Aik Unit Sintesa

BEDAH ANATOMI PROSES di PUSRIUNIT SINTESA

OLEH :

YULIANA STEVANI 03101003016ELISABETH S WAU 03101003025THERESIA LAURA E R 03101003046MARTHA RIA 03101003050

FAKULTAS TEKNIKJURUSAN TEKNIK KIMIA

UNIVERSITAS SRIWIJAYA INDERALAYA

Tugas Alat Industri Kimia

BAB I

PENDAHULUAN

Pabrik Pupuk Urea pertama di Indonesia adalah PT Pupuk Sriwijaya yang

berada di Palembang Sumatera Selatan merupakan Badan Usaha Milik Negara

(BUMN) PT PUSRI didirikan kira – kira 7 km dari pusat kota Palembang,

tepatnya di tepi Sungai Musi, di daerah Sungai Selayur. Kelayakan pemilihan

lokasi ini ditunjang oleh keadaan geografis Sumatera Selatan yang memiliki

kekayaan alam berupa gas alam yang tersedia dalam jumlah yang cukup banyak.

Fokus utama PT PUSRI adalah proses pembuatan pupuk dengan produk utama

yaitu Pupuk Urea. Pabrik terdiri dari tiga bagian yaitu Pabrik Ammonia, Pabrik

Urea dan Pabrik Utilitas.

Profil PT. Pusri adalah Badan Usaha Milik negara yang

bergerak dibidang produksi dan pemasaran pupuk.

Secara legal, PT Pusri resmi didirikan 24 Desember

1959 dan merupakan produsen produk pupuk urea

pertama di Indonesia. PT. Pusri memiliki 4 unit

pabrik masing-masing pabrik terdiri dari 3 bagian.

Lokasi Pabrik 7 km dari pusat kota Palembang, tepatnya di tepi

Sungai Musi, di daerah Sungai Selayur. Kelayakan

pemilihan lokasi ini ditunjang oleh keadaan geografis

Sumatera Selatan yang memiliki kekayaan alam

berupa gas alam yang tersedia dalam jumlah yang

cukup banyak.

Fokus Utama/Bisnis Pembuatan pupuk urea

Pengadaan Bahan Baku Bahan baku pembuatan urea adalah ammonia dan

CO2 dari unit ammonia PT PUSRI.

Produk yang Dihasilkan Produk utama terdiri dari pupuk urea serta Amoniak,

sedangkan produk samping terdiri dari Amoniak

Ekses, Oksigen, Nitrogen, Dry Ice, dan CO2.

Unit Proses yang Dipilih Unit sintesa urea


NH3 cair

Gas CO2

GB-151 (CO2 Comp.)

DC-151REACTOR

DA-151CO2 STRIPPER

DA-152SCRUBBER

FA-152STEAM DRUM

EA-151 EA-152CARB. CARB. COND. COND.NO.1 NO.2

FA-151SATURATIONDRUM

EA-101 dan EA-102AMMONIAPREHEATER

Recycle Carmamate from HAC

to HAC

Urea sol’n to HPD

steam

steam

condensate

condensate

FIC-106

FIC-104

HC-102

Ventto Atm.

HC-103

HCV-101

HC-105

HC-104

air

LIC-104

BAB II

URAIAN PROSES

Pada unit sintesa ini, urea disintesis dari amonia cair, gas CO 2, dan

larutan karbamat hasil proses recovery. Unit ini terdiri dari reaktor (U-DC151),

stripper (U-DA151), carbamate condenser No. 1 (U-EA151), carbamate

condenser No. 2 (U-EA152), dan scrubber (U-DA152).

Gambar 4.34. Diagram Alir Seksi Sintesa

2.1. Reaktor (U-DC151)

Sintesis urea terjadi di dalam reaktor. Reaktor merupakan sebuah menara

yang dilengkapi dengan 9 buah baffle plates dan dinding bagian dalamnya dilapisi

dengan Stainless Steel 316 L. Sistem dalam reaktor menggunakan prinsip overflow,


dimana larutan urea yang terbentuk setelah mengalami proses sintesa akan keluar

melalui sebuah pipa di bagian atas reaktor ke bagian bawah reaktor dengan

memanfaatkan gaya berat dan kemudian keluar dari reaktor.

Sebelum ke reaktor, amonia cair dari ammonia reservoir (U-FA401)

dipompa dengan ammonia boost-up pump (U-GA 404A.B) dan ammonia feed pump (U-

GAI01 A–C) ke ammonia preheater untuk pemanasan sebelum amonia masuk ke

dalam reaktor. Ammonia preheater ada dua buah yaitu ammonia preheater No.1 (U-

EA101) dan ammonia preheater No. 2 (U-EA102). Pada ammonia preheater No. 1,

amonia dipanaskan dengan menggunakan bantuan air panas (hot water), sedangkan

pada ammonia preheater NO. 2, amonia dipanaskan dengan menggunakan steam

condensate.

Karbondioksida yang sebagian besar berasal dari ammonia plant ditekan

sampai 180 kg/cm2g dengan sebuah kompresor CO2 4 tingkat (kompresor

sentrifugal) yang terdiri dari dua casing suction. CO2 dari kompresor kemudian

masuk ke stripper, carbamate condenser, baru masuk ke reaktor.

Larutan karbamat hasil recovery dipompa dengan Recycle Solution Feed

Pump (UGA102R) dari HPAC (High Pressure Absorber Decomposer) baru (U-

EA451) masuk ke carbamate condenser No. 2(U-EA 152) dan scrubber. Dari

scrubber larutan karbamat masuk ke carbamate condenser No. 1 (U-EA 151), lalu

dari carbamate condenser No. 1 dan No.2 masuk ke reaktor.

Di dalam reaktor terjadi reaksi yang sangat eksotermis antara ammonia

dan CO membentuk ammonium carbamate, kemudian ammonium carbamate

mengalami dehidrasi menjadi urea dan air. Reaksi yang terjadi, yaitu:

2 NH3 + CO2 NH2COONH4 ∆H = -28,5 kcal/mol

NH2COONH4 NH2CONH2 + H20 ∆H = 3-6 kcal/mol

Konversi reaksi yang diharapkan sebesar 68 %. Setelah konversi reaksi

tercapai, larutan sintesis urea kemudian dialirkan ke stripper. Untuk mencapai

konversi reaksi sebesar 68 %, maka ada beberapa hal yang harus diperhatikan

antara lain:


2.1.1.Kemurnian bahan baku

Amonia yang digunakan sebaiknya memiliki kadar lebih besar dari

99 %. Kemurnian gas karbondioksida dapat berubah-ubah sesuai hasil CO2

dari pabrik amonia. CO2 yang terlalu rendah dapat mengakibatkan

penambahan kapasitas kompresor karbondioksida dan energinya, serta

dapat mengakibatkan penambahan kadar gas buang sehingga konsumsi steam

juga akan semakin tinggi.

2.1.2. Tekanan

Untuk mencapai konversi reaksi sebesar 68 %, maka tekanan operasi diatur

pada 175 kg/cm2. Pada tekanan operasi yang tinggi, akan menimbulkan akibat

yang serius pada efisiensi stripping. Pada tekanan operasi yang tinggi, suhu

operasi di stripper akan naik sehingga proses hidrolisa urea akan meningkat

dan juga terjadi pembentukan biuret.

Reaksi pembentukan biuret:

2 NH2CONH2 NHZCONHCONH2 + NH3

2.1.3.Temperatur

Temperatur operasi optimum yang digunakan berkisar antara 190-195 oC.

Semakin naik temperatur operasi, konversi akan semakin meningkat. Tetapi,

pada temperatur yang melebihi temperatur optimum, konversi mulai

menurun, karena adanya korosi material reaktor dan keseimbangan tekanan

yang semakin meningkat.

2.1.4. Kelebihan amonia

Rasio konversi akan naik jika ditambahkan dengan amonia berlebih. Selain

itu, kelebihan amonia ini juga sangat efektif untuk menjaga agar kandungan

biuret rendah. Untuk mencapai konversi reaksi sebesar 68 %, maka rasio

NH3/CO2 adalah 4,0.

2.1.5. Air


Agar tercapai konversi reaksi yang diinginkan, maka rasio H 2O/CO2

sebaiknya sebesar 0,46.

2.1.6. Waktu tinggal

Untuk menghindarkan larutan balik dari sintesa, maka diupayakan

pemasangan baffle plate pada reaktor, sehingga waktu tinggal di dalam

reaktor cukup 36 menit.

2.2. Stripper (U-DA151)

Larutan sintesis urea yang keluar dari reaktor akan masuk ke

stripper. Pada stripper, larutan urea yang mengandung ±33% urea akan

dikontakkan dengan gas CO2 dari CO2 kompresor. Tujuan stripping ini adalah

untuk menguraikan larutan karbamat dalam larutan urea menjadi amonia dan

CO2 dengan bantuan steam condensate, dimana gas yang dihasilkan kemudian

distrip oleh CO2 ke carbamate condenser. Larutan urea yang keluar dari stripper

mengandung ± 47% urea.

Larutan sintesis urea masuk pada bagian atas stripper, dan akan kontak

dengan gas karbondioksida yang masuk pada bagian bawah stripper. Stripper

beroperasi pada temperatur 176 °C, sedangkan tekanannya sama dengan tekanan

operasi pada reaktor. Pada bagian bawah stripper, amonium karbamat dan

ammonia berlebih yang terkandung di dalam larutan sintesis urea, diuraikan dan

dipisahkan dengan stripping CO2 dan pemanasan steam dalam pemanas ienis

Falling Film. Gas CO2 (karbon dioksida) akan menstrip ammonia berlebih,

sedangkan larutan amonium karbamat akan terurai menjadi gas NH3 dan CO2

dengan bantuan steam. Gas yang terbentuk kemudian dikirim ke carbamate

condenser No.1 (U-EA151) dan carbamate condenser No. 2 (U-EA152).

Sedangkan larutan sintesis urea yang masih mengandung amonia berlebih sebanyak

12-13 % berat dikirim ke unit purifikasi.

Operasi pada stripper dipengaruhi beberapa faktor, antara lain:

2.2.1. Pengaruh tray

Tray di bagian atas stripper mempengaruhi proses stripper. Tray ini berfungsi

untuk memisahkan kelebihan amonia dan mengatur rasio mol NH3/CO2 dari

larutan untuk mendapatkan level yang sesuai pada saat operasi di stripper.


2.2.2. Tekanan dan temperatur operasi

Kandungan amonia berlebih dalam larutan sintesis urea yang keluar dari

stripper akan naik bila stripper dioperasikan pada tekanan yang lebih tinggi.

Temperatur yang melebihi temperatur operasi dapat menaikkan hidrolisa urea

dan pembentukan biuret di s tr ipper .

2.2.3. Tekanan steamTekanan steam yang digunakan adalah 20 kg/cm2g. Apabila tekanan steam

lebih besar dari 20 kg/cm2g maka pembentukan biuret semakin naik dan

korosi pada stripper akan semakin cepat. Apabila tekanan steam kurang

dari 20 kg/cm2g, amonia berlebih dalam larutan sintesis urea akan semakin

bertambah.

2.2.4. Level di stripper

Pada umumnya, level di bagian bawah stripper diupayakan serendah mungkin

pada level tertentu. Jika level terlalu tinggi, maka waktu tinggal akan semakin

bertambah, dan juga akan menambah hidrolisa urea dan pembentukan

biuret. Sedangkan jika terlalu rendah akan menyebabkan CO2 ikut lolos

bersama larutan.

2.3. Carbamate condenser No. 1 dan No. 2 (U-EA151 dan U-EA152)

Di dalam carbamate condenser, gas yang dihasilkan dari stripper,

dikondensasikan dan diserap oleh larutan karbamat dari unit recovery untuk

dikembalikan ke dalam reaktor. Carbamate condenser pada unit sintesis ini ada 2

dan dioperasikan secara paralel. Gas dan cairan pada bagian bawah carbamate

condenser kemudian dialirkan ke reaktor. Adanya kondensasi amonia dan

pembentukan carbamate akan menghasilkan panas di carbamate condenser.

Panas yang dihasilkan ini dimanfaatkan untuk membentuk steam tekanan rendah

di carbamate condenser No. I dan untuk memanaskan larutan urea dari stripper

pada carbamate condenser No. 2 sebelum masuk ke unit purifikasi.

2.4. Scrubber (U-DA152)

Gas sintesa dalam reaktor selama reaksi berlangsung ada sebagian

yang lolos melalui bagian atas reaktor. Gas lolos yang mengandung amonia dan

karbondioksida ini kemudian masuk ke scrubber dan diserap oleh larutan


karbamat hasil seksi recovery. Amonia dan karbondioksida yang diperoleh

kembali, sebesar 60% masuk ke carbamate condenser No. 1, kemudian kembali

ke reaktor. Sisanya, gas melalui bagian atas scrubber dikirim ke High Pressure

Decomposer (HPD) untuk penyerapan NH3 dan CO2 lebih lanjut.

Temperatur operasi di bagian atas dan bagian bawah scrubber tidak

dapat dinyatakan secara tepat. Apabila temperatur bagian bawah scrubber tinggi

berarti penyerapan NH3 dan CO2 oleh larutan recycle cukup bagus.


Produk yang dihasilkan oleh pabrik urea adalah :

Urea ( NH2CONH2 )

Nitrogen : 46,0 % berat

Biuret : maks 0,5 % berat

Moisture : maks 0,3 % berat

Fe : maks 1 ppm

NH3 bebas : maks 150 ppm

Abu : maks 15 ppm

Ukuran butir 6 – 18 mesh maksimum 95 %

25 US mesh ( lolos ) maksimum 2 %

Sifat – sifat fisis :

Zat padat kristal berwarna putih pada suhu kamar

Melting point : 132,7 °C

Kalor peleburan : 60 cal/g

Panas pelarutan dalam air : 58 cal/g


BAB III

INVENTARIS PERALATAN INDUSTRI di PUSRI

Nama alat Jumlah

Reaktor 1

Stripper 1

Scrubber 1

Carbamate

condenser

2

Steam drum 1

Preheater 1

Pompa 2


3.1. SPESIFIKASI ALAT-ALAT INDUSTRI

Nama alat Reaktor

Fung Suatu alat proses tempat di mana terjadinya suatu reaksi

berlangsung, baik itu reaksi kimia atau nuklir dan bukan

secara fisika. Dengan terjadinya reaksi inilah suatu bahan

berubah ke bentuk bahan lainnya, perubahannya ada yang

terjadi secara spontan alias terjadi dengan sendirinya atau

bisa juga butuh bantuan energi seperti panas

Bahan konstruksi Logam(baja,alumunium, material tahan korosi)

Gambar

Prinsip kerjaReaktor adalah tempat terjadinya rekasi sehingga, dengan

terjadinya reaksi inilah suatu bahan berubah ke bentuk

bahan lainnya, perubahannya ada yang terjadi secara

spontan alias terjadi dengan sendirinya atau bisa juga

butuh bantuan energi seperti panas. Perubahan yang

dimaksud adalah perubahan kimia, jadi terjadi perubahan

bahan bukan fasa misalnya dari air menjadi uap yang

merupakan reaksi fisika.


http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Fasa&action=edit&redlink=1

http://id.wikipedia.org/wiki/Panas

http://id.wikipedia.org/wiki/Energi

http://id.wikipedia.org/wiki/Panas

http://id.wikipedia.org/wiki/Energi

http://id.wikipedia.org/wiki/Fisika

http://id.wikipedia.org/wiki/Reaksi_nuklir

http://id.wikipedia.org/wiki/Reaksi_kimia

Nama alat Stripper

Fungsi Memisahkan antara gas A dan B yang tercampur, saat gas

tersebut dimasukkan kedalam stripper maka gas tersebut

akan terpisah.

Bahan konstruksi Baja, stainless steel (berbentuk silinder atau tabung).

Gambar

Prinsip kerjaAmoniak dan gas asam-arang dimasukkan secara langsung

kepada bagian sintesa. Di reaksi eksotermik antara amoniak

dan gas asam-arang ammonium karbamat dibentuk. Reaksi

yang kedua adalah dehidrasi yang endotermik karbamat

kepada urea dan air. Gas dikembalikan ke reactor setelah

kondensasi di dalam yang tekanan tinggi kondensator

karbamat. Gas buangan, yang terpisah dari zat cair di atas

reactor, digosok di suatu yang tekanan tinggi dan suatu

pembasuh yang tekanan rendah.

Nama alat Scrubber


Fungsi Scrubber adalah suatu alat untuk menghilangkan beberapa

partikel dan/atau gas-gas pengotor serta pengendalian,

polusi mengendalikan emisi/ pancaran berupa gas, gas-gas

asam terutama. Scrubber dapat juga digunakan untuk

memperoleh panas dari gas-gas yang panas oleh kondensasi

gas cerobong. Menggunakan cairan untuk mencuci

pengotor-pengotor yang tak dikehendaki dari suatu arus gas

Bahan konstruksi Logam alloy

Gambar

Prinsip kerjaKetika zat-zat pengotor-pengotor adalah yang diperbaiki

dengan meningkatkan waktu kontak di dalam scrubber atau

oleh peningkatan dari luas permukaan dari solusi pembasuh

oleh pemakaian suatu nosel semprot, menara-menara yang

dikemasi/memenuhi atau satu alat pernapasan. Pembasuh-

pembasuh basah boleh meningkatkan proporsi air di dalam

gas, menghasilkan suatu bulu-bulu cerobong yang kasat

mata, jika gas itu dikirim ke(pada suatu cerobong.


Nama alat Carbamate condenser

Fungsi Kondensasi dari fase gas ke fase cair.

Bahan konstruksi Carbon steel, satainless steel (berbentuk silinder atau

tabung)

Gambar

Prinsip kerja Di dalam carbamate condenser, gas yang dihasilkan dari

stripper, dikondensasikan dan diserap oleh larutan karbamat

dari unit recovery untuk dikembalikan ke dalam reaktor.

Gas dan cairan pada bagian bawah carbamate condenser

kemudian dialirkan ke reaktor. Panas yang dihasilkan ini

dimanfaatkan untuk membentuk steam tekanan rendah di

carbamate condenser No. I dan untuk memanaskan larutan

urea dari stripper pada carbamate condenser No. 2

Nama alat Steam drum


Fungsi Steam drum menyediakan ruang untuk uap jenuh yang

dihasilkan dalam tabung dan untuk pemisahan uap air dari

uap.

Bahan konstruksi Baja/logam tahan korosi

Gambar

Prinsip kerja Steam drum juga berfungsi sebagai ruang penyimpanan

untuk ketel uap air yang didistribusikan dari drum uap ke

downcomer tabung. Selama operasi normal, steam drum

yang disimpan sekitar setengah penuh dengan air. Uap yang

baik drum berisi atau terhubung ke banyak penting kontrol

dan perlengkapan yang dibutuhkan untuk pengoperasian

boiler.

Nama alat Air preheater


Fungsi Air preheater atau air heater adalah istilah umum untuk

menjelaskan salah satu perangkat yang dirancang untuk

membuat udara panas sebelum digunakan pada proses lain

(misalnya, pembakaran dalam boiler) dengan tujuan

utama meningkatkan efisiensi thermal proses. Mereka

dapat digunakan untuk mengganti dgn cara recovery uap

panas atau sistem untuk menggantikan uap

Bahan konstruksiBaja, logam tahan suhu tinggi, bahan komposit polimer.

Gambar

Prinsip kerjaPemgembalian panas dari boiler cerobong gas panas yang

akan meningkatkan efisiensi dari boiler dengan

mengurangi panas berguna yang hilang di cerobong gas.

Akibatnya, gas pada cerobong gas juga dikirim ke gas

stack (atau corong) pada suhu yang lebih rendah. Hal ini

juga memungkinkan kontrol atas suhu gas yang

meninggalkan tumpukan.

Nama Alat Pompa Fungsi memberikan tekanan tinggi harus menyertakan metode untuk


melepaskannya cairan yang bertekanan lebih.

Prinsip Kerja Pistons dari silinder yang menyediakan aliran cairan. Putaran

pompa, beroperasi pada positif-prinsip yang ada, masing-masing

memberikan stroke yang pasti volume cair ke sistem.

Bahan Konstruksi Besi cor, elastik besi, baja karbon cast

Foto

LAMPIRAN FLOWSHEET





Documents

Aik Unit Sintesa