3_Industri Proses Amonia-Urea

5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea

1/39

INDUSTRI PROSES BERBASIS

Nitrogen

INDUSTRI AMONIA DAN UREA


2/39

Jenis Organic Feedstocksdan Penggunaan Amonia:

1. Industri Amonia


3/39

Proses Produksi Amonia:a. Bahan baku: gas alam, udara, dan uap air

b. Produk:- Amonia cair (NH3: min. 99%b, H2O: min. 0,5%b)- gas CO2(kadar CO2: min. 98,5%v)

c. Proses produksi dari gas alam:

Terdiri dari 6 tahapan proses, yaitu:c.1. Tahap pemurnian gas bumic.2. Tahap pembuatan gas sintesis (sin-gas)c.3. Tahap pemurnian gas sintesis

c.4. Tahap sintesis amoniac.5. Tahap pemurnian dan refrijerasi amoniac.6. Tahap recovery hidrogen


4/39

Tahap pemurnian gas bumi- Tujuan: memisahkan pengotor berupa debu,

tetes cairan, senyawa Hg dan senyawasulfur dari gas bumi (komponen yangdiinginkan adalah metan, CH4)

- Pemisahan debu/partikel halus dan tetescairan (berupa air dan HC berat, hidrokarbon

jenuh dengan C>5) dilakukan di dalam KOdrum dengan prinsip pemisahan secaraotomatis dan kontrol permukaan.


5/39

Tahap pemurnian gas bumi - lanjutan- Hg dipisahkan di dalam mercury guard

chamber dengan prinsip adsorpsi.Adsorben: sulfur yang di-impregnasi-kan pada

permukaan karbon.Reaksi: Hg + S HgS

- Pemisahan sulfur (sulfur merupakan racunkatalis, terutama di primary reformer),dilakukan 2 tahap:

Tahap 1: Hidrogenolisis-katalitik terhadaporganic sulfur (katalis: Co-Mo oxide)

R-SH + H2H2S + R-H

Tahap 2: Adsorbsi dengan pellet ZnO (untukpenyempurnaan tahap 1)

H2S + ZnO

ZnS + H2O


6/39

Knock Out drum

Adsorpsi


7/39

Pemisahan Uap Air (water vapor) dengan TEG


8/39

Tahap pembuatan gas sintesis (gas H2dan CO)- Terdiri dari 2 tahap proses:

Tahap 1: Reformasi gas bumiReformasi: reaksi antara senyawahidrokarbon dengan uap air untukmenghasilkan gas sintesis.

CH4+ H2O CO + 3H2(fasa gas, endotermis)Jenis: Primary & Secondary ReformingKatalis: nikel

Tahap 2: Konversi CO menjadi CO2Sering dikenal sebagaisteam shiftconversionReaksi:

CO + H2O CO2+ H2(fasa gas, eksotermis)


9/39

Tahap pemurnian gas sintesis- Terdiri dari 2 tahap proses:

Fungsi: memisahkan gas CO2dari gas H2

Dilakukan melalui 2 tahap/cara:Tahap 1: Absorpsi gas CO dan CO2Pengabsorps: larutan garam (contoh:benfield)Setelah dilucuti dari larutan

pengabsorp, CO2dikirim ke pabrikurea

Tahap 2: Pengubahan CO2menjadi CH4(metanasi)Sebagai penyempurna tahap 1Jenis reaksi: hidrogenolisis katalitikReaksi (fasa gas, katalis: nikel oksida)CO2+ 4H2CH4+ 2H2O

CO + 3H2CH4+ H2O


10/39

Absorpsi gas CO dan CO2

CO2(g)+H2O(l) +K2CO3(l) 2KHCO3(l)


11/39


12/39

Tahap sintesis amonia- Fungsi:

Membuat gas NH3dari N2dan H2- Reaktor: ammonia conventer- Proses: proses Heber-Bosch, merupakan

reaksi katalitik fasa gas dengan katalis berupapromoted iron

- Kondisi reaksi:Temperatur sekitar 400 500oCTekanan sekitar 14 15 MPaKonversi sekitar 10 20%(rata-rata 14%)

- Reaksi:N2+ 3H2 2NH3 H=-92,4 kJ mol-1

Reaksi pada fasa gas, eksotermis, dan dalamkesetimbangan (harus diperhatikan prinsip-

prinsip Le Chetalier)


13/39

Tahap sintesis amonia - lanjutan- Konstanta kesetimbangan:

Nilai Keqpada berbagai temperatur:

3

22

23

HN

NHKeq

Temperature (oC) Keq

25 6,4 x 102

200 4,4 x 10-1

300 4,3 x 10-3400 1,6 x 10-4

500 1,5 x 10-5


14/39

Prosentase Perolehan Amonia pada berbagai NilaiTekanan dan Temperatur


15/39

N2and H2at450oC and 200 atmover iron catalyst

Liquefaction ofNH3(b.p -33

oC)


16/39

Tahap pemurnian dan refrijerasi amonia

- Fungsi: memisahkan gas-gas reaktan yangtidak bereaksi pada tahap sintesis danmengubah gas amonia menjadiamonia cair

- Refrijeran yang dipakai pada tahap refrijerasi:

amonia cair

Tahap recovery hidrogen- Fungsi: mengambil H2yang terdapat dalam

gas buang hasil dari pemurnianamonia

- Proses: dengan membrane separator atauflash drum.


17/39


18/39

LNG

Process Flowsheet Produksi Amonia


19/39


20/39

Process Flowsheet Produksi Amoniadengan Proses Kellogg


21/39


22/39


23/39

Produksi Amonia


24/39

Industry Use

Fertilizer

production of: ammonium sulfate, (NH4)2SO4

ammonium phosphate, (NH4)3PO4 ammonium nitrate, NH4NO3urea, (NH2)2CO,also used in the production of barbiturates (sedatives), ismade by the reaction of ammonia with carbon dioxide

Chemicals

synthesis of: nitric acid, HNO3, which is used in making explosives such as TNT (2,4,6-trinitrotoluene), nitroglycerine, and PETN (pentaerythritol nitrate).

sodium hydrogen carbonate (sodium bicarbonate), NaHCO3 sodium carbonate, Na2CO3 hydrogen cyanide (hydrocyanic acid), HCN hydrazine, N2H4(used in rocket propulsion systems)

Explosives ammonium nitrate, NH4NO3

Fibres &Plastics

nylon, -[(CH2)4-CO-NH-(CH2)6-NH-CO]-,and other polyamides

Refrigerationused for making ice, large scale refrigeration plants, air-conditioning units inbuildings and plants

Kegunaan amonia:

Pulp & Paper ammonium hydrogen sulfite, NH4HSO3, enables some hardwoods to be used

Mining &Metallurgy

used in nitriding (bright annealing) steel, used in zinc and nickelextraction

Cleaning ammonia in solution is used as a cleaning agent such as in 'cloudy ammonia'


25/39

2. Industri Urea

Spesifikasi urea industrial- Rumus kimia = (NH

2

)2

CO- Komposisi:

N = min. 46%bH2O = maks. 0,35%bBiuret = maks. 0,57%b

- Ukuran butir urea = 6 25 mesh (bentuk prill)Bahan baku:

- Amonia (NH3) cair- Gas CO2

- Kedua bahan baku tersebut dipasok daripabrik amonia- Umumnya, pabrik urea ter-integrasi sebagai

satu kesatuan dengan pabrik amonia- Kaitan umum antar pabrik/unit di industri

urea adalah sbb.:


26/39

Gas alam

Air bakuPabrikUtilitas

PabrikAmonia

PabrikUrea

Gas alam

Uap air

Udara

NH3

CO2

Pengantongan

Pabrik

karungplastik

Polyphropylene

Polyethylene karung siappakai

Urea dalamkarung

Urea curah/prill

Distribusi ke

konsumen

Diagram Alir Industri Pupuk UreaTer-Integrasi


27/39

Proses produksi urea- Terdiri dari 4 tahap proses utama, yaitu:

a. Tahap sintesis ureab. Tahap pemurnian ureac. Tahap recoveryd. Tahap kristalisasi dan pembutiran

h i i


28/39

Tahap sintesis urea- Fungsi: mereaksikan amonia dan CO2menjadi

amonium karbamat, diikuti dehidrasiamonium karbamat menjadi urea

- Jenis reaktor: reaktor bejana bertekanan daristainless steel berlapis titanium

- Kondisi reaksi: pada P = 25 MPa dan T = 200oC- Reaksi kimia (reaksi Bassarov, 1870):

2NH3+ CO2NH2COONH4H=-30,3 kkal mol-1NH2COONH4NH2CONH2+ H2O H=+7,8 kkal mol

-1

- Reaksi samping (tidak diinginkan):2NH2CONH2NH2CONHCONH2+ NH3

(biuret) Tahap pemurnian urea- Fungsi: memisahkan urea dari produk-produk

reaksi lainnya- Proses: dekomposisi amonium karbamat

menjadi amonia dan CO2


29/39

Tahap pemurnian urea - lanjutan- Fungsi: memisahkan urea dari produk-produk

reaksi lainnya- Proses:dekomposisi amonium karbamat menjadi

amonia dan CO2gas amonia dan CO2yang terpisah, dikirim

ke tahap recoverygas-gas terlarut yang masih terdapat dalam

larutan hasil dekomposisi, selanjutnyadipisahkan dengangas separator.

- Hasil dari tahap ini: larutan urea yang relatifmurni

- Larutan urea kemudian dikirim ke tahapkristalisasi dan pembutiran.


30/39

Tahap recovery- Fungsi: mengambil gas-gas yang dihasilkan

dari tahap pemurnian (terutama

berupa amonia dan CO2)- Proses:pemisahan gas-gas dilakukan dengan

prinsip absorpsibahan pengabsorp: air dan larutan induk

gas-gas yang terlarut dalam bahanpengabsorp, selanjutnya dipisahkan

dengan prinsip stripping/pelucutan

Tahap kristalisasi dan pembutiran

- Fungsi: mengkristalkan larutan urea yangkeluar dargas separator, dilanjutkandengan pembentukan urea butiral/prill

(prilling)

- Terdiri dari 2 sub-tahap: kristalisasi & prilling


31/39

Tahap kristalisasi dan pembutiran - lanjutan- KristalisasiDilakukan di dalam crystalizer dengan prinsip

penyerapan panas

Mekanisme:

Larutan urealarutan urea kristalureasuper jenuh dan larutan induk

Pembuatan larutan super jenuh dilakukan dibagian vacuum concentratorpada alatkristaliser

Hasil: kristal dan larutan induk- Pengeringan kristalFungsi: mengurangi kadar air dalam urea

kristal sampai 0,1 0,3%Proses: pengeringan dengan fluidizing dryer,

udara panas dihembuskan dengan fan

T h k i t li i d b ti l j t


32/39

Tahap kristalisasi dan pembutiran - lanjutan- Pengeringan kristal - lanjutanUrea kristal berupa debu dan berukuran

moderat diumpankan ke cyclon untukdipisahkan urea kristal debunya

Urea kristal berukuran moderat dikirim kesub-tahap pembutiran

Urea berukuran besar dipisahkan secara

mekanis di dalam dryer, kemudian dilarutkankembali ke dalam larutan induk

- PembutiranSebelum pembutiran, dilakukan pelelehan

Proses: didahului dengan pelelehan ureakristal moderat, dilanjutkan pembutiranMedia peleleh: uap air low pressure dengan

temperatur sedikit di atas temperaturleleh urea (132oC)

Pembutiran dilakukan dengan udara dingin


33/39

UREAmelt

UREAprills


34/39


35/39


36/39


37/39


38/39

Process Flowsheet Produksi Urea(Stamicarbon & M.W. Kellogg Co.)


39/39

Pabrik Urea

Documents

3_Industri Proses Amonia-Urea