dari Inter changer 122-C. Aliran memberikan media pendingin untuk tekanan shell, sehingga menerima panas sebelum masuk ke inter changer. Flow memasuki shell inter changer dipanaskan 0

ke 385 C oleh permukaan panas dengan aliran yang panas dari bagian bawah bed catalys, dan aliran turun ke bawah melewati catalyst bed. Reaksi pembentukan NH3 adalah eksotermis, oleh karena itu temperatur meninggalkan bed I kira-kira 0

538 C. Quench gas pendingin dicampurkan ke aliran yang memasuki bed II, 0

mengurangi temperature outlet ke 524 C dan mengurangi pula NH3 content pada aliran. Sedangkan untuk mengontrol suhu masuk bed III menggunakan Heat Exchanger dengan melewatkan fuel gas sebagai pendingin. Aliran bed terakhir mengandung kira-kira 17 % mol NH3, ke atas lewat pipa bagian tengah Converter dan melalui tube dari Interchanger 122-C, memberikan panas pada aliran gas 0

masuk. Gas ini meninggalkan Vessel pada temperatur 349 C.

Aliran selanjutnya, dibantu didinginkan oleh aliran seri yang melewati bagian tube dari Exchanger 121-C. Kedua Exchanger konvensional ini mempunyai tipe 0

shell and tube. Dalam 123-C aliran dari Converter didinginkan ke 141 C oleh pertukaran panas dengan BFW system bertekanan tinggi. Didalam 121-C aliran 0

gas didinginkan ke 55 C oleh pertukaran panas dengan gas Ammonia Converter. Dari 121-C aliran bergabung dengan make-up dari discharge HP case 103-J memasuki 124-C.

31



Laporan Umum

Sebagian kecil aliran Ammonia Converter yang meninggalkan shell side

121-C adalah ekstraksi oleh purge gas. Kontinyu aliran purge gas ini bermaksud mengontrol konsentrasi inert dari synthesis gas. Komponen yang tidak bereaksi adalah CH4 dan Argon(Ar). Bila konsentrasi dari inert naik dari yang diijinkan, secara efektif tekanan synthesis akan naik, akibatnya konversi pembentukan synthesis gas ke NH3 akan lebih rendah. NH3 content dari aliran purge gas 0

didinginkan ke 23 C oleh gas yang melewati exchanger 139-C dan 125-C. Didalam 139-C purge gas yang panas memberikan panasnya pada aliran purge gas yang dingin dari 108-F. Di 125-C purge gas didinginkan oleh pertukaran panas dari Ammonia Refrigerant System. Aliran gas yang tidak terkondensasi dikirim ke HRU sebagai flash gas.

NH3 cair dari synthesis gas dalam Ammonia Separator 106-F dan Purge Gas 0

2

Separator 108-F, didinginkan menjadi -12,2 C dan 180 kg/cm . Oleh karena itu kandungan yang diserap adalah pelepasan dari cairan yang dibebaskan pada dorongan tekanan bagian bawah level. Hal ini disempurnakan oleh flashing pertama cairan masuk ke Ammonia Let Down Drum 107-F, tekanan dikontrol pada 2

18 kg/cm , kemudian mengirim cairan memasuki Ammonia Refrigerant System 2

2

Flash Drum 110-F (7,9 kg/cm ) dan atau 112-F(0,05 kg/cm ). Pemurnian cairan produk adalah mengambil dari Ammonia Refrigerant System.

2.3.1.5. Ammonia Refrigeration

Empat tingkat ammonia refrigeration dilengkapi dengan pendingin untuk inter stage syn gas compressor dan kondensasi NH3 di syn loop. Empat level pada 0

0

0

refrigerasi masing-masing pada temperature 16,7 C, -1,4 C, -19,3 C, dan –33,4 0

C. Refrigerant 32ystem terdiri dari dua hal, Centrifugal Compressor dengan Inter

32



Laporan Umum

Cooler yang digerakkan oleh sebuah Turbine Condensing, sebuah Refrigerant Condenser, sebuah Refrigerant Receiver, Evaporator dan empat Flash Drum.

Hal pertama pada Ammonia Refrigeration Compressor 105-J terdapat

Primary Suction Side, Stream Suction dan Single Discharge. Evaporator dari 0

tingkat ke empat Flash Drum 112-F pada temperature –33,4 C dan tekanan 0,05 2

kg/cm masuk ke suction pertama. Ini dikompresi dengan tiga tingkat kemudian dihubungkan ke bagian dalam oleh aliran vapor dari tingkat ke tiga Flush Drum

0

2

111-F pada temperature –19,3 C dan tekanan 1,1 kg/cm . Aliran gabungan selanjutnya dikompresi dalam tiga tingkat dan dischargenya masuk ke bagian

0

2

Shell Side Inter Cooler 167-C pada temperature 69 C dan tekanan 3,5 kg/cm . Inter cooler 167-C adalah konvensional dengan type Sheel and Tube

Exchanger dimana panas kompresi diberikan pada fresh water cooling system. 0

Aliran vapor meninggalkan 167-C pada temperature 38 C dan digabungkan 0

dengan 8 C vapor dari stage kedua Flash Drum 141-F. Aliran gabungan pada 0

temperature 17,8 C masuk ke suction pertama dari tingkat kedua. Aliran ini melewati tiga tingkat kompresi dan dischargenya menuju bagian Shell Side Inter 0

2

Cooler 128-C pada temperature 84 C dan tekanan 8,0 kg/cm .

Inter cooler 128-C adalah Conventional Shell and Tube Exchanger dimana panas kompresi diberikan pada sea water cooling system. Aliran uap yang meninggalkan 0

128-C digabungkan dengan vapor temperature 20,6 C dari tingkat pertama Flash Drum 110-F. 0

Aliran gabungan ini pada temperature 34,4 C masuk kembali ke

Compressor suction kedua, di kompresi dalam tiga tingkat dan dischargenya menuju bagian shell side pada amonia. Refrigerant Condenser 127-CA dan CB

33



Laporan Umum

0

2

pada temperature 92,7 C dan tekanan 15,4 kg/cm . Condenser 127-CA dan CB adalah Convensional Shell and Tube Exchanger dimana panas akhir dikompresi diberikan sea water cooling system. Condenser pada masing-masing shell yang 0

mengalir ke Ammonia Refrigerant Receiver 109-F pada temperatur 38 C yang tidak terkondensasi masuk 127-CA/CB di vent manual masuk ke Exchanger, cairan mengalir ke 109-F. Cairan NH3 yang disimpan dalam Receiver 109-F dikirim sebagai hasil NH3 panas oleh pompa 123-J/JA dan sebagian mengalir ke stage 1 Flush drum 110-F sebagai make up refrigerant yang selanjutnya menjadi NH3 dingin untuk dikirim ke storage dengan pompa 110-J/JA.

Injeksi NH3 dari pompa 120-J masuk pada line discharge case pertama pada Syn Gas Compressor 103-J dan akan tergabung dengan air system membentuk solution aqua. Penurunan pendinginan water vapor ini agar aliran gas dapat 0

didinginkan ke 8 C sebelum masuk pada Second Case Compressor 103-J.

Vapor dari 109-F mengalir melewati bagian Shell Side Exchanger 126-C dimana 0

disini didinginkan sampai –9,4 C untuk recovery NH3. Yang tidak terkondensasi dilepaskan ke fuel gas sistem. Hasil NH3 cair dalam synthesis loop dikirim dari Ammonia Let Down Drum 110-F masuk ke tingkat pertama dari keempat Flash Drum 110-F dan 112-F. kelebihan cairan ditampung di Refrigerant Receiver 109-F, di flash dan dikirim ke110-F. Kelebihan cairan dalam 110-F, 141-F di let down keberikutnya masuk ke bagian vessel tekanan yang lebih rendah, kelebihan cairan mengalir masuk

Flash Drum tingkat empat 112-F dan ditarik kembali sebagai produk. Cairan NH3 dalam setiap Flash Drum akan menguap. Dalam panas penguapan sirkulasi sesuai dengan campuran uap dan cairan yang kembali ke Flash Drum. Vapor yang di

34



Laporan Umum

flash pada setiap drum di kompresi oleh Compressor 105-J, dikondensasikan dalam Exchanger 127-CA/CB dan ditampung dalam Refrigerant Receiver 109-F Alat-alat utama yang digunakan :

Ammonia Converter (105-D)

Berisi katalis Iron yang berfungsi untuk mereaksikan N2 dengan H2 menjadi NH3. Gas sebelum masuk Converter dikompresikan sampai tekanan 187,9

2

0

kg/cm , dan suhu reaksi 128,1 C.

Konversi gas synthesa menjadi NH3 hanya sekitar 16-17 %, oleh karena itu gas disirkulasikan kembali. Ammonia Refrigerant.

Berfungsi untuk mendinginkan gas outlet ammonia converter (105-D) agar

kondensasi gas hasil reaksi dapat dipisahkan dengan gas synthesa yang belum menjadi NH3 dan pemurnian dengan menurunkan tekanan di 106-F. Amonia Letdown Drum 107-F untuk melepaskan gas-gas terlarut dalam NH3.

Flash Drum

Terdiri dari 4 tingkat Flush Drum yang berfungsi secara seri sebagai berikut :

2

0

110-F beroperasi pada tekanan 8,8 kg/cm g, temperatur 16,7 C

2

0

141-F beropersi pada tekanan 4,3 kg/cm g, temperatur -1,4 C

2

0

111-F beropersi pada tekanan 2,1 kg/cm g, temperature –19,3 C

2

0

112-F beropersi pada tekanan 0,04 kg/cm g, temperature -33,4 C

Purge Gas Separator (108-F)

Berfungsi untuk memisahkan gas-gas sisa (CH4, Ar) agar dapat dikontrol kemurnian NH3 product. Gas-gas sisa dari 108-F, 126-C Flash Chiller dikirim

35



Laporan Umum

ke HRU untuk diambil NH3 yang terikut. H2 dan N2 akan dimanfaatkan lagi

sebagai umpan di syn loop dan CH4 untuk fuel di reformer.

Syn Gas Compressor (103-J)

2

Berfungsi untuk menaikkan tekanan gas sintesa outlet Methanator dari 27 kg/cm 2

menjadi 189 kg/cm , agar dapat direaksikan di NH3 Converter 105-D. Syn Gas 2

Compressor digerakkan Steam Turbine yang bertekanan 102 kg/cm dengan system extraction condensing. Extraction steam yang dihasilkan bertekanan 42,2 2

kg/cm . NH3 Refrigerant Compressor (105-J)

Berfungsi untuk mempertahankan tekanan design di flash drum sehingga dapat terjadi penguapan NH3 liquid di dalam Flash Drum. Compressor ini digerakkan 2

oleh Steam Turbine jenis condensing dengan menggunakan steam 42,2 kg/cm . Uap ammonia discharge compressor dikondensasikan di NH3

Refrigerant Condenser 127-CA/CB dengan memakai pendingin sea water, hasil kondensasi lalu ditampung di Refrigerant Receiver 109-F dan dikirim ke urea plant dengan pompa 123-J/JA, sedangkan inert gasnya dialirkan ke 126-C untuk didinginkan lagi memakai Ammonia Refrigerant di 126-C, dimana furge gas nya dikirim ke HRU.

2.3.1.6. Hydrogen Recovery Unit.

HRU 1 (Cryogenik/Cold box)

Unit ini merupakan unit untuk mengambil kembali gas H2 dari purge gas

dan flash gas dari unit Ammonia Kaltim-1, Kaltim-3, Kaltim-4 . Purge gas pada 2

0

tekanan 75 kg/cm dan temperatur –25 C dipanaskan di 3-E-101 menggunakan pemanas air dari Make-up Vessel 3-V-102 setelah melalui pompa 3-P-101-A/B.

36



Laporan Umum

Sebagian air dari pompa ini dialirkan kembali ke 3-V-102 dan sebagian lagi ke 3E-101 tersebut untuk selanjutnya digunakan sebagai penyerap pada menara 3-C2

101. Flash gas pada tekanan 6-7 kg/cm g dialirkan ke separator 3-S-101, gasnya 2

ditekan di kompresor 3-K-101 sampai 75 kg/cm g kemudian didinginkan di 3-E151/152 menggunakan fan selanjutnya dialirkan ke menara Absorbsi Ammonia 30

C-101 pada temperatur 38 C.

0

Di absorber 3-C-101 NH3 diserap oleh air. Cairan dari dasar menara pada suhu 72 C 0

dipanaskan sampai suhu 129 C di 3-E-102, selanjutnya dialirkan ke menara stripper 2

3-C-102 yang beroperasi pada tekanan 26 kg/cm . Di menara ini NH3 diuapkan, sedangkan gas yang keluar dari puncak menara didinginkan di 3-E-104A. NH 3 yang mengembun dipisahkan di Reflux Accumulator 3-V-103, selanjutnya dipompa oleh 3P-102A/B sebagian dikembalikan ke bagian atas menara 3-C-102, dan sebagian lagi dialirkan sebagai NH3 produk cair. Cairan yang keluar dari dasar menara Stripper 3C-102 yang mengandung kira-kira 1% NH3 dialirkan kembali ke Reboiler 3-E-103 (dipanasi oleh HP steam) sehingga NH3 terlepas dan dikembalikan lagi ke bagian bawah menara Stripper, sedangkan cairan dari Reboiler dialirkan sebagai pemanas di 3-E-102 dan selanjutnya dialirkan ke Make-up Vessel 3-V-102. Gas dari puncak menara Absorber 3-C-101 dialirkan ke Adsorber 3-V-101 A/B yang beroperasi bergantian. Di Vessel ini NH3 dan air yang terbawa oleh gas diambil pada saat 3-V101 A bekerja (T rendah P tinggi) Vessel 3-V-101B diregenerasi pada suhu tinggi dan tekanan rendah dimana NH3 dan air dilepaskan. Tiap-tiap proses berjalan selama 6 jam. Perpindahan dari fasa regenerasi ke fasa aktif disebut charge over yang berlangsung selama 3,5 jam. Gas yang keluar dari 3-V-101 A/B dialirkan ke Cold Box untuk

37



Laporan Umum

0

mendinginkan dan mengembunkan gas. Gas pada suhu 29 C didinginkan di 3-E0

201A oleh gas dingin sehingga suhunya mencapai –18 C dan didinginkan lagi di 0

3-E-201C sampai suhu –141 C selanjutnya didinginkan di 3-E-201B sehingga 0

mencapai –178 C. Pendinginan ini menyebabkan terjadinya pengembunan dan gas selnjutnya dialirkan ke Separator 3-V-201. Cairan dari 3-V-201 yang mengandung CH4 dialirkan ke 3-V-202 dan selanjutnya gas serta cairan dari 3-V-202 digunakan sebagai pendingin di 3-E-201 A/B dan keluar sebagai fuel gas. Dengan Thompson 2

effect gas yang telah didinginkan pada tekanan 75 kg/cm , tekanannya diturunkan 2

0

ke 5 kg/cm sehingga temperaturnya turun ke –183 C.

Gas dari bagian atas 3-V-201 juga dialirkan ke 3-E-201A/B sebagi pendingin 0

suhunya naik menjadi 29 C sebagai gas H2. Gas ini selanjutnya dikirim ke suction compressor gas sintesis 103-J pada stage dua di Pabrik Ammonia Kaltim-2 maupun di Kaltim-1 dan Kaltim-3.

Hydrogen Recovery Unit II (HRU Membran)

Unit ini merupakan unit pengambilan gas H2 dari purge gas dan flash gas

dari Pabrik Ammonia Kaltim-2.

Secara umum unit ini dibagi menjadi 2 bagian :

Bagian Pre-Treatment

Bagian Separator Membran Uraian Proses:

a. Pre-treatment

NH3 yang terdapat dalam purge gas diserap dengan menggunakan

Absorber yang berupa HP Scrubber. Purge gas dari Pabrik Ammonia yang 2

bertekanan 170 kg/cm diumpankan ke HP Scrubber sedangkan air demin

38



Laporan Umum

dipompakan secara kontinyu ke bagian atas HP Scrubber sebagai penyerap NH3 di purge gas. Gas outlet HP Scrubber yang tidak terserap dikirim ke Separator untuk memisahkan H2 dari gas-gas lain. NH3 yang terikut merupakan racun terhadap membran sehingga perlu dibatasi maksimum 5 ppm masuk ke Separator untuk mempertahankan life time membran. NH3 water sebagai hasil bawah HP Scrubber yang mengandung NH3 dilewatkan melalui Stripper Interchanging 2

Stripping di menara Stripper dengan pemanas steam bertekanan 42,5 kg/cm yang sekaligus berfungsi sebagai steam stripping. Untuk mengkondensasikan uap NH3 yang terbentuk sebagai outlet stripper digunakan FCW sebagai fasilitas pendingin pada sebuah Condensor dan dihasilkan cairan NH3 murni (99,59 %).

b. Separator Membran

Pada alat ini terjadi pemisahan H2 dari gas-gas lain. Produk atas HP Scrubber tekanan 131 kg/cm yang mengandung H2 dimasukkan Separator. Pemisahan H2 dalam separator ini menggunakan teknologi membran 2 stage, yaitu MP Stage yang terdiri dari 9 buah membran separator dan LP Stage yang terdiri dari 6 buah membran separator. MP dan LP Stage ini tersusun seri dimana non permeate produk MP Stage merupakan gas umpan untuk LP Stage. LP stage menghasilkan 2

hidrogen 91,4% tekanan 26 kg/cm selanjutnya dikirim ke suction LP syn gas 2

kompresor sedangkan MP Stage menghasilkan H2 96 % tekanan 58 kg/cm yang selanjutnya dikirim ke Suction MP Syngas Compressor. Separator ini dapat merecovery 92 % H2 feed gas membran, sedangkan off gas (non permeate product) dikirim ke Reformer sebagai fuel gas.

39



Laporan Umum

2.3.2. Unit Urea

Persiapan Bahan Baku

0

3

Gas CO2 pada temperatur 40 C dan tekanan 1,26 kg/cm abs. dari battery

limit mengalir melalui Knock Out Drum (301-F) menuju ke suction CO2 kompresor (302-J). Kemurnian CO2 yang diharapkan 99,3% (volume). Knock Out Drum berfungsi untuk melindungi CO2 kompresor dari cairan yang terbawa dari unit Ammonia atau kondensat dari saluran perpipaan yang dilaluinya. Sebelum gas CO2 melalui KO Drum terlebih dahulu diinjeksikan udara kedalam aliran gas CO2 tersebut sebanyak 2247 kg/jam, dengan maksud untuk memasukkan oksigen (O2) kedalam sistem untuk mengikat H2 di H2 converter

(302-D) dan sebagian lagi diperlukan untuk passivasi atau melindungi material peralatan sintesis dari korosi. Suplai udara ini dilakukan dari Process Air Blower

(301-J/JA) di unit urea.

2

Gas CO2 dikompresi sampai tekanan sekitar 145 kg/cm abs. didalam CO2 kompresor yaitu Centrifugal Multi Stage Compressor (302-J) yang dilengkapi dengan intercooler. Kompresor ini digerakkan oleh Steam Turbine, speed Turbine atau kompresor diatur oleh Woodward Governor sesuai dengan flow pada dhischarge kompresor yang dikehendaki(sesuai dengan rate pabrik). Tekanan suction dikontrol secara otomatis oleh kontrol valve yang bercabang dengan line vent CO2 yang ada di unit ammonia.

Menghindari kemungkinan terjadinya ledakan dalam operasi scrubbing di dalam HP scrubber (304-C) maka dilakukan penghilangan/penurunan kandungan H2 di dalam gas umpan CO2 dengan menggunakan H2 converter (302-D).

40



Laporan Umum

Pada tekanan discharge compressor CO2, (302-J) aliran CO2 dilewatkan ke H2 converter yang mengandung katalis platina (pt) dengan penyangga AL2O3. Di dalam converter ini, H2 yang terkandung dalam gas CO2 akan bereaksi secara katalitik dengan O2 membentuk uap air.

Reaksi yang terjadi adalah eksotermis sehingga aliran gas CO2 yang keluar dari converter ini temperaturnya naik. Besarnya kenaikan temperatur ini tergantung dari kandungan H2 didalam umpan gas CO2.

Kandungan H2 didalam umpan gas CO2 setelah melewati converter ini diharapkan kurang dari 100 ppm. Sebelum umpan gas CO2 dimasukkan ke seksi synthesis, 0

terlebih dahulu didinginkan hingga temperatur 120 C di dalam CO2 cooler (301C).

0

NH3 cair dari unit ammonia dengan tekanan 26 kg/cm2 dan temperatur ± 30 C dialirkan ke pompa HP Ammonia Pump (304-J/JA) untuk menaikkan tekanannya sampai 178 kg/cm2 sehingga memenuhi tekanan di synthesis. Sebelum masuk ke reaksi synthesis umpan NH3 dipanaskan di Ammonia Preheater (323-C) hingga 0

suhunya 75 C dengan memanfaatkan panas air buangan dari Waste Water Treatment (WWT). Selanjutnya umpan ammonia ini dialirkan ke seksi sintesis HP Carbamate Condensor (303-C) melalui HP ejector (301-L), sekaligus menghisap dan membawa larutan karbamat dari HP Scrubber (304-C). NH3 dan karbamat tersebut selanjutnya secara bersama-sama masuk HP

Carbamate Condensor (303-C).

Peralatan utama yang dipakai pada tahap ini, antara lain :

Knock Out (KO) Drum (301-F)

41



Laporan Umum

Fungsi : melindungi CO2 Compressor terhadap cairan yang terbawa dari unit

ammonia atau kondensat dari saluran perpipaan yang dilaluinya.

CO2 Compressor (302-J)

2

Fungsi : menaikkan tekanan CO2 sampai 145 kg/cm abs. sebelum di umpankan ke HP Stripper. H2 Converter (302-D

Fungsi : menurunkan atau menghilangkan kandungan H2 di dalam gas umpan CO2.

HP Ammonia Pump (304-J/JA)

2

Fungsi : menaikkan tekanan NH3 sampai 176 kg/cm abs.

2.3.2.2. Synthesis

Dalam seksi ini urea dihasilkan dari reaksi NH3cair dan gas CO2 didalam reaktor. Reaksi yang terjadi di dalam reaktor Urea melalui 2 tahap, yaitu : Pembentukan karbamat (Parikesit, 1990)

2NH3 + CO2 ↔

NH2COONH4

∆H298 = -28,5 kkal/mol

Dehidrasi Karbamat (Parikesit, 1990)

NH2COONH4 ↔

NH2CONH2

+ H2O ∆H298 = -3,6 kkal/mol

Reaksi (1) berlangsung cepat dan eksotermis sedangkan reaksi (2) berlangsung lambat dan endotermis.

Campuran umpan NH3 dan larutan karbamat dari HP Ejector (301-L) bersamasama dengan campuran gas dari HP Stripper (302-C) masuk kebagian atas HPCC (dari dua line yang berbeda). Di dalam HPCC (303-C) sebagian besar (80%) gas dikondensasikan membentuk karbamat, panas kondensasi yang dihasilkan dimanfaatkan untuk membangkitkan steam tekanan rendah (3,5 kg/cm

42


2

Laporan Umum

G) didalam Lp Steam drum (302-FA/B). LP Steam Drum ini selanjutnya dipakai untuk proses di down stream seksi sintesis dan Steam Admission Turbine.

Derajat kondensasi dari NH3 dan CO2 yang membentuk karbamat di HPCC (303C) diatur oleh tekanan steamyang dibangkitkan tersebut, hal ini juga berarti mengatur tekanan sintesa. Derajat kondensasi ini harus di atur sedemikian rupa sehingga gas-gas yang belum terkondensasi akan terkondensasi di dalam reaktor, sehingga cukup untuk menghasilkan panas di dalam reaktor yang diperlukan untuk reaksi pembentukan urea.

0

Campuran gas dari HPCC (303-C) dengan temperatur sekitar 167,6 C menuju bagian bawah dari reaktor.

Didalam reaktor sebagian gas dari HPCC akan mengkondensasi membentuk karbamat, panas yang dihasilkan dimanfaatkan untuk reaksi pembentukan urea dan menaikkan temperatur campuran zat-zat yang ada didalam reaktor (301-D).

Pada kondisi sintesis yang optimum, produk yang meninggalkan reaktor akan mempunyai temperatur maksimum. Pada tekanan sistem yang ada, temperatur ini 0

berkisar 183 C. Pada tekanan konstan, temperatur campuran zat-zat yang ada akan naik sepanjang Reactor. Hal ini disebabkan karena reaksi pembentukan urea berlangsung pada temperatur didihnya, makin ke atas makin banyak reaksi pembentukan urea yang juga menghasilkan H2O (kandungan H2O meningkat) sehingga temperatur didih campuran zat-zat juga naik.

Reaktor ini dilengkapi dengan 8 buah sieve tray dengan jumlah lubang-lubang pada tiap-tiap tray makin ke atas makin sedikit dengan maksud untuk :

43



Laporan Umum

Memperoleh kontak yang intensif antara fase gas dan cair agar reaksi dapat berlangsung pada temperatur yang setinggi mungkin.

Memperoleh waktu tinggal yang cukup dan seragam untuk kesetimbangan urea yang hampir sempurna.

0

Laruatan yang meninggalkan reaktor dengan temperatur 183 C mengandung urea, air, karbamat, dan kelebihan ammonia yang dikirim ke HP Stripper. Di dalam HP Stripper reaktan-reaktan yang tidak terkonversi menjadi urea dipisahkan dari larutannya dan dikembalikan ke reaksi sintesa.

Stripper dirancang sebagai counter current fill evaporator, cairan atau larutan mengalir turun membasahi sepanjang dinding tube membentuk lapisan tipis atau film dan gas CO2 yang masuk dari bagian bawah Stripper akan membawa karbamat yang telah diuraikan menjadi NH3 dan gas CO2 kembali ke HPCC.

Panas yang diperlukan untuk proses Stripping Carbamate ini di suplai oleh 2

kondensasi HP steam (Steam 20 kg/cm G). Fungsi dari gas CO2 didalam proses

Stripping ini adalah :

Menurunkan tekanan parsial NH3 di dalam larutan dalam reaktor, sehingga sebagian besar dari karbamat akan terurai. Membawa reaktan yang tidak terkonversi kembali ke sintesa

Menurunkan temperatur larutan yang akan meninggalkan Hp Stripper (dibagian bawah) sehingga mengurangi pembentukan biuret dan hidrolisis

urea.

Sebagai gas carrier (pembawa) yang membawa O2 untuk passivasi peralatan di sintesis.

44



Laporan Umum

Larutan urea yang mengandung relatif kecil karbamat meninggalkan

0

bagian bawah HP Stripper pada temperatur 165 C menuju seksi resirkulasi.

Sedangkan campuran gas keluar menuju bagian atas HP Stripper pada temperatur

0

187 C menuju HPCC.

Fase Gas dari reaktor yang mengandung ammonia dan CO2 yang tidak terkonversi bersama-sama dengan inert akan mengalir menuju ke HP Scrubber (304-C). Di dalam scrubber, gas NH3 dan CO2 diserap dengan menggunakan ammonium karbamat encer dari LPCC, sedangkan sebagian lagi dikondensasi dengan menggunakan sistem air pendingin yang disirkulasikan oleh pompa 316-J. Panas yang diserap oleh air pendingin digunakan sebagai pemanas di 306-CB sebelum akhirnya didinginkan di 320-C. Air yang telah didinginkan ini digunakan kembali untuk mengkondensasi ammonia dan CO2 dari keluaran reaktor.

0

Larutan karbamat pada temperatur 165 C di serap oleh HP Ejector dan mengalir bersama-sama umpan NH3 menuju HPCC).

Gas inert dari HP Scrubber yang mengandung sedikit sekali NH3 dan CO2

di vent ke atmosfer melalui inert vent.

Peralatan utama yang dipakai pada tahap ini antara lain :

HP Carbamate Condensor (303-C)

Fungsi : mengkondensasikan gas menjadi karbamat sebelum di umpankan ke reaktor.

Reactor (301-D)

Fungsi : mengubah karbamat menjadi urea.

HP Stripper (320-C)

Fungsi : memisahkan reaktan-reaktan yang tidak terkonversi menjadi urea di dalam reaktor dan di kembalikan ke seksi sintesa.

HP Scrubber (304-C)

45



Laporan Umum

Fungsi : mengkondensasikan gas NH3 dan CO2 yang tidak terkonversi di dalam reaktor kemudian di alirkan ke HPCC bersama-sama umpan NH3. Selain juga untuk menjaga kandungan inert, dengan cara membuang sebagian inert melalui inert vent.

2.3.2.3. Resirkulasi

Larutan urea karbamat (konsentrasi urea 59,5% (design); 53% (aktual) keluar dari 2

bagian bawah HP Stripper, di ekspansikan sampai tekanan 4,2 kg/cm abs. sehingga sebagian karbamat akan terurai menjadi NH3 dan CO2. Panas penguraian ini di ambil dari larutan itu sendiri sehingga temperatur larutan akan turun dari 0

0

165 C menjadi 113 C.

Campuran gas cairan ini kemudian di spraykan ke Packed Bed yang ada di atas Rectifiying Column (301-E). Gas-gas yang terjadi akan dilepaskan keluar dari kolom, sedangkan cairannya mengalir kebawah melalui packed bed menuju heater Resirkulasi (306-CA/CB) yang ada di bagian bawah Rectifiying Column.

0

Didalam heater ini temperatur larutan akan dinaikkan sampai 135 C oleh

LP Steam, sehingga karbamat yang masih ada akan terurai lagi. Campuran larutan gas ini keluar dari heater menuju separator resirkulasi disini gas dan cairan akan dipisahkan. Larutan urea yang akan terjadi akan mengalir menujun ke bagian bawah separator resirkulasi menuju Flash Tank(303-F) sedangkan gasnya dengan temperatur 138°C mengalir ke atas melalui packed bed dan akan kontak dengan 0

cairan yang relatif lebih dingin (113 C) dari HP Stripper. akibatnya dari kontak ini maka uap air akan mengkondensasi kembali dan bersama-sama cairan dari atas akan mengalir turun lagi. Gas dengan sedikit kandungan air meninggalkan

46



Laporan Umum

rectifiying column menuju LP Carbamate Condensor (bersama-sama dengan larutan dari reflux Condenser serta proses kondensat dari tangi proses kondensat).

Di dalam LPCC gas-gas dari Rectifiying Column dikondensasikan membentuk carbamate, panas kondensasi yang dihasilkan diserap oleh sirkulasi air pendingin.

°

Larutan carbamate yang terbentuk pada temperatur 82 C overflow menuju

Level Tank LPCC dan selanjutnya dipompakan kembali ke seksi synthesa HP Scrubber. Gas yang tidak terkondensasi sebelum divent di absorbdi Absorber, sehingga hampir semua gas akan diserap oleh proses kondensat di Absorber tersebut dan dikembalikan ke tangki proses kondensat.

2

Larutan dari Rectifiying Column diturunkan tekanannya dari 4,2 kg/cm abs 2

menjadi 0,45 kg/cm abs di dalam Flash Tank, sehingga sejumlah besar air dan °

sedikit NH3 akan menguap, karena itu temperatur larutan turun dari 135 C °

menjadi 86 C dan konsentrasi Urea akan naik menjadi 75% untuk design, dan 7173% pada kondisi aktual. Dari Flash Tank ini larutan akan mengalir turun ke tangki larutan Urea.

Peralatan utama yang dipakai pada tahap ini, antara lain:

Rectifying Column

Fungsi : Memisahkan larutan Urea yang dikirim ke Flash Tank dengan carbamate yang akan diuraikan menjadi CO2 dan NH3.

Heater Resirkulasi

Fungsi : Menguraikan larutan carbamate menjadi CO2 dan NH3 dengan dengan bantuan LP steam.

47



Laporan Umum

Flash Tank

Fungsi : Memisahkan CO2 dan NH3 dari larutan Urea sebelum dialirkan ke

Urea Solution Tank.

LP carbamate Condensor

Fungsi : Mengkondensasikan gas-gas dari Rectifying Column menjadi carbamate yang selanjutnya dipompakan ke dalam HP Scrubber.

2.3.2.4. Evaporasi

Urea Solution dengan konsentrasi 75% (73% aktual) dari Urea Storage Tank dipekatkan sampai konsentrasi 99,7% di dalam dua tahap evaporator. Dari tangki st

larutan urea, Urea Solution dipompakan ke bagian bawah 1 Evaporator.

st

Solution ini selanjutnya dipanasi lagi di bagian 1 Evaporator dengan LP Steam °

st

sehingga temperatur larutan menjadi 135 C. Di dalam Separator 1 Evaporator ini, konsentrasi urea dinaikkan sampai 94% (96%) dengan kondisi temperatur °

st

135 C, di dalam Separator 1 Evaporator cairan dan uap dipisahkan. Uapnya st

dikondensasikan di dalam 1 stage evaporator condenser yang selanjutnya nd

ditampung di NH3 Water Tank, sedangkan cairannya overflow ke 2 Evaporator , disini konsentrasi Urea Melt dinaikkan sampai 99,7%. Kondisi pada

nd

2

2 Evaporator ini temperaturnya 140 C dan tekanan 0,03 kg/cm .

nd

Di dalam Separator 2 Evaporator fase uap dan cair dipisahkan, uapnya dengan nd

Booster dikirim ke Unit Condenser Vacuum 2 Evaporator untuk dikondensasikan dan dialirkan ke NH3 Water Tank. Sedangkan Urea melt dari

nd

2 Evaporator dipompakan ke Prilling Tower.

48



Laporan Umum

Peralatan yang digunakan pada tahap ini, antara lain:

st

1 Stage Evaporator

Fungsi : Untuk menaikkan konsentarsi urea sampai 94% (96% aktual) dengan °

2

kondisi temperatur 135 C dan tekanan 0,34 kg/cm abs.

nd

2

Stage Evaporator

°

Fungsi : Menaikkan konsentrasi urea sampai 99,7% pada suhu 140 C dan tekanan 2

0,03 kg/cm abs.

2.3.2.5. Finishing dan Prilling

0

Urea melt dengan konsentrasi 99,7% dan temperatur 140 C dimasukkan ke

Prilling Bucket. Prilling Bucket ini berbentuk kerucut dan berlubang-lubang kecil, dan berputar dengan kecepatan tertentu dan terletak di atas Prilling Tower, sekatsekat/kisi-kisi di bagian dalam bucket berhubungan dengan putaran bucket yang mengalirkan urea melt melalui lubang-lubang tersebut karena gaya sentrifugal. Dengan cara ini urea dengan bentuk droplets kecil-kecil didistribusikan secara merata ke seluruh penampang melintang dari menara.

Droplet ini selama jatuh di dalam menara akan dicampur dengan Calsium Stearat, digiling menjadi debu dalam air jet mill (penggiling dengan udara) dan di blow ke dalam prilling tower. Untuk memperbaiki kualitas dari urea prill, seeding dimasukkan ke mixing vessel 406-LF. Ditambah sekitar 1,2 % berat anti cacking agent (Calcium Stearat). Setelah melalui pencampuran keduanya, campuran dialirkan ke urea hopper 406-LV yang dioperasikan secara normal. Dari hopper

campuran dimasukkan ke air jet mill 406-L1 dari vibration on feeder mell vibrating sieve 406-L4. Debu (urea + stearat) setelah itu diblow ke dalam prilling tower dengan urea dust ejector 406-L2. Jumlah debu yang diperlukan sekitar 10 kg/h pada full load.

Udara yang diperlukan, dipanaskan dalam seeding air heater 322-C, dimasukkan ke air jet mill dan urea dust ejector .

Konstan flash 8 L/ton ke nozzle booster harus dijaga melalui FI-9403. Booster flush yang lainnya dipakai secara jarang-jarang. Dengan menggunakan

49



Laporan Umum

PDR-9404 yang mengukur perbedaan tekanan di internal-internal separator second evaporator, maka dapat diketahui kapan internal-internal tersebut harus diflushing. Prilling bucket mendistribusikan urea melt dalam bentuk butiran ke bagian dalam prilling tower. Special prilling bucket SI-3601 dapat diatur memakai HIC-9605. Sewaktu jatuh, butiran-butiran tadi mengeras menjadi prill. Panas pembentukan prill diambil oleh udara yang dimasukkan dari bagian bawah tower, dihisap oleh 4 buah fan 401-JA/JB/JC/JD.

Urea prill dikumpulkan di bagian bawah prilling tower oleh scrapper 401 V, yang selanjutnya menscrap urea prill tadi ke dalam suatu celah, urea prill tersebut dikirimkan ke seksi storage melalui belt conveyor 2817-V1. Scrapper akan berhenti jika belt conveyor mati atau pintu prilling tower membuka. Belt conveyor dapat distop oleh interlock dari urea handling system.

Untuk meningkatkan crushing strength dari urea prill dilakukan injeksi UFC (Urea Formaldehyde Consentrate). UFC yang diinjeksikan sebesar ± 0,35 %wt ke urea solution di suction pompa 309 J/JA. Selain itu, penambahan UFC juga untuk memperbaiki struktur urea prill yang terbentuk, sehingga lebih kompak dan kuat dan tahan terhadap pengaruh dari kondisi lingkungan (tidak mudah mencair karena kondisi lingkungan yang lembab).

Tabel 2.1. Komposisi Produk Urea

Kandungan Komposisi

Kadar Air Max 0,3 % wt

Biuret Max 0,9 % wt

Kadar Nitrogen Max 46,3 % wt

Crushing Strength 2

Min 25 kg/cm

Impact Strength > 95 % wt

50


Laporan Umum

Peralatan utama dalam tahap ini, antara lain:

Prilling Bucket

Fungsi : Mengalirkan urea melt melalui lubang-lubang kecil dengan gaya sentrifugal.

Scrapper

Fungsi : Mengumpulkan urea prill dan dialirkan di tengah lantai Prilling Tower menuju Belt Conveyor.

ID Fan

Fungsi : Menghisap udara dari bagian bawah Prilling Tower yang bertujuan untuk menarik butiran seeding dan menurunkan suhu droplet urea.

Belt Conveyor

Fungsi : Mengangkut urea prill ke Pusat Penyimpanan Urea.

2.3.2.6. Waste Water Treatment (WWT)

Semua proses kondensat dari kondensor-kondensor evaporator yang mengandung NH3, CO2, dan urea dikumpulkan dan ditampung di dalam NH3

Water Tank, sedang semua gas-gas yang dievent dari beberapa tempat dicuci (diabsorb) di dalam Absorber untuk diambil sisa NH3 yang masih ada.

Tangki proses kondensat dibagi menjadi 2 bagian yaitu besar dan kecil. Kondensat nd

dari Condenser 2 Evaporator dimasukkan ke bagian besar, karena kandungan ureanya tinggi maka kondensat ini dipakai sebagai umpan untuk

LPCC. Proses kondensat dari bagian kecil yang kedua dipompakan ke bagian atas

st

1 Desorber melalui alat penukar panas desorber untuk menaikkan temperaturnya

51



Laporan Umum

0

0

nd

dari 57 C menjadi sekitar 112 C , dengan memakai larutan 2 pemanas.

Desorber sebagai

st

Di dalam 1 Desorber, proses kondensat ini mengalir ke bawah melalui tray-tray nd

sebanyak 15 buah dan kontak dengan aup panas dari 2

Desorber yang masuk

st

dari bagian bawah 1 Desorber sehingga temperatur proseskondensat tersebut 0

2

naik menjadi sekitar 136 C dengan tekanan sekitar 3,8 kg/cm abs sehingga kandungan NH3 akan turun.

st

Dari bagian bawah 1 Desorber cairan yang masuk mengandung sejumlah NH3 dan urea dipompakan ke Hydrolizer melalui alat penukar panas hydrolizer untuk 0

nd

dinaikkan temperaturnya sampai sekitar 185 C dengan memakai larutan dari 2 2

Hydrolizer dinaikkan dengan memakai MP Steam (20 kg/cm G) di dalam hydrolizer dilengkapi dengan 19 buah tray yang berlubang-lubang untuk memperoleh kontak yang baik diantara proses kondensat dan steam.

Selama waktu tinggal lebih dari satu jam, urea akan terhidrolisa menjadi NH3 dan CO2, sehingga kandungan urea di dalam proses kondensat akan turun. Dari bagian st

st

aatas 1 hydrolizer gas-gas yang dibebaskan akan mengalir ke 1

nd

Desorber, sedangkan larutannya dari bagian bawah dipompakan ke 2 hydrolizer.

nd

Di 2 hydrolizer larutan dimurnikan lagi dengandihidrolisa menggunakan

2

Indo Steam 80 kg/cm . Kandungan urea, CO2, dan NH3 turun mencapai <5ppm. Larutan tersebut kemudian dialirkan ke bagian atas 2

nd

Desorber melalui alat

st

penukar panas hydrolizer untuk memanaskan larutan dari 1 Desorber seperti yang telah disebutkan diatas. Karena hal tersebut maka temperatur larutan

52



Laporan Umum

0

hydrolizer ini turun menjadi sekitar 147 C. Gas yang terlepas bersama steam st

st

mengalir menuju 1 Desorber bersama gas keluaran 1 hydrolizer.

nd

Didalam 2

desorber dengan 21 buah tray, larutan yang mengalir turun akan

berkontak dengan LP steam yang di suplai dari bagian bawah, sehingga NH3 yang ada akan di stripping dan dibawa keatas oleh steam tersebut.

nd

Air dari bagian 2 desorber yang mengandung tidak lebih dari 5 ppm NH3 dan 5 0

ppm urea dengan temperatur 143 C dikirim ke unit utilitas Kaltim-2 melalui desorber Heat Exchanger, pemanas awal umpan NH3 dan pendingin air buangan, 0

untuk menurunkan temperatur air tersebut menjadi sekitar 50 C.

st

Gas-gas dari bagian atas 1 Desorber dikirim ke reflux Condenser, untuk dikondensasikan. Larutan dari reflux Condenser ini dikirim ke LPCC. Gas-gas yang tidak terkondensasi di dalam reflux Condenser dimasukkan ke Absorber.

Peralatan yang digunakan dalam tahap ini antara lain :

NH3 Water Tank (308-F)

Fungsi: menampung semua proses kondensat dari kondensor-kondensor evaporator yang masih mengandung NH3, CO2, dan urea.

st

1 Desorber (304-EA)

Fungsi : menurunkan kandungan NH3 dengan jalan pengontakkan antara nd

kondensat dengan uap panas dari 2 0

2

Desorber sehingga temperatur naik sampai

137 C dengan tekanan 3,8 kg/cm abs.. nd

2

Desorber (304-EB)

53



Laporan Umum

Fungsi : menurunkan kadar NH3 dengan cara melepaskan NH3 (desorpsi) dari

proses kondensat.

st

1 Hydrolizer (305-E)

Fungsi : menghidrolisa larutan urea menjadi NH3 dan CO2 sehingga kadar urea dalam proses kondensat turun. nd

2

Hydrolizer (308-E)

Fungsi : menghilangkan kandungan urea, CO2, dan NH3 yang masih terlarut st

dalam outlet 1 Hydrolizer dengan cara menghidrolisa urea menjadi NH3 dan 2

CO2, dan dipanaskan dengan steam 85 kg/cm untuk menguapkan NH3 dan CO2.

2.3.2.7. Steam System

2

Steam bertekanan tinggi (sekitar 80 kg/cm ) dari battery limit di ekspansikan di dalam kompresor CO2 turbin (302-JT), sehingga tekanannya menjadi sekitar 25 2

kg/cm abs (maksimum). Setelah ekspansi ini, sejumlah besar uap di ekstraksi dikirim kepabrik urea untuk proses yang dikehendaki, sisanya diekspansikan di 2

dalam turbin lube oil sampai 0,12 kg/cm abs. Exhaust Steam ini dikondensasikan dalam kondenser, kondensatnya dipompakan untuk di eksport ke

Raw Condensate Tank.

Steam ekstraksi dari turbin ini sebagian besar di ekspansikan tekanannya menjadi 2

21 kg/cm abs dan di jenuhkan di dalam HP Steam Saturator, sisanya langsung dipakai di dalam Hidroliser, untuk Make-up MP Steam. Steam yang dijenuhkan 2

pada tekanan 21 kg/cm abs di dalam HP Saturator di atur langsung didalam shell side stripper, disini steam tersebut terkondensasi menjadi

54



Laporan Umum

kondensat. Kondensat ini kembali lagi ke HP Steam saturator yang juga berfungsi untuk menurunkan temperatur steam yang masuk.

Pengontrol level untuk HP Steam Saturator melepaskan kondensat ke MP Steam 2

Saturator dimana dijenuhkan pada tekanan 9 kg/cm abs. MP steam ini dipakai di nd

2

Evaporator dan untuk tracing di seksi sintesa.

Kondensat dari MP Steam Saturator dilepaskan dibawah kontrol levelnya ke LP Steam Drum dari HPCC yang berfungsi sebagai air umpan boiler.

Panas yang dihasilkan dari proses kondensasi didalam HPCC dipakai untuk 2

membangkitkan steam saturated pada tekanan 4,5 kg/cm abs di dalam LP

st

Steam Drum. LP Steam dipakai di dalam heater resirkulasi, 1 Evaporator, 2nd desorber, Ejector, dan tracing dibagian bertekanan rendah. Kelebihannya di ekspor ke battery Limit sebagai admission steam turbine penggerak kompresor st

CO2. Kondensat-kondensat dari heater resirkulasi dan 1 Evaporator dikumpulkan di dalam BFW Collecting Drum dan dari sini dikembalikan ke LP Steam Drum.

55



Laporan Umum

BAB III

SPESIFIKASI ALAT

Spesifikasi Alat Utama

1. Desulfurizer (102-DA/B)

Fungsi : menyerap kandungan sulfur pada gas alam Type : Vertikal Ukuran (mm) : 1900 x 4600 x 1500 Berat (ton) : 15,6 x 2 2

Tekanan (Kg/cm G) : 41

0

Temperatur ( C) : 371

2. Primary Reformer (101-B) Fungsi : merubah Hidrokarbon (gas alam) menjadi H2

(reforming) yang merupakan bahan baku pembuatan

amonia Type : Down firing type Fluid name : NG, H2, dan Steam Flowrate (Kg/jam) : 34 357

0

Temperature ( C) : inlet : 621 ; outlet : 834 3. Secondary Reformer (103-D) Fungsi : menyempurnakan reaksi reforming gas alam Type : Vertikal Ukuran (mm) : 1550 / 4400 x 12390 Berat (ton) : 75,1

56



Laporan Umum

2

Tekanan (Kg/cm G) : 34,1

0

Temperatur ( C) : inlet : 834 ; outlet : 996 4. HTS Conventer (104-DA) Fungsi : merubah gas CO yang terbentuk di seksi reforming

menjadi CO2 Type : Vertikal Ukuran (mm) : 4200 x 4240 x 3000 Berat (ton) : 72

2


0

Temperatur ( C) : inlet : 371 ; outlet : 435 5. LTS Conventer (104-DB) Fungsi

: merubah gas CO yang terbentuk di seksi reforming

menjadi CO2 Type : Vertikal Ukuran (mm) : 4400 x 4240 x 3000 Berat (ton) : 78

2


0

Temperatur ( C) : inlet : 215 ; outlet : 236 6. Absorber CO2 (101-E) Fungsi : menyerap gas CO pada gas proses Type : packing Ukuran (mm) : 2290 / 3350 x 63400 x 1700 Berat (ton) : 186

2


57



Type Ukuran (mm) Berat (ton) 2

0

Tekanan (Kg/cm G) Temperatur ( C)

8. Methanator (106-D) Fungsi

Temperatur (0C)

7. Stripper CO2 (102-E) Fungsi Laporan Umum

: bawah : 117 ; atas : 70

: meregenerasi larutan penyerap CO2 / benfield sehingga dapat digunakan kembali : packing

: 3960 / 2320 x 65100 x 14300 : 214 : 2

: bawah : 130 ; atas : 101

: merubah gas CO dan CO2 yang ada pada gas

proses menjadi CH4 yang merupakan inert pada

sintesa amonia Type : Vertikal Ukuran (mm) : 2500 x 5490 x 1500 Berat (ton) : 23,5

2


0

Temperatur ( C) : inlet : 316 ; outlet : 352 9. Ammonia Conventer (105-D) Fungsi : mereaksikan H2 dan N2 menjadi amonia (NH3) Type : Vertikal, radial flow Ukuran (mm) : 2900 x 29710 Berat (ton) : 288

2


58



Laporan Umum

0

Temperatur ( C)

: inlet : 129 ; outlet : 350

Spesifikasi Alat Pendukung

1. Process NG KO Drum (120-F)

Fungsi : memisahkan kondensate / cairan pada gas alam

Type

: Vertikal

Ukuran (mm) : 1050 x 2510 x 1000

Berat (ton)

: 3,3

2

Tekanan (Kg/cm G) : 42,5

0

Temperatur ( C)

: 60

2. HP Steam Drum (101-F)

Fungsi : Sebagai tempat untuk menghasilkan steam HP

Type

: horizontal

Ukuran (mm) : 2362 x 8900

Berat (ton)

: 180

2


0

Temperatur ( C)

: 353

3. Synthetic Gas Compressor (103-J)

Fungsi : menekan gas sintetis sampai tekanan reaksi

Type

: 4 stage kompresor

2

Tekanan (Kg/cm G) : inlet : 28 ; outlet : 191

0

Temperatur ( C)

: inlet : 36 ; outlet : 32

4. Ammonia Separator (106-F)

59



Laporan Umum

Fungsi : memisahkan gas sintesa dari produk amonia untuk

direcycle

Type

: chiller, horizontal

2


0

Temperatur ( C)

Refrigerant

: -23

: NH3 cair

5. Ammonia Letdown Drum (107-F)

Fungsi : memisahkan gas sintesa yang terikut dalam produk

NH3

Type

: flash drum, horizontal

2


0

Temperatur ( C)

: -22

60



Laporan Umum

BAB IV

UTILITAS

Unit Utility Kaltim-2 bertujuan untuk memenuhi kebutuhan steam, air pendingin, air proses, plant air, instrument air, dan listrik bagi pabrik amonia dan urea, serta sebagai pelengkap fasilitas di Kaltim-1, Kaltim-3 dan Kaltim 4. Disamping itu terdapat pabrik UFC (Urea Formaldehyde Concentrate ) yang hasil produksinya dipakai sebagai bahan penguat butiran urea.

4.1. Unit Penyediaan Air

Sumber utama bagi pemenuhan kebutuhan air pendingin dan air proses berasal dari air laut, sedangkan sumber air yang lain adalah kondensat hasil dari pemanfaatan steam (raw condensate water).

Air yang berasal dari laut sebagian besar digunakan untuk proses perpindahan panas di unit amonia dan urea. Sebagian besar air laut yang digunakan di unit ammonia dan urea secara langsung digunakan untuk pendingin pada beberapa condenser. Dan lainnya digunakan untuk penukar panas pada sistem Fresh Cooling Water. Sisa air laut yang tidak mengalir ke unit amonia dan urea digunakan untuk unit desalinasi dan elektrolisa sebagai umpan boiler.

Air laut yang dipakai dalam proses klorinasi dialirkan menuju unit klorinasi sedangkan air laut yang akan dipakai sebagai pembuatan steam dialirkan menuju unit desalinasi untuk dipisahkan dari garam yang terikut. Kemudian air yang telah bebas garam tersebut dialirkan menuju unit demineralisasi untuk dibebaskan dari kandungan mineral di dalamnya. Setelah bebas dari garam dan mineral, air tersebut siap untuk dijadikan bahan baku pembuatan steam.

61


Laporan Umum

4.1.1. Sea Water Intake

Unit ini berfungsi untuk menyediakan bahan baku air laut untuk keperluan pendingin dan bahan baku proses, Air laut sebagai air pendingin di gunakan dengan sistem sekali pakai (once through), baik sebagai pendingin langsung maupun tidak langsung. Sedangkan air laut sebagai bahan baku proses diolah lebih dulu di unit Desalinasi untuk mendapatkan air tawar yang kemudian diproses lebih lanjut sesuai peruntukannya.

Air laut masuk di daerah Sea Water Intake kemudian dilewatkan melalui

Fixed Bar Screen yang berfungsi menyaring kotoran kasar. Pada daerah saringan itu dilengkapi juga dengan tempat penampung kotoran (Trash Basket) dan juga alat untuk mengambil kotoran dari penampungan (Traversing Trash Rake). Alat ini dipasang pada kedalaman 5 meter di bawah permukaan minimum untuk menghindari lapisan oli di permukaan dan untuk memperoleh suhu air yang cukup rendah.Setelah melewati Bar screen kemudian air laut dilewatkan melalui Rotary Screen yang berfungsi untuk menahan kotoran yang berukuran kecil, Alat ini bekerja dengan cara berputar dan disemprot dengan air dari bagian dalam saringan sehingga kotoran yang menempel bisa terlepas dan terkumpul di trash basket.

Pertumbuhan karang serta rumput laut mungkin terjadi seiring dengan mengalirnya air laut, sehingga hal tersebut harus dicegah agar tidak mengganggu peralatan. Untuk itu dilakukan injeksi larutan NaOCl di sea water intake secara terus menerus (Continous Dosing) dengan kadar 1 ppm, selain itu juga dilakukan setiap periode tertentu (Shock Dosing) dengan kadar NaOCl 10 ppm di pipa air laut yang mengarah ke alat-alat penukar panas di unit amonia dan urea, hal tersebut dilakukan dengan maksud memberikan kejutan terhadap mikroorganisme 62



Laporan Umum

yang ada sehingga diharapkan mikroorganisme tersebut tidak kebal terhadap NaOCl, dengan demikian usaha pencegahan pertumbuhan mikroorganisme menjadi lebih efektif. Injeksi Shock Dosing dilakukan di header air laut yang tidak mengarah ke unit desalinasi karena air laut umpan unit desalinasi memiliki syarat kandungan chlorine (Cl2) maksimal 1 ppm agar tidak menyebabkan korosi di line unit desalinasi. Kemudian air laut dipompakan melalui Sea Water Circulation Pumps(2201-JA/B/C/D), dalam keadaan normal 3 beroperasi 1 stand by. Karena air laut mempunyai karakter yang berbeda dengan air tawar, dimana air laut bisa menimbulkan karat pada peralatan maka untuk mengatasinya juga diperlukan alatalat yang tahan terhadap air laut.Untuk itu pipa yang digunakan di bawah permukaan tanah dilapisi dengan semen (Bona Pipe) sedangkan untuk pipa yang di atas tanah dilapisi dengan karet (Rubber Lining).Untuk peralatan yang digunakan sebagai penukar panas material yang paling baik adalah titanium namun karena harganya mahal maka material yang umum digunakan adalah Cu/Ni meskipun material ini rawan terhadap kehadiran amoniak karena dapat terkorosi. Air didistribusikan untuk media pendingin, diolah menjadi air tawar dan bahan baku unit Klorinasi.

Sebagai pendingin, air laut digunakan secara langsung untuk alat penukar panas di unit amonia dan urea, serta sebagai pendingin pada Fresh Cooling Water - Sea Water Exchanger melalui 10 buah alat penukar panas(2201CA/B/C/D/E/F/G/H/I/J), dengan sistem Once Trough.

Alat utama yang digunakan sebagai berikut :

1. Sea Water Circulation Pump (2201-JA/B/C/D)

63



Laporan Umum

Fungsi : memompa air laut untuk disirkulasikan ke Unit Utility, Pabrik

Ammonia dan Urea

Rate design

3

: 10500 m /jam / pompa

Tekanan discharge 2

: 4,88 kg/cm g

Driver

: 1850 KW

Jumlah stage :1

Voltage

: 6,6 kV 2.

Bar Screen (2202-HA/B/C)

Fungsi : menyaring kotoran ukuran besar agar tidak terikut ke dalam

pompa.

3. Travershing Trash Rake (2202-L)

Fungsi : mengambil kotoran yang tersaring di fixed bar screen 4. Trash Basket

Fungsi : menampung kotoran yang terbawa dari travershing trash rake 5. Sea Water Intake Rotating Screen

Fungsi : menyaring kotoran ukuran kecil yang terikut.

Kualitas/Spesifikasi air laut yang dipompakan adalah sebagai berikut :

1. PH : 8,4 7.

SO4 : 2.150 ppm 2. TDS : 35.000 ppm 8. SiO2 : 1,2 ppm

Suspended Solid : 10 ppm

4. CaCO3 : 5.000 ppm 5. Cl : 16.000–21.000 ppm 6. Fe : 0,4 ppm

64



Laporan Umum

4.1.2. Unit Klorinasi

Unit Chlorinasi berfungsi menghasilkan larutan Natrium Hypochloride dengan konsentrasi 960 ppm. Larutan Natrium Hypochloride digunakan untuk mematikan/mencegah dan menghambat pertumbuhan mikroorganisme dan karang laut yang ada di badan air laut sehingga peralatan yang dilalui tidak terjadi penyumbatan dan korosi.

Prinsip pembuatan Natrium Hypochloride menggunakan proses elektrolisa dengan air laut sebagai elektrolit. Pada elktrolisa ini menggunakan anoda berupa titanium dan katoda berupa stainless steel. Pada anoda Cl akan teroksidasi

--

menjadi Cl2 dan katoda akan mereduksi H2O menjadi OH . Air laut dialirkan menggunakan pompa, sebelum masuk ke unit chlorinasi air laut disaring terlebih dahulu dengan menggunakan strainer untuk membuang suspensi padat, ke 2 buah unit Electrolitic Cell (2204-L/LA) dalam keadaan normal hanya beroperasi satu buah. Setiap unit mempunyai 4 sel yang dilengkapi dengan DC Power Supply unit, sehingga dengan mengatur jumlah kuat arusnya dapat ditentukan jumlah NaOCl yang terbentuk. Dari unit klorinasi dihasilkan NaOCl dengan kadar 960 ppm pada keadaan normal dan hasil samping berupa gas H2.

Reaksi elektrolisa yang terjadi :

Anoda : 2 Cl

Cl2 +2e

-

Katoda +

:2H

+2e H2

Larutan : 2 Na

+

+2 OH 2 NaOH

2 NaOH + Cl2 NaOCl + NaCl + H2O

Total : NaCl + H2O NaOCl + H2

65


Laporan Umum

Hasil elektrolisa dipompa ke dalam tangki penyimpanan dengan pipa drain di bagian atas. Untuk mengurangi kadar H2 sampai sekitar 1% dan tidak melewati batas ledakan (4%), maka dihembuskan udara melalui blower.

Performance dari unit chlorinasi sangat dipengaruhi oleh kebersihan masingmasing cell, apabila cell tersebut telah terkotori oleh Senyawa-senyawa Mg(OH)2 dan CaCO3 dari air laut maka akan terbentuk deposit kerak, karena itu sel-sel elektroda perlu dibersihkan dengan metode acid cleaning atau pembersihan dengan menggunakan larutan HCl, H2SO4. Prosedur pembersihan dengan mensirkulasikan asam dengan konsentrasi sekitar 5% ke seluruh cell. Bila kandungan Ca dalam larutan asam yang disirkulasikan tersebut sudah stabil, atau berarti endapan tidak ada yang terlarut lagi, maka cleaning sudah dapat dihentikan.

Alat-alat yang terdapat pada unit ini :

Sea Water Strainer

Fungsi : menyaring kotoran-kotoran sebelum masuk ke cell bank

Electrolysis Cell Unit

Fungsi : mengelektrolisa air laut menjadi sodium hypocloride

Continuous Dozing Pump

Fungsi : menginjeksi NaOCl ke sea water intake

Sodium Hypocloride Storage Tank

Fungsi : menampung NaOCl, berupa dua storage dengan tipe silinder vertikal 3

3

terbuka dengan volume 113 m (80 m operasi )

Dilution Air Blower

66



Laporan Umum

Fungsi : menurunkan konsentrasi gas hydrogen dengan cara menghembuskan udara pada storage tank

DC. Power supply unit

Fungsi : memberi suplai listrik dengan arus DC ke Electrolysis Cell unit

Acid Cleaning Unit

Fungsi : Membersihkan katoda dan anoda dengan menggunakan asam sulfat (klin 95)

4.1.3. Unit Desalinasi

Unit Desalinasi berfungsi untuk mendapatkan air tawar dari air laut dengam cara penguapan pda tekanan dibawah atmosfir (Vakum). Unit ini terdiri dari 3 unit yaitu 2005-LA/B/C dengan tipe Multi Stage Flash Destilation (MSF) dan 1 unit 2005-LD dengan tipe Plate Exchanger. Pada unit desalinasi Kaltim 2 menggunakan sistem Once Through dimana air laut yang telah mengalami pemekatan akan langsung dibuang berdasarkan jenis tubenya Kaltim2 menggunakan 3 buah unit jenis Cross Tube (Air laut panas mengalir di dalam tube dan air laut dingin mengalir di dalam shell), dan satu buah unit dengan tipe

Marine Plate Exchanger (Ait laut panas dan dingin mengalir berdampingan hanya dipisahkan oleh plat).

Pada proses desalinasi biasanya masalah-masalah yang timbul adalah: a. Pembentukan scale atau kerak

Bila kerak terbentuk maka perpindahan panas antara uap air laut dengan media pendingin akan terrganggu sehingga jumlah panas yang dibutuhkan untuk

67



Laporan Umum

menguapkan menjadi semakin banyak. Jenis kerak terbentuk dalam proses desalinasi ada dua tipe yaitu 

. Alkaline Scale



. Non Alkaline scale

: Terbentuknya endapan CaCO3 dan Mg(OH)2

: Terbentuknya endapan CaSO4

Untuk mencegah terbentuknya kerak dilakukan injeksi larutan kimia

Polymoleic Anhydrate (Belgrad) sebagai anti scale. Senyawa kimia tersebut mencegah terbentuknya scale dengan 2 cara yaitu Threshold effect (Mengontrol pengendapan) dan Crystal Distortion (merusak susunan kerak yang terbentuk) sehingga kerak dapat terbuang bersama air laut.

b. Foaming atau pembentukan Busa

Pembentukan busa dapat terjadi bila komponen organik dipekatkan dan dapat menaikkan tegangan muka fase cair, hal tersebut harus dihindari karena busa yang terbentuk dapat terbawa ke dalam destilate. Untuk mencegah terbentuknya busa maka sebelum memasuki unit desalinasi air laut ditambahkan Larutan Belite-M8 sebagai anti foam dan pada unit desalinasi dipasang Demister yang berfungsi untuk mencegah terbawanya busa ke dalam distilat.

Desalinasi dilakukan dengan cara menguapkan air laut pada evaporator vakum 8 tahap atau Vacum Multi Stage Flash Evaporator. Pertama, umpan air laut masuk 0

dari stage delapan dengan temperatur +30 C kemudian dipanaskan dengan 2

0

memakai steam tekanan rendah (4 kg/cm ) sehingga temperaturnya menjadi 90 C di dalam Brine Heater dan dimasukkan kembali ke dalam evaporator melalui stage pertama untuk mengalami penguapan. Air laut keluar dari stage ke delapan 0

sisi bawah bertemperatur +40 C dan dibuang kembali ke

68


Laporan Umum

2

laut. Stage ke 8 dioperasikan dengan tekanan paling rendah sekitar 0,079 kg/cm . Air laut yang berhasil diuapkan biasanya berkisar antar 7-8%

Untuk menjadikan ruang evaporator vakum agar terjadi penguapan spontan pada 2

temperatur yang lebih rendah digunakan steam tekanan sedang (42 kg/cm ) pada Ejector.

Uap air yang terbentuk dikondensasikan untuk memperoleh air tawar guna dipakai sebagai air proses, dan ditampung di tangki Raw Condensate (2009-F) bersama dengan Proses Condensate dari Urea dan Ammonia yang telah distripping dengan menggunakan steam. Dalam tangki ini air siap diproses agar bebas dari kandungan mineral mineral di Unit Demineralisasi.

Alat-alat yang digunakan pada unit ini terdiri dari :

Flash Evaporator

Adalah ruang atau tempat terjadinya penguapan air laut dan terkondensasi menjadi air tawar.

Brine Heater

Adalah alat penukar panas berupa shell and tube, tempat untuk memanaskan air laut dimana sebagai pemanas digunakan uap air (steam).

System Vacuum

Proses desalinasi menggunakan tekanan vacuum atau dibawah 1 atmosfir. Untuk membuat sistem vacuum tersebut digunakan alat:

Steam Jet Ejector: Alat yang digunakan untuk mengambil udara dan gas-gas yang tidak terkondensasi di flash evaporator, media yang digunakan sebagai penarik adalah steam.

69



Laporan Umum

Ejector Condenser: Alat penukar panas untuk mengkondensasikan steam, udara dan gas-gas yang diambil oleh steam jet ejector

Sistem Injeksi Bahan Kimia

Bahan kimia diinjeksikan ke air laut untuk mencegah terjadinya scale atau kerak dan mencegah terbentuknya busa. Alat-alat yang digunakan pada sistem ini adalah:

Pompa Injeksi: Alat yang digunakan untuk memompa bahan kimia dalam tangki ke air laut masuk

Tangki Bahan Kimia: Alat yang digunakan untuk menampung larutan bahan kimia yang diinjeksikan ke air laut

Pompa-pompa/motor :

Brine Blow Down Pump : Pompa yang digunakan untuk membuang

air laut sisa yang tidak teruapkan menjadi distilat

b.

Distillate Pump

: Pompa yang digunakan untuk mengalirkan

air tawar hasil desalinasi ke tangki penampung

Condensate Pump : Pompa yang digunakan untuk mengalirkan hasil kondensasi steam di brine heater ke tangki penampung

Agitator : Anti Foam Tank Agitator, Anti Scale Tank Agitator.

Tangki Penyimpan Raw Condensate

Semakin

lama performance unit desalinasi akan menurun akibat

menumpuknya kotoran-kotoran pada tube sehingga perpindahan menjadi terganggu. Untuk itu dilakukan pembersihan dengan cara Acid

Cleaning/Chemical Cleaning.

70


Laporan Umum

Kotoran yang telah mengeras dan tidak bisa dihilangkan dengan ball cleaning harus dihilangkan agar tidak mengganggu jalannya proses, untuk membersihkannya digunakan proses acid cleaning, dengan cara mensirkulasikan asam sulfat 5% kedalam tube-tube evaporator, pada saat proses ini berlangsung maka unit desalinasi harus dihentikan.Proses ini

dihentikan bila kandungan Ca dalam larutan sudah stabil

Kualitas distilat yang dihasilkan memiliki spesifikasi sebagai berikut:

1. PH : 6,5 – 7,5 2. Conductivity : 11 us/cm 3. Amoniak nor/max : 3/15 ppm 4. Chloride : 2,25 ppm 5. Total Fe : 0,05 ppm

6. Total Cu : 0,03 ppm 7. SiO2 : 0,02 ppm 8. Sodium (Na) : 1,2 ppm 9. Potasium (Ca) : 0,05 ppm 10. Mg : 0,15 ppm

4.1.4. Unit Demineralisasi

Unit ini berfungsi untuk mengolah air dari distilat, air kondensat dan air hasil samping dari proses amoniak menjadi air bebas mineral. Pada unit ini kandungan mineral dijaga serendah mungkin dengan menjaga parameter konduktivitas air demin produk dibawah 1 ms. Produk air demin ini digunakan untuk pengisian sistem Sweet Cooling Water dan sebagai umpan boiler.

71



: 7,12 x 106 kcal/jam : Shell and tube

Laporan Umum

Khusus di unit utilitas Kaltim 2 Air dari unit desalinasi langsung menuju

Mixed Bed Polisher (2001-U) untuk dihilangkan mineralnya sedangkan Proses condensat sebelum memasuki Mixed Bed Polisher harus melalui Process Condensate Stripper terlebih dahulu.

1. Proses Condensate Stripper

Process Condensate Stripper berfungsi untuk mengolah buangan process condensate dari unit buangan amonia untuk menghilangkan gas-gas CO2 dan NH3 yang terlarut. Air condensate kemudian dimasukan ke dalam Mixed Bed Polisher untuk diproses menjadi air bebas mineral bersama dengan air dari unit desalinasi. Air condensate dari Pabrik Amonia dialirkan ke stripper melalui bagian atas menara yang akan kontak secara langsung dengan steam LS pada packing secara berlawanan arah. Amonia dan CO2 dari condensate bersama-sama steam akan keluar pada bagian atas Stripper ke atmosfir. Menara beroperasi pada tekanan 1,4 2

kg/cm . Condensate dari Stripper dilewatkan Condensate Cooler dengan mengunakan Demin Water sebagai pendingin. Kemudian dlewatkan kembali ke dalam Condensate Cooler dengan menggunakan Fresh Cooling water (FCW) sebagai pendingin sebelum dipompakan ke tangki. Demin Water Preheater berfungsi untuk memanfaatkan panas dari stripper untuk demin water sebelum masuk deaerator.

Alat-alat yang digunakan meliputi :

Condensate Cooler

Beban

Tipe

73



3

: 85 m /jam : 1,9 kg/cm

2

: 14 ton/jam

Laporan Umum

Allowable pressure drop di Shell side : 0,35 kg/cm

2

Tube side : 0,7 kg/cm

2

2. Demin Water Preheater

3. Process Condensate Pump (2144-J/JA)

Rate design 3

: 90 m /jam

Tekanan Discharge 2

: 4,22 kg/cm g

Speed : 2920 rpm

Drive : 22 kW

Condensate Stripper

Kapasitas

Tekanan

Kebutuhan steam LS

2. Condensate Polisher

Condensate Polisher ini merupakan mixed bed polisher yang digunakan untuk menghilangkan ion-ion yang terkandung dalam air. Air yang berupa steam condensate dan process condensate yang telah melewati stripper masuk ke 3 unit . Jika raw condensate dialirkan ke unit Mixed Bed Polisher maka akan terjadi proses pengikatan ion-ion baik kation maupun anion yang terdapat dalam raw condensate oleh Kation and Anion Exchanger, reaksi yang terjadi pada penguraian atas ion-ionnya terjadi secara reversible. Bilamana ion penukar itu telah jenuh dengan dissolved ion yang ada dalam raw condensate maka perlu diregenerasi dengan menggunakan H2SO4 dan NaOH untuk mengaktifkan kembali resin-resin penukar ion tersebut.

74



Laporan Umum

Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

Kation : CaSO4 + H2Z H2SO4 + CaZ Anion : H2SiO3 + R4NOH R4NHSiO3 + H2O Regenerasi : CaZ + H2SO4 CaSO4 + H2Z

R4NHSiO3 + 2NaOH Na2SiO3 + R4NOH

Regenerasi resin dilakukan jika :

Conductivity telah mencapai 2 µs/cm

Air produk dari condensate polisher selanjutnya disebut demineralized water

3

(demin water) disimpan dalam demin tank. Kapasitas tangki ini 1200 m . Air demin digunakan sebagai air umpan boiler atau Boiler Feed Water (BFW).

Regenerat atau air dan semua larutan yang di pakai untuk regenerasi kation ataupun anion tidak boleh dibuang ke laut bebas untuk itu harus diproses lebih lanjut di dalam neutraliser pond dimana regenerat yang ada di atur Phnya sampai mendekati PH air laut yaitu 5,8-8,6 dengan menggunakan NaOH dan H2SO4

Alat-alat yang digunakan :

Demineralized Water Storage Tank

Net volume 3

: 1200 m

Tekanan operasi : atmosferik 2. Acid feed Pump

Type : Reciprocating diaphragm pump

Rate design : 12 L/jam

Penggerak turbin : 0.76 kW * 4P * 500 V * 50 Hz

Caustic feed Pump

75



Laporan Umum

Type

: Reciprocating diaphragm pump

Rate design

: 23 L/jam

2

Tekanan discharge

: 5,15 kg/cm

Penggerak turbin

: 1,5 kW * 4P * 500 V * 50 Hz

Mixed Bed Condensate Polisher

Tipe : silinder vertikal Pressure. Design 2

: 10 kg/cm g

Jenis resin : Kation : Lewatit S 100 TS

Anion : Lewatit MP 300 TS

Inert : Lewatit OC1039 TS

4.1.5. Unit Sweet Cooling Water

Unit ini berfungsi sebagai penghasil air pendingin yang digunakan untuk kebutuhan proses maupun peralatan.Unit ini menggunakan sistem sirkulasi tertutup dan memiliki persyaratan tertentu, hal ini dimaksudkan agar tidak terjadi korosi pada peralatan yang dilalui oleh air pendingin. Di Unit utilitas Kaltim 2 Unit Sweet Cooling Water dibagi menjadi 2 sub unit yaitu Big User dan Small User.Big User digunakan untuk melayani pendinginan di exchanger proses sedangkan Small User untuk melayani pendinginan di lube oil cooler dan sealing pompa.

PT. Pupuk Kaltim yang berada di Bontang menggunakan sistem pendingin resirkulasi tertutup karena persedian air tawar yang terbatas. Dengan sistem ini air pendingin yang telah digunakan untuk mendinginkan media panas akan di

76



Laporan Umum

dinginkan oleh media pendingin yang lain, sehingga dapat menghemat penggunaan air.

Salah satu problem yang ada pada sistem Cooling Water yaitu korosi. Korosi merupakan suatu proses elektrokimia yang terjadi akibat adanya perbedaan potensial listrik antara 2 buah logam, dengan adanya perbedaan tersebut maka akan timbul arus listrik sehingga mengaktifkan reaksi pada sisi anoda dan katoda, hal tersebut menyebabkan pelarutan pada logam peralatan-peralatan yang ada. Korosi akan menyebabkan efesiensi pertukaran panas di Heat Exchanger turun, kekuatan material turun, pemborosan bahan kimia dan kebuntuan Heat Exchanger.

Faktor-faktor yang menyebabkan korosi antara lain:

PH

Garam Terlarut

Gas Terlarut

Temperatur

Untuk mencegah korosi dapat menggunakan 3 cara yaitu:

Cathodic Protection (menggrounded kutup positif sehingga potensial logam menjadi lebih rendah)

Coating

Pemilihan material

Sweet cooling water dingin dialirkan dengan pompa menuju Turbine, pompa, Heat exchanger (jenis Shell and Tube). Air yang sudah digunakan sebagai pendingin akan naik temperature untuk itu semua Sweet cooling water akan dikembalikan ke unit Marine Plate Exchanger. Suplai Sweet cooling water secara

77



: 4880 m3/jam : 5,72 kg/cm2g : 675 kW

: Titanium

Laporan Umum

garis besar dibagi menjadi 2 macam yaitu suplai SCW yang bisa di stop dalam kondisi pabrik mati dan suplai yang harus terus berjalan. Usaha yang dilakukan untuk mencegah korosi adalah dengan menginjeksikan bahan kimia nitrit, Senyawa ini akan memberikan lapisan film pada permukaan logam yang dapat mencegah terjadinya korosi. Kemudian sweet cooling water ditampung dalam header dan ditambahkan Natrium Nitrit (NaNO3) sebagai inhibitor dengan kadar minimum 600 ppm,untuk menhambat dan mencegah tumbuhnya mikroorganisme. lalu dipompakan dengan tiga buah Pompa Sentrifugal, dengan kapasitas masing3

0

masing 4880 m /jam. Suhu fresh cooling water masuk alat penukar panas +45 C 0

dan suhu keluar 35 C. Air laut langsung dibuang di Outfall (once trough). Alat-alat yang digunakan :

Tangki Make-up untuk fresh cooling water

Nett volume

: 2,56 m

Tekanan operasi

3

: 1 atm

Pompa Fresh Cooling Water

Rate design

Tekanan discharge

Turbine dan motor drive

Marine Plate Exchanger

Bahan

4.1.6. Unit Deaerator

Deaerator berfungsi untuk menghilangkan sisa-sisa gas yang terlarut di antaranya yang terpenting adalah oksigen dan karbondioksida. Gas-gas ini perlu

78



Laporan Umum

dihilangkan untuk menghindarkan adanya korosi. Oksigen dan karbondiokasida akan menyebabkan kerak/lubang dan korosi pada line boiler feed water, economizer, boiler, superheater, line steam line condensate return.

Prinsip pelepasan gas di deaerator adalah kelarutan O2 akan turun jika tekanan parsial O2 turun dan kelarutan O2 turun jika temperatur sistem naik sehingga kadar oksigen dalam air dapat dikurangi secara mekanik menjadi 0,05 cc/lt atau kurang dari 0,007 ppm dengan pemanasan (deaerating) karena oksigen ini tidak akan mengion selama masih terlarut didalam air dan akan tetap tinggal sebagai oksigen bebas. Sedangkan untuk menurunkan tekanan parsial O2 digunakan steam untuk stripping gas-gas di dalam deaerator, Karbondioksida akan mengion pada derajat tertentu tergantung pada kondisi bahan kimia di dalam air , terutama karbondioksida dalam bentuk bebas akan dipisahkan oleh deaerator.

Air umpan boiler dari Demin Water Tank di stripping dengan steam LS pada 2

0

tekanan 0,7 kg/cm g dan temperatur 115 C. Selain dengan cara mekanis penghilangan O2 juga dilakukan dengan cara kimiawi Sisa oksigen dihilangkan dengan cara diinjeksi dengan larutan Hydrazin N2H4. Reaksi yang terjadi :

N2H4 + O2

N2 + H2O

Untuk menjamin sebanyak mungkin yang dipisahkan, injeksi hydrazin harus dijaga dalam jumlah yang dikehendaki sehingga hanya sebagian kecil larutan hydrazin masih tertinggal (0,02-0,2 ppm). Selama operasi normal, larutan amine harus diinjeksikan dalam jumlah yang dikehendaki untuk menjaga pH boiler feed water tidak kurang dari 8.

79



Laporan Umum

Alat yang digunakan :



Dearator

Kapasitas 3

: 66 m

Kebutuhan steam : 9,8 ton/ jam Tekanan operasi : 0,7 kg/cm

2

4.2. Unit Pembangkit Steam

Untuk membangkitkan steam digunakan Package Boiler dan Waste Heat Boiler. 2

0

Kedua boiler ini membangkitkan steam tekanan 80 kg/cm dengan suhu 480 C.

Waste Heat Boiler (WHB)

WHB memanfaatkan sisa panas dari Turbin Gas dan dibantu oleh bahan

bakar gas alam. Alat ini dirancang untuk menghasilkan superheated steam sebanyak 140 ton/jam. Pada normal operasi WHB dapat memproduksi steam 138 ton/jam untuk memenuhi kebutuhan di Urea Plant dan Utility Plant. Untuk memproduksi steam ini WHB memanfaatkan panas dari Gas Exhaust Generator

ditambah pemanasan dari dua sistem burner (burner untuk pembangkit steam dan burner untuk steam superheater).

Package boiler (PKB)

Package boiler dirancang untuk memproduksi steam sebanyak 100

ton/jam. Panas yang digunakan adalah hasil pembakaran fuel gas dari KO Drum 2

2

dengan tekanan 7 kg/cm yang di let down kan menjadi 0,3 kg/cm untuk Main Burner dan 0,4 kg/cm untuk Pilot Burner. PKB hanya memakai Blower untuk menyuplai combustion air. Kebutuhan steam di Urea dan Utility Plant sebenarnya dapat tercukupi oleh WHB, namun pada prakteknya kedua boiler tersebut

80



Laporan Umum

beroperasi bersama-sama untuk memenuhi kebutuhan steam di Kaltim-2 juga dikirim ke Kaltim-1 dan Kaltim-3 melalui interconnection line. Untuk mencegah terjadinya scale di dalam steam drum akibat adanya senyawa Ca dan Mg yang berada di permukaan maka dilakukan continous blow down dengan menginjeksikan senyawa TSP (Tri Sodium Phospat) ke dalam steam sedangkan untuk menghilangkan senyawa Si yang mengendap di dasar drum maka dilakukan

Intermitten Blow Down secara periodic, kemudian dengan adanya TSP maka PH akan meningkat untuk mengatur PH juga di injeksikan DSP (Di Sodium Phospat) untuk mengikat ion OH yang dilepaskan TSP. Steam dari WHB dan PKB pada tekanan 80 kg/cm. Steam yang keluar masih berupa saturated steam, sedangkan untuk menjadi superheated steam terlebih dahulu dilewatkan superheater alat ini dapat merubah saturated steam menjadi steam superheated namun untuk mencapai tekanan steam yang dibutuhkan maka suhu keluaran dari superheater telah melampaui kebutuhan steam di pabrik,untuk itu steam yang keluar dari alat ini akan di lewatkan melalui alat desuperheater untuk menurunkan suhu dari steam tanpa merubah tekanan steamnya,hal itu dilakukan dengan cara menyemprotkan air ke dalam steam superheated. Steam digunakan antara lain untuk heater di unit desalinasi, sedangkan untuk superheated steam digunakan untuk Turbin Compressor CO2 di unit urea. Sebagian di let down untuk menurunkan tekanannya 2

menjadi 42,5 kg/cm (Medium steam)

81



Laporan Umum

4.3. Unit Pembangkit Tenaga Listrik

Pembangkit tenaga listrik utama yang terdapat di Kaltim-2 adalah Gas Turbin Generator GE. Fuel natural gas rate panas desain : 2976 kcal/kWH. Generator ini membangkitkan listrik dengan spesifikasi sebagai berikut :  Daya : 31 MW  Tegangan : 11000V  Frekuensi : 50 Hz

Dalam keadaan darurat memakai generator yang digerakkan oleh Diesel. Listrik yang dihasilkan memiliki spesifikasi :  Daya : 0,8 MW  Tegangan : 525 V 

Frekuensi : 50 Hz

4.4. Unit Penyedia Udara Pabrik / Udara Instrument

Pada operasi normal Plant Air dan Instrument Air (PA/IA) dipasok dari kompresor udara yang berada di Unit Amonia, sedangkan untuk emergency udara diperoleh dari kompresor, tie in dari Kaltim-1 dan Kaltim-3, back up dengan N2 dari Kaltim1.

Udara ini masuk ke unit utility dibagi dalam dua line. Satu line untuk plant air, line yang lain untuk Instrument Air. Pada Instrument Air, udara dari kompresor 2

dengan tekanan 14,5 kg/cm ditampung dalam Air Receiver Tank dengan tekanan 2

8,8 kg/cm untuk memisahkan cairan yang terbawa. Selanjutnya dialirkan ke prefilter, lalu ke Dryer yang berisi activated alumina. Udara

82



Laporan Umum

dikeringkan selama mengalir ke bawah dan keluar lewat outlet check valve. Udara kering keluar lewat After Filter dan masuk ke Instrument Air Header. Setiap

Dryer akan beroperasi selama 5 menit bergantian untuk regenerasi.

Alat-alat utama yang digunakan :

1. Air Receiver

Volume 3

: 45 m

Tekanan operasi 2

: 8,8 kg/cm g

Instrument Air Dryer

Rate design

3

: 1450 Nm /jam/dryer

Dew point

0

: -40 C

Heatless (adsorbent) Type Dryer

Desiccant

: activated alumina

Waktu pengeringan : 5 menit

Waktu regenerasi

: 5 menit

2

Pressure drop dryer : 0,25 kg/cm g

4.5. Unit produksi UFC

UFC (Urea Formaldehyde Concentrate) merupakan komponen tambahan untuk memperbaiki sifat butiran urea agar tidak terjadi caking (penggumpalan) dan tidak mudah rusak. UFC ditambahkan pada lelehan urea sebelum lelehan tersebut diumpankan ke Prilling Tower. Bahan-bahan ini dihasilkan di sebuah unit terpisah di lingkungan Kaltim-2.

83



Laporan Umum

Pabrik UFC menghasilkan UFC dengan konsentrasi 85 % sebanyak 40 ton/hari dan AF (aqueous formaldehyde) melalui proses oksidasi (Namun saat ini AF tidak dihasilkan karena kurang dibutuhkan). Bahan baku yang digunakan berupa methanol dengan kadar air maksimum 2% berat, larutan urea 70% dalam air (untuk UFC).

Methanol dari Methanol Receiving Tank dialirkan ke Methanol Buffer Tank dengan pompa kemudian dipanaskan menggunakan Condensate Steam sebagai pemanas.Dari Evaporator. Uap methanol tersebut dicampurkan dengan udara 0

yang disirkulasikan oleh Blower sehingga diperoleh udara proses sekitar 50 C. Dalam pencampuran tersebut harus diperhatikan fraksi mol masing-masing uap methanol dan O2 sehingga tidak memasuki daerah ledakan. Campuran tersebut 0

dipanasi oleh uap oil (dowterm A) di Gas Heater sampai suhu 200-205 C . Campuran ini kemudian diumpankan dalam Reaktor. Reaktor dengan tipe

Multitube Fixed Bed Reactor dengan 4753 tube berisi katalis FK-2 (Fe2(MoO4)2.MoO3) dengan reaksi sebagai berikut :

CH3OH + ½O2

HCHO + H2O

Sebagian kecil dari HCHO akan teroksidasi menjadi Formic Acid, yang selanjutnya akan terurai menjadi CO dan H2O , disamping itu juga akan terbentuk sedikit Dimethyl Eter. HCHO + ½O2

HCOOH

CO +H2O

Reaksi pembentukan formaldehid sangat eksotermis, untuk menjaga kondisi temperatur yang optimum dan mengatur komposisi/formasi produk, panas reaksi diambil dari luar tube catalys oleh downterm oil. Oil akan masuk sebagai

84



Laporan Umum

pendingin dengan fase liquid jenuh, kemudian akan keluar dari reaktor dalam fase uap jenuh. Uap yang keluar akan masuk oil separator yang akan digunakan sebagai pemanas pada proses gas heater dan Tile Gas Heater. Kelebihan panas akan didinginkan dalam air cooler for oil. Selanjutnya oil yang keluar Proses Gas Heater, tail gas heater serta air cooler for oil berupa liquid jenuh masuk ke oil separator untuk dipergunakan sebagai pendingin lagi.

0

0

Gas keluar reaktor dengan suhu 280 - 300 C diturunkan suhunya menjadi 130 C 2

0

di WHB dengan steam 0,06 kg/cm g dan suhu 102 C. Gas proses keluar kemudian dimasukkan ke Urea Formaldehyde Absorber disini gas di absorbsi dengan menggunakan urea 70% yang masuk dari bagian atas absorber,laju nya sesuai dengan kebutuhan produksi yang diinginkan. Absorber ini dilengkapi dengan satu bed packing ring dari stainless stell di lower section dan sepuluh bubble cap tray di upper section. Di dalam absorber, gas formaldehyde akan bereaksi dengan urea menghasilkan urea formaldehyde dan sebagian kecil terabsorbsi oleh air. Panas reaksi yang timbul baik laten maupun sensibel harus diambil dengan menggunakan sebagian larutan hasil bawah yang sebelumnya didinginkan di cooler, kemudian dikembalikan ke lower section formaldehyde, dan yang lolos dari lower section akan diserap kembali dengan cara counter current washing dengan larutan urea di upper section gas dan tail gas akan disirkulasikan sebagai feed dan sebagian direaksikan di reaktor sebelum dibuang keluar.Absorber UF menggunakan penyerap larutan urea 70% untuk menghasilkan UF-85 dan absorber AF menggunakan penyerap air demin untuk menghasilkan AF-37.

85



Laporan Umum

4.6. Penanganan Limbah

Limbah yang dihasilkan dari proses produksi ammonia dan urea adalah:

Limbah Cair

Buangan tersebut berasal dari :

Unit utility yang berupa air yang tidak terkontaminasi dan yang terkontaminasi

Pabrik ammonia dan urea yang berupa air terkontaminasi

Mesin – mesin dan penampang pelumas yang berupa air dengan kandungan minyak sangat tinggi

Pengolahan air buangan dilakukan dalam sebuah bak yang disebut Neutralization Pond. Air buangan tersebut berupa larutan regeneran dan regenerasi resin penukar ion, buangan benfield, buangan dari penampungan asam dan basa serta dari buangan unit ammonia dan urea dengan kandungan CO2 yang tinggi. Pengolahan dilakukan dengan penambahan asam dan basa untuk netralisasi.

Kondensat – kondensat air dari berbagai proses kondensasi, Absorpsi atau scrubbing mengandung sejumlah urea, ammonia dan karbon dioksida terlarut. Kondensat – kondensat tersebut mengalir turun melalui kaki barometric dan dikumpulkan dalam tanki air ammonia. Ammonia dan CO2 terlarut dalam air tersebut dikeluarkan dengan proses desorpsi. Urea dihidrolisa terlebih dulu agar menjadi ammonia dan CO2.

Air dari tanki air – ammonia setelah mengalami pemindahan panas (pemanasan) dimasukkan ke kolom desorpsi. Dalam kolom ini bertemu langsung dengan aliran gas / uap dari hasil hidrolisa dan desorpsi tahap kedua. Aliran gas membawa NH3 dan CO2 yang terlarut, sejumlah air keluar kolom desorpsi dan mengalir ke kondensor karbamat tekanan rendah untuk selanjutnya mengikuti proses daur ulang.

2

Hidrolisa berlangsung pada tekanan 17 kg/cm abs dan dipanasi dengan steam tekanan tinggi. Uap / gas dari hidrolisa diteruskan untuk desorpsi pada kolom ke satu. Air yang keluar dari kolom hidrolisa diekspansikan dalam pemindah panas untuk diteruskan ke kolom desorpsi ke dua.

86



Laporan Umum

Pada kolom desorpsi kedua, ammonia dan CO2 sisa yang terbentuk pada hidrolisa dikeluarkan dengan menggunakan steam tekanan rendah. Uap / gas yang keluar dari kolom ini diumpankan ke kolom desorpsi pertama.

Air yang telah dibebaskan dari zat terlarut (dari desorpsi ke dua) dilewatkan pemindah panas untuk memanaskan air – ammonia yang masuk ke kolom desorpsi pertama dan seterusnya didinginkan. Air yang diperoleh diharapkan hanya mengandung 100 ppm urea dan 50 ppm ammonia.

b. Limbah Gas

Berupa gas NH3 dan CO2 yang dihasilkan dari proses kondensasi pada

Condensate Stripper di pabrik ammonia. Limbah ini dimanfaatkan kembali untuk meningkatkan efisiensi bahan baku dan mengurangi pencemaran lingkungan.

c. Limbah Padat

Debu urea yang lolos ke atmosfer dari sistem dust chamber pada unit prilling tower diminimalisir dengan menghembuskan kembali ke prilling tower dengan ejector debu.

87



Laporan Umum

BAB V

LABORATORIUM

Pabrik Pupuk Kaltim mempunyai Biro Laboratorium yang berfungsi untuk memberikan dukungan kepada Departemen Operasi dalam bentuk data hasil analisa laboratorium agar pabrik dapat beroperasi dengan lancar dan efisien. Laboratorium ini merupakan sub departemen yang berada di bawah Departemen Teknologi .

5.1 Laboratorium Pusat

Bagian ini mempunyai tugas pokok penelitian laboratorium untuk membantu pemantauan lingkungan dan penelitian.

melakukan analisa non rutin dan memecahkan problem pabrik,

5.1.1 Laboratorium Analisa Air.

Laboratorium ini bertugas secara rutin untuk melakukan :

Analisa lengkap terhadap raw water yang meliputi : distilat, raw condensat, dan air demin.

Analisa terhadap kualitas process water yang meliputi : BFW, sweet cooling water, steam condensat.

Analisa terhadap pencemaran lingkungan yang meliputi : air laut, air buangan pabrik.

88



Laporan Umum

Analisa mikrobiologi yaitu menganalisa total bakteri yang ada di sweet cooling water.

5.1.2 Laboratorium Instrumen.

Laboratorium instrumen secara rutin bertugas untuk menganalisa :

Gas bumi dari SKG Pertamina yang digunakan untuk process, kemudian menganalisa fuel gasnya.

Gas keluar dari methanator.

Kandungan logam yang terlarut dalam air process, air minum, air baku, air limbah.

Mengadakan kalibrasi, perawatan dan perbaikan instrumentasi yang dipakai di laboratorium.

5.1.3 Laboratorium Quality Control

Laboratorium quality control yang dimiliki pabrik Pupuk Kaltim ini

bertugas :

Melakukan analisa terhadap berbagai bahan kimia yang digunakan pabrik.

Secara rutin dilakukan analisa terhadap kualitas dari hasil produksi ammonia dan urea yang telah memenuhi persyaratan standar internasional (SI).

5.1.4 Laboratorium Inventory

Laboratorium ini bertugas mempersiapkan dan menstandarisasi semua keperluan reagen laboratorium kontrol maupun laboratorium pusat setiap saat. Juga bertugas menyediakan paralatan yang dibutuhkan untuk keperluan laboratorium.

89



Laporan Umum

5.1.5 Laboratorium Penelitian

Laboratorium ini bertugas baik secara rutin maupun tidak rutin untuk

menganalisa kondisi-kondisi sekitar pabrik. Analisa rutin meliputi :

Analisa debu urea di prilling tower.

Monitor cuaca yang meneliti kecepatan angin, temperatur, cuaca hujan, arah angin dan kelembaban.

Sedangkan analisa yang dilakukan secara tidak rutin yaitu :

Analisa chemical cleaning.

Analisa katalis maupun material pabrik.

Analisa scale atau deposit.

Uji kualitas benang karung atau kantong urea.

Analisa tanah, pasir atau batu-batuan.

Percobaan :

Prosedur-prosedur baru atau lama yang belum diuji.

Pengujian sifat-sifat urea.

Caking tendensi.

Caking strenght.

Laboratorium Kontrol

Laboratorium kontrol yang ada pada Pabrik Pupuk Kaltim ini bertugas

untuk :

Secara rutin setiap periode waktu tertentu sesuai dengan jadwal yang telah ditentukan mengadakan analisa pembantu proses maupun hasil produksi di pabrik utility, ammonia dan urea.

90



Laporan Umum

Secara non rutin di luar jadwal yang telah ditentukan melakukan analisa terhadap semua permintaan Departemen Operasi pada saat pabrik utility, ammonia dan urea pada kondisi tidak normal.

Melaporkan semua hasil analisa yang didapat secara langsung pada Departemen Operasi setiap waktu.

Melakukan analisa atau uji ulang terhadap hasil analisa yang meragukan.

Sebagai perbandingan ditampilkan pula kualitas standar beberapa bahan

yang terlihat dalam proses suatu pabrik pupuk yaitu :

  

NH3

: min. 99,9 % berat

H2O

: maks. 0,1 % berat

Oil : maks. 5 ppm

Gas Karbondioksida (kering) :



CO2

: min. 99,3 % volume

  





H2 : maks. 0,58 % volume N2 : maks. 0,11 % volume CO : maks. 0,01 % volume

Ar : maks. 0,01 % volume

S

: maks. 1 % volume

Urea produk :



 

N2 : min. 46,3 % berat

Biuret

: maks. 0,9 % berat

H2O

: maks. 0,3 % berat

91







N2H4

Cu

Laporan Umum

 Fe : maks. 1 ppm  NH3 : maks. 150 ppm

Demineralized water :





   

Konduktivitas : maks. 0,2 S/cm

Silika (SiO2) : maks. 0,02 ppm

Fe : maks. 0,02 ppm pH : 6 – 8 -

Cl : maks. 0,02 ppm Cu : maks. 0,003 ppm

Boiler water :





    

Konduktivitas : maks. 150 S /cm

Silika (SiO2) : maks. 2 ppm

TDS

: 300 ppm

pH : 9,5 – 10,5 3-

PO4

: 1 – 6 ppm

-

Cl : maks. 20 ppm

Fe

: maks. 0,1 ppm

: maks. 0,3 ppm : min. 0,05 ppm

Sedangkan analisa rutin yang dilakukan laboratorium kontrol setiap shift (8 jam) adalah :

Laboratorium ammonia

Laboratorium ini bertugas menganalisa :

92



Laporan Umum

Komposisi gas alam

3-

-

PH, konduktivitas, alkalinitas (ppm CaCO3), TDS, O2, SiO2, PO4 , N2H4, Cl , Fe total dan Cu Analisa reforming gas, shift gas, syn gas, dan loop gas

Larutan Benfield

Analisa pH, konduktivitas dan ammonia pada cooling water

Selain itu laboratorium ammonia juga menganalisa gas alam, seperti :

Unit primary reformer, yaitu menganalisa kandungan CO2, H2, CO, N2, CH4, dan Ar

Unit secondary reformer, yaitu menganalisa komposisi CO2, CO, H2, N2, CH4, dan Ar

Unit LTS yang perlu dianalisa komposisi CO2, CO, N2, H2, CH4, K2CO3, Ar dan konduktivitas.

Unit methanator yang dianalisa antara lain H2, N2, CH4, dan Ar

Unit Converter yang dianalisa antara lain H2, N2, CH4, dan Ar

Unit stripper yang dianalisa K2CO3, KHCO3, konduktivitas, DEA, dan kadar Fe Disamping itu juga menganalisa kandungan H2, CH4, N2, Ar, dan NH3 pada flash gas serta menganalisa kadar N2, CH4, H2, Ar dan NH3 dalam purge gas.

Laboratorium Urea

Laboratorium ini berfungsi untuk :

menganalisa kadar NH3, CO2, dan urea

93



Laporan Umum

menganalisa antara lain NH3, CO2, biuret dan urea

menganalisa komposisi NH3 dan CO2

menganalisa kadar NH3, CO2, biuret dan urea

menganalisa komposisi NH3 dan CO2

menganalisa kadar NH3 dan CO2

Sedangkan pada urea prill yang dianalisa adalah kadar H2O, biuret dan N2.

Laboratorium Utilitas

Laboratorium ini berfungsi untuk menganalisa antara lain :

-

Pada deaerator, yaitu pH, konduktivitas, alkalinitas (ppm CaCO3), TDS, O2, OH , 3-

-

SiO2, PO4 , N2H4, Cl , Fe total, NH3, dan Cu

3-

-

Pada boiler, yang dianalisa konduktivitas, TDS, SiO2, PO4 , N2H4, Cl , Fe total dan Cu.

-

Pada air demin, yang dianalisa konduktivitas, SiO2, N2H4, Cl , Fe total dan Cu.

Pada unit desalinasi terutama mixed bed polisher, yang dianalisa pH, konduktivitas, dan SiO2. Disamping itu laboratorium utilitas juga menganalisa pH dan Cl2 pada air laut inlet dan unit khlorinasi.

Selain itu analisa dew point dan moisture content dalam udara instrumen.

94



Laporan Umum

BAB VI

PENUTUP

6.1. Kesimpulan

Setelah melaksanakan praktek kerja selama dua bulan yaitu tanggal 17 Oktober – November 2012 di PT. Pupuk Kalimantan Timur , maka diambil kesimpulan :

Kapasitas produksi PT. Pupuk Kalimantan Timur , Unit Urea Kaltim-2 adalah 1725 ton/hari dengan bentuk prill.

PT. Pupuk Kalimantan Timur terletak di wilayah pantai Kotamadya Bontang, kirakira 121 km sebelah utara Samarinda, ibukota propinsi Kalimantan Timur.

Pabrik ammonia dan urea menggunakan proses Total Recycle CO2 Stripping dari Stamicarbon BV Gellen Holland.

Produksi PT. Pupuk Kalimantan Timur , Unit Urea Kaltim-2 adalah urea bentuk prill yang dapat menunjang sektor agraris yang ada di Indonesia.

6.2. Saran

Sebagai sebuah perusahaan besar disarankan untuk meningkatkan kesejahteraan dan keamanan karyawan.

Menyongsong perdagangan bebas maka penanganan limbah pabrik harus menjadi prioritas utama.

Adanya perhatian yang serius terhadap safety first pabrik karena menyangkut keselamatan pekerja dilingkungan pabrik serta lingkungan di sekitar pabrik.

95



Laporan Umum

DAFTAR PUSTAKA

Parikesit Partoputro, Ir., “Proses Pembuatan Urea”, Pusat Pendidikan dan Latihan

PT. Pupuk Kaltim, 1990.

PT. Pupuk Kalimantan Timur Final Job Description. Urea Plant K.2, The M.W Kellog Company, 1984

PT. Pupuk Kalimantan Timur Operating Instuction Manual Urea Pant K.2, The M.W Kellog Company, 1984

PT. Pupuk Kalimantan Timur, “Buku Petunjuk Operasi urea Kaltim-2”, Team

Start-Up, Bontang, Kal-tim, 1984.

PT. Pupuk Kalimantan Timur, “Process Description Ammonia Plant Kaltim-2”,

Team Start-Up, Bontang, Kal-tim, 1984.

PT. Pupuk Kalimantan Timur, “Utility / Offsite Operating Manual Kaltim-2”,


96



Laporan Umum

EVALUASI PERFORMANCE KOMPRESOR NH3 REFRIGERANT 105 J/JT

Disusun Oleh : Joko Supriyadi L2C0 09054 Supriyandi L2C0 09060

PEMBIMBING

Achmad Rois, ST.

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2012

i



Laporan Khusus

INTISARI

Tujuan dari pengerjaan tugas khusus ini adalah untuk menganaisa performance dari kompresor turbin 105-J/JT. Melalui tugas khusus ini diharapkan dapat mengetahui efisiensi dan power yang dihasilkan oleh turbin dan kompresor 105J/JT, kemudian membandingkan hasilnya dengan kondisi desain sehingga dapat diperoleh gambaran terhadap performance dari kompresor turbin 105-J/JT.

Langkah pertama yang dilakukan yaitu pengambilan data-data yang diperlukan dalam perhitungan. Data-data ini diperoleh dari data di lapangan dan di control room. Kemudian menghitung efisiensi dan power yang dihasilkan kompresor di setiap stagenya. Pengambilan data aktual pada tanggal 11 November 2012. Dari data tekanan dan suhu yang diketahui diperoleh efisiensi dan power untuk kompresor dan turbin.

Dari hasil evaluasi terhadap performance kompresor turbin 105-J/JT diperoleh kesimpulan bahwa kinerja dari kompresor turbin 105-J/JT adalah 14,96% lebih besar dibandingkan dengan performance kompresor pada kondisi design.

ii



Laporan Khusus

DAFTAR ISI

INTISARI

ii

DAFTAR ISI iii

DAFTAR TABEL

v

DAFTAR GAMBAR vi

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang.

1

1.2 Rumusan Masalah2

1.3 Tujuan

2

1.4 Manfaat

2

BAB II DASAR TEORI

2.1 Pengertian Kompresor

3

2.1.1Kompresor Sentrifugal 3

2.2 Thermodinamika Kompresi

2.2.1 Kompresi Isotermal

4

2.2.2 Kompresi adiabatik

5

2.2.3 Kompresi Politropik

5

4

2.2.4 Perubahan Temperatur 6

2.2.5 Panas Jenis Gas 7

2.3 Performance Kompresor 8

2.3.1 Efisiensi Kompresor

2.3.2 Gas Power

10

2.4 Kondisi Surge

10

8

BAB III METODOLOGI

3.1 Metode Pengambilan Data

3.2 Metode Pengolahan Data 12

12

BAB IV HASIL PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Perhitungan 17

4.2 Pembahasan

19

iii



Laporan Khusus

BAB V PENUTUP

V.1 Kesimpulan

V.2 Saran

21

21

DAFTAR PUSTAKA 23

LEMBAR PERHITUNGAN

iv



Laporan Khusus

DAFTAR TABEL

Tabel IV.1 Kondisi Operasi Kompresor 105-J

17

Tabel IV.2 Kondisi Operasi steam Turbin 105-JT

17

Tabel IV.3 Hasil Perhitungan Data Kompressor 105-J/JT

18

v



Laporan Khusus

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Hubungan Entropi vs enthalpi pada proses kompresi

8

vi



Laporan Umum

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Steam Turbin 105 J/JT merupakan salah satu alat utama dalam pembuatan ammonia P.T. Pupuk Kaltim khususnya Departemen Operasi Kaltim 2. Turbin 105 J/JT berfungsi untuk menggerakkan kompresor 105 J/JT yang fungsinya mengkompresi refrigeran ammonia untuk kebutuhan produksi ammonia. Sejak over houl pada 17 November 1992, turbin ini terus beroperasi sampai sekarang sehingga mengalami perubahan fisik dan unjuk kerja. Efisiensi turbin akan menurun sejalan dengan bertambahnya jam operasi.

Turbin merupakan salah satu rotating equipment yang bekerja secara dinamik dengan unjuk kerja tidak mencapai 100% seperti yang diidealkan walaupun turbin tersebut dalam kondisi baru sekalipun. Artinya dalam alat tersebut dapat dipastikan akan terjadi penurunan kinerja yang dalam kurun waktu tertentu akan menurun dan akan menimbulkan kerja kompresor menjadi tidak optimal.

Penurunan kinerja kompresor dapat terjadi dikarenakan hal-hal sebagai

berikut :

Kebocoran sistem kompresi

Kebocoran pada sistem kompresi dapat mengakibatkan tekanan pada bagian discharge semakin turun. Sehingga untuk mendapatkan ratio kompresi yang sama dibutuhkan energi yang lebih besar.

Impeller aus

Sudu-sudu impeller yang aus mengakibatkan kompresor tidak dapat menarik sejumlah volume gas dari luar ke dalam sistem kompresi sehingga menyebabkan volume gas pada bagian discharge menurun. 1



Laporan Khusus

Media pendingin berupa air atau refrigerant tidak berfungsi secara optimal, sehingga mengakibatkan temperatur suction stage menjadi tinggi.

Kontaminasi oli

Kualitas gas keluar tidak memenuhi standart untuk mensuplai kolom separasi udara karena terkontaminasi oli sebagai liquid compressant pada sistem.

Pelumasan yang tidak baik

Bagian-bagian kompresor yang berputar seperti impeller dan rotor akan mengalami penurunan kecepatan putar (rpm) karena sistem pelumasan yang tidak baik. Di samping itu pelumasan yang tidak baik juga mengakibatkan peningkatan suhu didalam sistem kompresi dari kalor yang terserap oleh gas akibat gesekan kerja kompresor.

Untuk itu perlu dilakukan evaluasi unjuk kerja kompresor secara berkala agar proses selalu terjaga pada kondisi yang optimal.

I.2. Rumusan Masalah

Adapun permasalahan yang dibahas disini adalah performance kompresor NH3 Refrigerant yang meliputi efisiensi politropik dan Gross Horse Power (GHP) data aktual pada tanggal 11 november 2012 dengan kondisi design.

I.3. Tujuan

Tujuan dari tugas ini adalah untuk menghitung dan membandingkan efisiensi politropik dan GHP kompresor NH3 refrigeran (105-J/JT) unit ammonia Kaltim-2 antara data design dengan data aktual tanggal 11 november 2012.

I.4. Manfaat

Dengan diketahuinya Performance dari kompresor 105 J/JT, maka dapat digunakan sebagai masukan kepada pihak Departemen Kaltim 2 pada umumnya dan Pabrik Ammonia pada khususnya dalam mengatasi masalah-masalah yang berkaitan dengan Kompresor 105 J/JT pabrik Ammonia kaltim 2.

2



Laporan Khusus

BAB II

DASAR TEORI

Pengertian Kompresor

Kompresor merupakan peralatan mekanik yang berfungsi menaikkan tekanan pada fluida gas. Dalam dunia industri, kompresor memegang peranan penting dalam pengoperasian suatu pabrik terutama pabrik yang menangani fluida gas. Untuk menghasilkan udara bertekanan dapat dilakukan dengan jalan memberikan tambahan energi dengan sudut-sudut putar ke fluida. Cara ini digunakan pada dynamic compressor, misalnya kompresor sentrifugal yang akan dibahas dalam laporan ini.

Untuk dapat bekerja suatu kompresor membutuhkan tenaga atau energi seperti motor listrik, steam turbin atau gas turbin. Pemilihan sumber tenaga ini tergantung pada keperluan operasi dan sumber energi yang tersedia sehingga kompresor dapat bekerja secara efisien dan ekonomis.

Kompresor Sentrifugal

Kompresor ini merupakan salah satu tipe dari dynamic compressor, selain kompresor aksial. Kompresor sentrifugal dewasa ini banyak digunakan dalam dunia industri untuk tujuan :

Menghasilkan aliran positif melalui suatu proses. Dalam hal ini kompresor menaikkan tekanan secara memadai untuk mengatasi jatuhnya tekanan proses yang disebabkan oleh pemipaan, bejana, dan lain-lain.

Sebagai alat untuk memaksakan aliran produk gas melalui saluran pipa.

Untuk mendapatkan gas superdingin dalam proses refrigerasi.

Adapun prinsip kerja dari kompresor sentrifugal ini adalah :

Energi yang diperoleh oleh impeller dari motor penggerak melalui shift (energi mekanik), akan diteruskan kepada gas sebagai energi kinetik, yaitu berupa kecepatan mengalir.

3



Laporan Khusus

Selanjutnya energi kinetik ini akan berubah menjadi energi tekanan pada saat gas mengalami penurunan kecepatan karena gas melalui ruangan

yang lebih besar (volute).

Untuk mendapatkan perbandingan kompresi (ratio compression) yang tinggi, kompresor satu tingkat tidak dapat digunakan karena akan mengakibatkan suhu yang tinggi pada bagian kompresor dan juga karena faktor desain yang agak rumit. Untuk itu diperlukan penggabungan beberapa kompresor yang selanjutnya disebut kompresor bertingkat. Pemakaian kompresor bertingkat akan memberikan keuntungan, diantaranya :

Dapat menghindari temperatur yang terlalu tinggi pada discharge dari kompresor.

Dapat mengurangi kompresi rasio yang lebih tinggi.

Penghematan energi karena adanya intercooling.

Thermodinamika Kompresi

Proses yang terjadi selama pengkompresian gas terbagi dalam tiga kondisi yaitu kondisi isothermal, adiabatik, dan politropik dimana masing-masing kondisi memiliki karakteristik yang berbeda-beda.

Kompresi isotermal

Energi mekanik yang diterima oleh gas akan berubah menjadi energi panas sehingga temperatur akan naik jika tekanan semakin tinggi. Jika dalam proses tersebut dilengkapi dengan sistem pengambil kalor maka tempeatur dapat dijaga konstan atau proses berjalan isothermal (tempertur tetap).

Adapun hubungan antara tekanan (P) dan volume (V) adalah sbb: P V = R T

Dimana :

P = Tekanan Absolut, atm V = Volume, liter

T = Tempertur , kelvin

4



Laporan Khusus

R = Konstanta gas, atm liter/mol K (Smith, Van Nesh, 6th)

Sehingga untuk temperatur yang tetap dan R merupakan suatu konstanta maka persamaannya menjadi :

P V = konstan

Kompresi Adiabatik

Jika suatu sistem kompresi gas dilengkapi dengan isolator yang berfungsi untuk menghindari panas yang masuk maupun yang keluar sistem maka sistem proses seperti ini disebut proses adiabatik. Hubungan antara tekanan(P) dan

k

volume (V) dalam proses ini adalah : P (V) = konstan

Dengan k = Cp/Cv

Dimana :

k

= perbandingan panas jenis gas

Cp

= koefisien panas pada tekanan tetap, kal/gmol C

Cv

= koefisien panas pada volume tetap, kal/gmol C

0

0

(Lapina, 1982)

Kompresi Politropik

Kompresi yang terjadi pada kompresi sesungguhnya bukanlah proses isothermal karena selama proses terjadi kenaikan temperatur dan juga bukan proses adiabatik karena ada panas yang hilang selama proses kompresi. Jadi yang terjadi dalam proses kompresi adalah proses politropik hubungan antara tekanan

n

(p) dan volume(v) adalah : P (V) = konstan

Dimana : n adalah indeks politropik

(Lapina, 1982)

5



(k-1)/(m.k)

Laporan Khusus

2.2.4 Perubahan temperatur

Pada waktu kompresi, temperatur gas dapat berubah tergantung pada jenis proses yang dialami. Untuk masing-masing proses, hubungan antara temperatur dan tekanan adalah sebagai berikut :

Proses Isothermal

Dalam proses ini temperatur dijaga tetap sehingga tidak berubah

Proses Adiabatik

Dalam proses adabiatis tidak ada panas yang dibuang keluar dari silinder ataupun masuk silinder, sehingga seluruh kerja mekanis yang keluar dari kompresor dalam proses adiabatis dapat diperoleh secara teoritis sebagai

berikut :

Td = Ts * (Pd/Ps)

Dimana :

Td = temperatur Absolut gas keluar kompresor, K Ts = temperatur Absolut gas masuk kompresor, K m = jumlah tingkat kompresi

Untuk m > 1, rumus tersebut mencakup proses pendinginan pada pendingin antara (intercooler), sehingga proses kompresi keseluruhan dari Ps menjadi Pd bukan proses adiabatik murni. Dengan kompresor, tekanan keluar Pd dapat dicapai dengan satu tingkat kompresi (pada kompresor single stage). Misalnya pada kompresor reciprocating, untuk kompresor satu tingkat digunakan satu silinder dan untuk kompresi satu tingkat banyak digunakan beberapa silinder. Kompresor bertingkat digunakan untuk memperoleh perbandingan tekanan Pd/Ps yang tinggi. Kompresi dengan perbandingan kompresi yang besar jika hanya dilakukan dengan satu tingkat akan kurang efektif karena efisiensi volumeriknya menjadi rendah. Namun jika jumlah tingkat terlalu banyak, kerugian gesek menjadi terlalu besar dan harga kompresor menjadi mahal.

(Lapina, 1982)

Proses Politropik

6



Laporan Khusus

Jika selama proses kompresi udara didinginkan, misalnya dengan memakai air pendingin untuk silinder, maka sebagian panas yang timbul akan dikeluarkan. Untuk menghitung temperatur kompresi digunakan persamaan seperti halnya persamaan untuk adiabatik. Temperatur pada kompresor yang sesungguhnya, tergantung pada ukuran serta jenisnya dan biasanya diusahakan serendahrendahnya.

2.2.5 Panas Jenis Gas

Panas jenis suatu gas juga didefinisikan sebagai jumlah panas yang diperlukan 0

untuk menaikkan temperatur 1 gram gas tersebut sebesar 1 C, seperti pada zat-zat yang lain. Namun ada dua macam panas jenis, yaitu :

Panas Jenis Pada Tekanan Konstan

Jika suatu gas dipanaskan atau didinginkan pada tekanan tetap, maka volumenya akan membesar atau mengecil lebih banyak daripada zat cair atau zat padat. Panas jenis ini biasanya diberi lambang Cp.

Panas Jenis Pada Volume Konstan

Jika 1 kg gas ditempatkan didalam sebuah bejana tertutup lalu dipanaskan tanpa dapat berkembang, maka tekanan dan temperaturnya akan naik. Jumlah panas 0

yang diperlukan untuk menaikkan 1 kg gas ini sebesar 1 C dalam keadaan demikian disebut panas jenis pada volume konstan. Panas jenis ini diberi lambang Cv.

Rasio Panas Jenis

Jika kedua jenis panas tersebut diatas diperbandingkan terlihat bahwa panas jenis pada tekanan konstan harganya lebih besar daripada panas jenis pada volume konstan. Hal ini terjadi karena selain dipakai untuk menaikkan temperatur, sebagian panas yang diberikan dalam pemanasan pada tekanan konstan dipakai juga untu melakukan kerja pada waktu gas mengembang. Perbandingan antara kedua panas jenis ini biasa disebut rasio panas jenis yang diberi lambang k. Jadi k = Cp/Cv. Rasio ini mempunyai peranan penting dalam perhitungan gas.

7



Laporan Khusus

Performace kompresor

Unjuk kerja suatu kompresor dapat dilihat dari banyak aspek. Secara umum yang banyak digunakan untuk memperlihatkan unjuk kerja suatu kompresor adalah efisiensi dan kebutuhan power untuk melaksanakan unjuk kerja yang diinginkan.

Efisiensi Kompresor

Ada dua jenis efisiensi yang dapat digunakan untuk melihat unjuk kerja kompresor yaitu :

Efisiensi adiabatic

Efisiensi adiabatic dapat didefinisikan sebagai perbandingan perubahan entalpi

gas pada proses kompresi secara adiabatic dengan perubahan entalphi yang sesungguhnya terjadi ketika gas dikompresi. Fenomena ini dapat digambarkan sebagai berikut:

2

2'

H

P2

H

(

H)s

P1

S

S

Gambar 2.1 Hubungan Entropi Vs Entalphi Pada Proses Kompresi (Smith, Van Nesh, 2001)

Sehingga efisiensi adiabatic dapat di rumuskan :

a  (H)s (Smith, Van Nesh, 2001)

H

Namun efisiensi adiabatic jarang digunakan karena nilai efisiensinya bergantung pada pressure rasio sehingga sulit untuk dijadikan perbandingan.

Efisiensi politropik

8



Laporan Khusus

Efisiensi politropik dapat didefinisikan sebagai kerja yang diserap oleh gas untuk menaikkan tekanan dibagi dengan kerja yang diberikan kepada gas melalui kompresor. Kerja yang diserap oleh gas untuk menaikkan tekanan biasa disebut dengan Politropik head (Hp). Dimana,



Hp  v dP (Lapina, 1982)

Pada proses kompresi politropik berlaku hubungan

n

n

Pv = constant = C sehingga,

v C jadi persamaan Hp dapat ditulis :

P1/n

Hp  

C dP

P1/n

Dari hasil integrasi ini diperoleh nilai Hp pada gas ideal adalah,

Hp  R x T1 x n

x ( rp(n -1)/n 1) (Lapina, 1982)

(n 1)

Dimana :

R = Konstanta gas ideal T1= Temperatur suction gas rp = rasio tekanan

Sementara kerja yang diberikan terhadap gas didefinisikan sebagai perubahan entalpi gas selama di kompresi.

W = H = Cp (T2 – T1) (Smith, Van Nesh, 2001) Dengan menggabungkan persamaan ini dengan hubungan politropik,

T  P



(n -1)/n

2





2

T 

P 

1

 1



Maka didapat nilai W adalah,

W  R x T1 x

k

x ( rp(n -1)/n 1)

(k -1)

Sehingga efisiensi politropik dapat dirumuskan,

p 

Hp W

9



Laporan Khusus

RT x

n

x ( rp(n -1)/n 1)

1

(n -1)

p 

Sehingga,

RT x

k

x ( rp(n -1)/n

1)

1

(k -1)

p n

x (k - 1) dengan, (Lapina, 1982)

(n - 1)

k

T2 = Temperatur gas setelah di kompresi k = Rasio panas laten

2.3.2 GP ( Gas Power )

GP adalah kebutuhan kerja minimum kompresor untuk melakukan unjuk kerja yang diingankan. GP dirumuskan sebagai :

GP  AG x Hp

3600 x 101,972 x p

Dimana :

AG = Aliran massa gas, kg/jam

GP = Gas Power (KW)

2.4 Kondisi Surge

Kondisi surge adalah sebagai batas bawah dari daerah kerja kompresor sentrifugal. Gradient tekanan dalam arah berlawanan ( Adverse pressure gradients

) pada kompresor dalam keadaan normal diatasi dengan momentum dari fluida. Tetapi pada lapisan batas selalu terjadi penurunan energi (efisiensi) relative terhadap aliran utama (main stream), hal ini juga kehilangan momentum (pada lapisan batas). Karena bukan energi yang diberikan pada lapisan batas ini, maka ada kecenderungan lapisan batas untuk menebal dan terjadi arus balik (local reserve flow). Proses ini dapat terjadi sampai ada pelepasan total (separated flow). Hal ini sering terjadi pada impeller dengan sudut radiasi yang berkecepatan tinggi, juga sering terjadi pada difusor. Kondisi ini menyebabkan penurunan efisiensi dan stabilitas aliran pada kompresor. Pengurangan energi lebih lanjut dapat mengakibatkan arus balik total (total reserve flow). Ini mengakibatkan gradient

10



Laporan Khusus

tekanan balik (adserve pressure flow) pulih kembali. Demikian terjadi terus menerus dengan frekuensi tetap selama kompresor berjalan, bila tidak ada tindakan perbaikan. Pengoperasian kompresor dibawah kondisi pada kurva unjuk kerja kompresor dapat mengakibatkan penurunan efisiensi dan tekanan yang dihasilkan. Tetapi yang terpenting adalah timbulnya getaran yang sedemikian kuatnya yang seringkali dapat mengakibatkan kompresor rusak, terutama pada kompresor dengan kecepatan tinggi.

11



Laporan Khusus

BAB III

METODOLOGI

Metode Pengambilan Data

Dalam penyusunan Tugas Khusus ini, data yang digunakan meliputi data

primer dan data sekunder.

Data Primer

Merupakan data yang diperoleh dari pengamatan dan pengukuran besaran

operasi alat yang bersangkutan secara langsung di lapangan dan juga data spesifikasi rancangan (design) alat yang dievaluasi. Frekuensi pengambilan data sebanyak satu kali, yaitu pada tanggal 11 November 2012, karena pada tanggal tersebut kondisi pabrik stabil dengan rate 100%.

Data-data primer tersebut adalah :

Tekanan kompresor per stage pada bagian suction dan discharge.

Temperatur kompresor per stage pada bagian suction dan discharge.

Flow suction per stage kompresor NH3 refrigeran .

Data-data primer tersebut terdapat dalam Logsheet Control Room dan Logsheet

Field untuk actual dan Mechanical Catalog untuk data design.

Data Sekunder

Merupakan data yang diperoleh dari studi literatur umum maupun dari unit

ammonia kaltim 2. Data-data sekunder tersebut adalah :

Berat molekul (BM)

Tekanan Kritis (Pc)

Temperatur Kritis (Tc)

Specific Heat (Cp)

Compressibility (Z)

Tetapan Gas.

Metode Pengolahan Data

12



Laporan Khusus

Data yang didapat perlu diolah untuk penghitungan Evaluasi Unjuk kerja Kompresor NH3 Refrigeran unit ammonia kaltim 2. Data-data tersebut diolah melalui langkah-langkah perhitungan sebagai berikut :

Menghitung Property gas pada masing - masing stage

Properti gas yang dibutuhkan dalam perhitungan kompresor adalah:

Panas jenis campuran gas (Cpmix)

Berat molekul campuran (BM mix)

Rasio Panas jenis rata-rata (kavg)

Factor kompresibilitas rata-rata (Zavg)

Perhitungan dilakukan dengan tahapan sebagai berikut :

1) Menghitung komposisi umpan masuk masing-masing stage dengan menggunakan asumsi: Kondisi masuk kompresor NH3 refrigerant 100% NH3

Tekanan dan temperatur stage pertama menggunakan data campuran 2 suction pada LP case

Menghitung Cp campuran gas suction dan discharge

Cp mix = Σ Cpi Yi

menghitung berat molekul campuran

BM mix = Σ BMi Yi

Menghitung k suction dan discharge

k Cp mix

Cpmix - R

Dengan R = konstanta gas ideal

(Van Ness, 1971)

5) 

Menghitung kavg

k suction  k discharge

kavg

2

6)

Menghitung factor kompresibilitas suction dan discharge

Z 1 -( 4,934 x h )

(1 - h)

Tr1,5 (1  h)

Dengan

13



Laporan Khusus

h  0,0867 x Pr

Z x Tr

Pr  P

Pc

Tr  T

Tc

Dimana :

Pc = Tekanan kritis campuran gas

Tc = Temperatur kritis campuran gas

(Van Ness, 1971) Atau dengan memplotkan pada grafik Compressibility chart for low to high values of reduced pressure.(McGraw-Hill, 1954)

7) 

Menghitung Zavg

Z suction  Z discharge

Zavg

2

Menghitung Unjuk kerja kompresor

Perhitungan unjuk kerja kompresor dilakukan dengan langkah sebagai berikut:

a. Menghitung Ratio kompresi

Besaran ini merupakan perbandingan antara tekanan gas keluar kompresor (pressure discharge) dengan tekanan gas sebelum masuk kompresor (suction pressure), sehingga persamaannya adalah :

rp 

Pd

Ps

Dimana :

rp = rasio kompresi

Pd = tekanan discharge (absolut), atm

Ps = tekanan suction (absolute), atm

(Lapina, 1982)

b. Menghitung Ratio Temperatur

Rasio temperatur adalah perbandingan antara temperatur discharge dengan temperatur suction atau dalam persamaan sebagai berikut :

14



Laporan Khusus

rt  Td

Ts

Dimana :

rt = Rasio Temperatur

Td = Temperatur discharge, Kelvin

Ts = Temperatur suction, Kelvin

(Lapina, 1982)

c. Menghitung Indeks Politropik

adalah konstanta yang menunjukkan sejauh mana tekanan gas dapat mencapai tekanan dischargenya pada saat pengkompresian

n ln rp

(ln rp - ln rt)

dengan n = indeks politropik

(Lapina,1982)

d. Menghitung Effisiensi Politropik

Adalah effisiensi yang ditunjukkan oleh unjuk kerja suatu kompresor, merupakan perbandingan daya kompresor dengan daya yang diberikan turbin untuk menggerakkan porosnya, dapat dirumuskan dalam bentuk persamaan :

p n

x (k 1)

(n 1)

k

ηp = n/ (n-1) x (k-1)/k

dengan ηp adalah effisiensi politropik

(Lapina,1982)

e. Menghitung Polytripic Head

Adalah energi mekanik yang dimiliki gas tiap satuan beratnya, dirumuskan dalam persamaan berikut : Hp  Zavg x (

847,83 ) x Tsuction x n

x ( rp(n -1)/n 1)

BMmix (n 1)

Dimana :

Hp = politropik head, m

15



Laporan Khusus

f.

Menghitung Gas Horse Power (GHP)

Besaran ini menunjukkan seberapa besar daya yang dibutuhkan

untuk memenuhi unjuk kerja dari kompresor.

GP  AG x Hp

3600 x 101,972 x p

Dimana :

AG = Aliran massa gas, kg/jam

GHP = Gas Horse Power (KW)

(Lapina,1982)

16



Laporan Khusus

BAB IV

HASIL PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

Hasil Perhitungan

Kondisi operasi Kompresor NH3 Refrigerant 105-J/JT pada tanggal 11 November 2012 adalah seperti ditunjukkan pada tabel-tabel

dibawah ini :

Tabel IV.1 Kondisi Operasi Kompresor 105-J/JT

Kompresor

LP Case

1st Stage HPC

2nd stage HPC

Temperatur (0C) Tekanan (kPa) Temperatur (0C) Tekanan (kPa) Temperatur (0C) Tekanan (kPa)

Temperatur (0C) Tekanan (kPa)

Design Suction -33 4

-17,8 210

17,2 430

34,4 880

Discharge -

69 450

83,8 900

92,7 1640

Aktual Suction -32 18

-10 100

12 430

35 740

discharge -

69 350

80 750

96 1520

Tabel IV.2 Kondisi Operasi Steam Turbin 105-J/JT

Steam Turbin

Design

Actual

0

Temperatur ( C)

Tekanan (kPa) 0

Temperatur ( C)

Tekanan (kPa)

Suction

390

4100

398

4200

Discharge

50

10,13

46

8,53

17



Laporan Khusus

Tabel IV.3 Hasil Perhitungan Data Kompresor 105-J/JT

LPC Case 1st stage HPC 2nd stage HPC Total Steam

Efisiensi Shaft power

Efisiensi Shaft power Efisiensi Shaft power Performance Shaft power Efisiensi Shaft power

(%) (KW) (%)

(KW) (%) (KW) (%) (KW) (%) (KW)

Design 55,59 3510,79 81,91

3077,98 81,08 1185,64 77,28 7774,41 73,56

10060

Aktual 96,65 3671,12 66,48

3467,70 90,10 1291,82

92,24 8430,64 61,51 9140

18



Laporan Khusus

Pembahasan

Dari tabel IV.3 dapat dilihat bahwa efisiensi politropik yang didapatkan berbeda dibandingkan dengan kondisi desain. Efisiensi politropik dari kompresor 105-J yakni pada stage LPC yaitu 96,65% (design 55,59%); stage 1 HPC yaitu 66,48% (design 81,91%); dan stage 2 HPC yaitu 90,10% (design 81,08%). Penurunan efisiensi pada kondisi stage 1 HPC terjadi karena sesuai dengan lamanya waktu pemakaian. Semakin lama waktu pemakaian, unjuk kerja suatu alat akan mengalami penurunan. Karakteristik yang paling penting dalam menganalisa unjuk kerja suatu kompresor adalah efisiensi politropiknya. Karena efisiensi politropik menunjukkan seberapa besar daya yang diperlukan untuk menggerakkan porosnya. Besar kecilnya efisiensi politropik sangat tergantung pada rasio kompresi (perbandingan antara tekanan discharge dengan tekanan suction) dan rasio temperatur (perbandingan antara temperatur discharge dengan temperatur suction). Dimana efisiensi politropik sebanding dengan rasio kompresi, semakin besar rasio kompresi maka efisiensi yang dihasilkan juga akan semakin besar. Namun efisiensi ini akan berbanding terbalik dengan rasio temperatur, hal ini dapat disebabkan karena apabila semakin besar harga rasio temperatur berarti semakin banyak energi yang dipakai untuk menaikkan suhu, bukan untuk menaikkan tekanan. Sehingga hal ini akan menurunkan harga efisiensi politropik. Namun secara umum, performance kompresor masih dalam keadaan baik.

Sedangkan pada stage LPC dan stage 2 HPC, efisiensinya lebih besar dibandingkan dengan efisiensi design. Hal ini sesuai dengan teori hubungan efisiensi dengan rasio kompresi dan rasio temperatur seperti yang telah dijelaskan diatas. Jika dilihat dari data suction dan discharge antara data aktual dengan design, pada data aktual kedua stage memiliki rasio kompresi yang lebih besar dibandingkan dengan data design. Sehingga efisiensi yang dihasilkan menjadi lebih besar dibandingkan dengan design. Selain itu hal ini juga bisa disebabkan karena adanya kesalahan indikasi pencatat di lapangan, sehingga perlu adanya dilakukan kalibrasi.

19



Laporan Khusus

Efisiensi steam turbin 105JT dengan data aktual didapatkan sebesar 61,51% lebih kecil dari kondisi design yakni 73,56%. Faktor penyebab adanya penurunan daya dan efisiensi ini bisa dimungkinkan karena beberapa hal, yaitu :

Adanya keausan pada labyrinth seal sehingga dapat menyebabkan terjadinya kebocoran uap.

Kotoran pada permukaan blade dan nozzle berupa endapan karbon yang dapat menghambat laju massa uap yang masuk.

Penurunan kinerja dari isolator termal luar pada bagian dinding casing turbin yang memiliki pengaruh cukup besar dalam meminimalisir panas uap yang keluar.

Selain faktor-faktor di atas, kalibrasi dan pembacaan alat sensor tekanan

dan temperatur juga berpengaruh pada pengolahan data.

20



Laporan Khusus

BAB V

PENUTUP

Kesimpulan

Berdasarkan hasil pengamatan dan perhitungan, maka dapat diambil

kesimpulan bahwa :

Efisiensi politropik untuk kompresor 105 J pada stage LP case yaitu 96,65%, stage 1 HPC 66,48%, dan stage 2 HPC yaitu 90,10% dan untuk efisiensi turbin yaitu 61,51%

Daya yang dihasilkan oleh turbin 105 JT yaitu 9140 kW dan kebutuhan daya kompresor 101 J yaitu 8430,64 kW.

Dibandingkan efisiensi kompresor turbin 105 J/JT pada stage pertama HPC kondisi design, efisiensi aktualnya mengalami penurunan. Hal ini disebabkan oleh :

Pada turbin 105 JT diakibatkan adanya keausan pada labyrint seal,

kotoran pada permukaan noozle dan blade,

serta penurunan kinerja dari isolator.

Saran

Ada beberapa saran untuk pengamatan evaluasi kompresor turbin ini :

Perlu adanya evaluasi performance kompresor secara berkala.

Jika memungkinkan overhaul pada kompresor untuk memeriksa kondisi internal seperti impeller dan overhaul pada turbin untuk memeriksa adanya keausan pada labyrint seal, kotoran pada permukaan noozle dan blade, serta penurunan kinerja dari isolator.

Melakukan kalibrasi ulang untuk tekanan discharge resirkulator agar data yang didapat lebih akurat.

Perlu ditambahkan alat ukur untuk jumlah steam yang masuk turbin. Sehingga bisa diketahui jumlah steam yang dibutuhkan untuk menghitung

21



Laporan Khusus

power yang dihasilkan oleh turbin tersebut. Sehingga perhitungan yang

dilakukan lebih akurat.

22



Laporan Khusus

DAFTAR PUSTAKA

Lapina, Ronald P., “Manual for Estimating Centrifugal Compressor Perfomance”,

Process Compressor Tecnology, Vol 1, Houston, Texas, USA, 1982.

th

Perry, R.H., “ Perry’s Chemical Engineers Handbook “, 6 ed., Mc. Graw Hill, Singapore, 1986.

PT. Pupuk Kalimantan Timur, “Mechanical Catalog Unit 02 Ammonia”, vol.13, M.W.Kellogg CO., Kobe Steel, Ltd., Bontang, Kal-Tim, 1984.

PT. Pupuk Kalimantan Timur, “Process Description Ammonia Plant Kaltim-2”,


Smith, J.M, Van Ness, H.C, Abbot, M.M., “Introduction to Chemical Engineering th

Thermodynamic”, 6 ed, Mc Graw Hill Book Co, Singapore, 2001.

23



= -21 0C :

Dengan data sebagai berikut :

Tc = 405,7 K Pc = 11280 kPa A = 3,578 B = 3.020 x10

-3

Laporan Khusus

Lampiran Perhitungan

Perhitungan Kompresor NH3 Refrigerant 105 J/JT

Menghitung komposisi NH3 refrigerant umpan dan BM campuran masing-masing stage Y NH3 = 100% asumsi

BM NH3

th

= 17,031 (Smith Vannes, 6 )

Menghitung kapasitas panas campuran gas suction dan discharge

Cp masing-masing gas pada berbagai temperatur dapat dihitung dengan persamaan :

BM = 17,031

D = -0,186 x 10

5

th

(Smith Vannes, 6 )

Contoh perhitungan Cp masing-masing komponen pada suction stage 1 data aktual

11 november 2012.

T suction

= 252,15 K

Cp ammonia

Cp = 33,646 J/mol K

Perhitungan yang sama dilakukan untuk setiap stage, sehingga diperoleh hasil sebagai berikut :

Design Aktual (11 november 2012)

Stage

Suction

Discharge Suction Discharge

(J/mol K)

(J/mol K) (J/mol K) (J/mol K)

1 33,449

37,017 33,646 37,017

2 35,203

37,496 35,005 37,375

3 35,835

37,778 35,856 37,881

24



Laporan Khusus

c.

Menghitung harga Kavg dan Zavg

Z diperoleh dengan memplotkan data Pr dan Tr pada tabel data Z, dengan data Pc dan Tc masing-masing komponen adalah sebagai berikut :

Komponen Tc (K) Pc (bar)

Ammonia 405,7 112,8

Dengan Pc dan Tc yang digunakan Pc dan Tc campuran dengan persamaan yang sama dengan perhitungan Bm campuran

Contoh perhitungan untuk stage 1 data tanggal 11 november 2012

P suction

= 1 bar

P discharge = 3,5 bar

T suction = 252,15 K T discharge = 342,15 K Cp suction = 33,646

J/mol K Cp discharge = 37,017 J/mol K

25



Laporan Khusus

Dengan menggunakan grafik didapat :

Zs = 0,990 Zd = 0,990

Perhitungan yang sama dilakukan untuk setiap stage sehingga diperoleh hasil data tanggal 11 november 2012 :

Stage

Design Aktual (11 november 2012)

Kavg

Zavg

Kavg Zavg

1 1,310215

0,990 1,308925 0,990

2 1,297046

0,978 1,298790 0,968

3 1,292138

0,968 1,291527 0,952

Menghitung efisiensi kompresor dan BHP kompresor Perhitungan dilakukan dengan persamaan-persamaan berikut :

Menghitung konstanta politropik :

Sehingga didapatkan efisiensi politropik :

Menghitung head politropik :

Menghitung gas horse power :

Contoh perhitungan untuk stage 1 dengan data aktual tanggal 11 november 2012

P suction = 1 bar P discharge = 3,5 bar T suction = 252,15 K

T discharge = 342,15 K

26



Laporan Khusus

Kavg = 1,3089

Zavg = 0,990 BM NH3 = 17,031 g/mol

m = 40.296,56 kg/jam

Mechanical loss

Mech. loss = 0,75 (GHP)

= 0,75 x (

)0,4 = 19,9452 KW

0,4

Sehingga didapatkan Brake Horse Power sebesar :

BHP = GHP + mech. Loss

= + 19,9542

= 3671,1170 KW

Perhitungan yang sama dilakukan untuk semua stage dengan hasil sebagai berikut :

Design

Stage rp rt Efisiensi Hp (kj/kg) GHP (KW) BHP(KW)

(%)

1 2,1428 1,063 55,59 186,09 3491,19 3510,79

2 2,0930 1,340 81,91 208,67 3059,39 3077,98

3 1,8636 1,229

81,08 183,84 1172,55 1185,64

Total 578,6 7723,13 7774,41

27



Laporan Khusus

Aktual (11 november 2012)

Stage rp rt Efisiensi Hp (kj/kg) GHP (KW) BHP

(%)

(KW)

1 3,500 1,360 96,65 315,26 3651,16 3671,12

2 1,860 1,238 66,48 171,73 3448,20 3467,70

3 2,054 1,198 90,1 213,52 1278,71 1291,82

Total 700,51 8378,07 8430,64

2. Perhitungan untuk efisiensi steam turbin 105 J/JT

T in

= 663,15 K exh steam PI-8513 = 76,2mmHg P in (PI-8510) = 4100 kPa

TI =323,15 K m

= 46,436 ton/jam

= 46.436 kg/jam

Dari Smith Vannes,

 untuk Pin=4100 kPa dan Tin=663,15K didapat:

H1 = 3190,16 kj/kg

S1 = 6,7239 kj/kg K

 untuk exh steam

PI

=

76,2 mmHg = 10,13 kPa

S liq

= 0,6518 kj/kg K H liq = 191,832 kj/kg S vap = 8,1495 kj/kg K H vap = 2584,8 kj/kg

’

S2

= S1 = 6,7239 kj/kg K

Steam pada P = 10,13 kPa dalam fasa saturated

M = S ; Xv = X2’

’

S2

L

’

V

L

= S2 + X2 (S2 - S2 )

6,7239 ’

= 0,6518 + X2 (8,1495-0,6518)

’

X2

= 0,8099

Perhitungan Enthalpy

’

H2

L

’

v

L

= H2 + X2 (H2 - H2 )

’

H2

= 191,832 + 0,8099 (2584,8-191,832)

= 2129,8967 kj/kg

28



Laporan Khusus

(∆H)s ’

= H2 –H1 = 2129,8967 – 3190,16

= -1060,2633 kj/kg Ws = -10060 KW (- menandakan kalau diciptakan)

36.216.000 kj/jam Ws = m x ∆H m x (H2 – H1)

∆H

= H2 – H1

= -779,9122 kj/kg Sehingga diperoleh efisiensi :

Perhitungan efisiensi steam untuk data aktual menggunakan perhitungan yang sama dan hasilnya adalah :

Steam

Efisiensi (%)

Shaft power (KW)

Design 73,56

10060

Aktual 61,51

9140

Sehingga kesimpulan dari hasil perhitungan adalah sebagai berikut :

Stage Item Satuan Design Aktual

LPC T in 0

C

-25,4 -21

T out

C

0

69 69

P in kPa 210 450

P out kPa 100 350

(efisiensi politropik) % 55,59 96,65

BHP (power) KW 3510,79 3671,12

st

1 HPC T in 0

C

17,2 12

T out 0

C

83,8 80

P in kPa 210 100

P out kPa 450 350

29



Laporan Khusus


BHP (power) KW 3077,98 3467,70

nd

2

HPC

T in

C

0

34,4 35

T out

0

C

92,7 96

P in kPa 880 740

P out kPa 1640 1520


BHP (power) KW 1185,64 1291,82

30



LAPORAN KERJA PRAKTEK DEPARTEMEN OPERASI KALTIM - 2. PT. PUPUK KALTIM, Tbk

Recommend Documents