Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)

8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)

1/80

LAPORAN PROSES PEMBUATAN PUPUK

PT PUPUK KALTIM (BONTANG)

Diajukan untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Kimia Industri (TI.2205),

yang dibimbing oleh Dessy Agustina Sari, ST., MT.

Rifqi Shufrony 1510631140130

Yudi Susanto 1510631140144Zanuar Gilang R 1510631140145

Zuhrofa Dian R 1510631140146

Hani Robi’ah 1510631140147

Fijay Bangkit W 1510631140148

Frasetio Rosevelt S 1510631140149

JURUSAN TEKNIK INDUSTRI

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SINGAPERBANGSA KARAWANG

2016


2/80

1

DAFTAR ISI .................................................................................Error! Bookmark not defined.

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................................................... 3

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................................................... 5

1.1 Sejarah Lahirnya PT. Pupuk Kalimantan Timur ................................................................... 5

1.2 Lokasi Pabrik ....................................................................................................................... 13

BAB II DESKRIPSI PROSES PABRIK KALTIM 4 ................................................................... 15

2.1 PABRIK UTILITAS KALTIM-4 ........................................................................................ 15

2.1.1 Unit Sea Water Intake ................................................................................................... 16

2.1.2 Unit Klorinasi ................................................................................................................ 19

2.1.3 Unit Sea Water Cooling dan Sweet Cooling Water ...................................................... 21

2.1.4 Unit Desalinasi .............................................................................................................. 23

2.1.5 Unit Demineralisasi ....................................................................................................... 24

2.1.6 Unit Power Generation .................................................................................................. 28

3.1.7 Unit Steam Generation .................................................................................................. 29

2.1.8 Unit Instrument Air dan Plant Air ................................................................................. 32

2.1.9 Unit Nitrogen Generator................................................................................................ 36

2.1.11 Unit Nitrogen(N2 ) Generator ...................................................................................... 41

2.2. PABRIK SINTESIS AMONIAK KALTIM-4 ................................................................... 41

2.2.1 Seksi Desulfurisasi ........................................................................................................ 43

2.2.2 Seksi Reforming ............................................................................................................ 47

2.2.3 Seksi Shift Converter .................................................................................................... 50

2.2.4 Seksi CO2 Removal ....................................................................................................... 52

2.2.5 Seksi Metanasi............................................................................................................... 56

2.2.6 Seksi Ammonia Synthesis Loop ................................................................................... 57

2.2.7 Seksi Referigerasi Amoniak .......................................................................................... 60

2.2.9 Seksi BFW dan Steam Generation ................................................................................ 62

2.3 PABRIK SINTESIS UREA KALTIM-4 ............................................................................. 64

2.3.1 Penyiapan Umpan ......................................................................................................... 65

DAFTAR ISI


3/80

2

2.3.2 High Pressure Loop ....................................................................................................... 66

2.3.3 Medium Pressure Loop ................................................................................................. 68

2.3.4 Low Pressure Loop........................................................................................................ 69

2.3.5 Vacuum Concentration Section ..................................................................................... 69

2.3.7 Process Condensate Treatment...................................................................................... 72

BAB III HASIL PRODUKSI ........................................................................................................ 73

3.1 Spesifikasi Produk PT. Pupuk Kalimantan Timur ............................................................... 74

3.2 Merek Dagang PT. Pupuk Kalimantan Timur ..................................................................... 75

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................................... 77


4/80

3

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Pabrik PT. Pupuk Kalimantan Timur .......................................................................... 6

Gambar 1.2 Pabrik Kaltim 1 ............................................................................................................ 7



Gambar 1.5 Pabrik POPKA ........................................................................................................... 10

Gambar 1.6 Pabrik Kaltim 4 .......................................................................................................... 11

Gambar 1.7 Pabrik Kaltim 1A ....................................................................................................... 11

Gambar 1.8 Pabrik Kaltim 5 .......................................................................................................... 12

Gambar 1.10 Bulk Blending Plant ................................................................................................ 13

Gambar 1.11 Produk Pupuk NPK Blending .................................................................................. 13

Gambar 1.12 Lokasi PT. Pupuk Kalimantan Timur ...................................................................... 14

Gambar 2.1 Blok Diagram Unit Utilitas ........................................................................................ 15

Gambar 2.2 Skema Proses Sea Water Intake ................................................................................ 19

Gambar 2.3 Skema Proses Klorinasi ............................................................................................. 21

Gambar 2.4 Skema Proses Fresh Cooling Water .......................................................................... 22

Gambar 2.5 Gas Turbin Generator ................................................................................................ 29

Gambar 2.6 Skema Proses Deaerator ............................................................................................ 31

Gambar 2.7 Package Boiler ........................................................................................................... 32

Gambar 2.8 Waste Heat Boiler ...................................................................................................... 32

Gambar 2.11 Seksi Reforming ...................................................................................................... 47

Gambar 2.12 Seksi Shift Converter ............................................................................................... 50

Gambar 2.13 Seksi CO2 Removal .................................................................................................. 52

Gambar 2.14 Seksi Metanasi ......................................................................................................... 56

Gambar 2.15 Seksi Ammonia Synthesis ....................................................................................... 58

Gambar 2.16 Diagram Alir Proses Referigerasi Amoniak ............................................................ 61

Gambar 2.17 Steam Generation Unit Amoniak ............................................................................ 63

Gambar 2.18 blok Diagram Proses Produksi Urea ........................................................................ 64

Gambar 2.19 Skema Proses HP Loop ........................................................................................... 67

Gambar 2.20 Skema Proses MP Loop ........................................................................................... 68

http://g/file%20yg%20diterima/BAB%20I.docx%23_Toc451957935http://g/file%20yg%20diterima/BAB%20I.docx%23_Toc451957935


5/80

4

Gambar 2.21 Skema Proses Vacuum Concentrator ...................................................................... 70

Gambar 2.22 Skema Proses Seksi Granulasi ................................................................................. 72

Gambar 2.23 Skema Proses Process Condensate Treatment ......................................................... 73

Gambar 1.14 Merek Dagang Pupuk Urea Mandau ....................................................................... 75

Gambar 1.15 Merek Dagang Pupuk NPK Pelangi ........................................................................ 75

Gambar 1.16 Merek Dagang Pupuk Daun Buah ........................................................................... 76

http://g/file%20yg%20diterima/BAB%20I.docx%23_Toc451957955http://g/file%20yg%20diterima/BAB%20I.docx%23_Toc451957956http://g/file%20yg%20diterima/BAB%20I.docx%23_Toc451957957http://g/file%20yg%20diterima/BAB%20I.docx%23_Toc451957957http://g/file%20yg%20diterima/BAB%20I.docx%23_Toc451957956http://g/file%20yg%20diterima/BAB%20I.docx%23_Toc451957955


6/80

5

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Sejarah Lahirnya PT. Pupuk Kalimantan Timur

Pupuk memegang peranan penting dalam peningkatan kualitas produksi hasil pertanian.

Salah satu jenis pupuk yang banyak digunakan oleh petani adalah pupuk urea, yang berfungsi

sebagai sumber nitrogen bagi tanaman. Dalam peternakan, urea merupakan nutrisi makanan ternak

yang dapat meningkatkan produksi susu dan daging. Selain itu, pupuk urea memiliki prospek yang

cukup besar dalam bidang industri, antara lain sebagai bahan dalam pembuatan resin, produk-

produk cetak, pelapis, perekat, bahan anti kusut dan pembantu pada pencelupan di pabrik tekstil.

Oleh karena itu, kebutuhan pupuk urea semakin bertambah seiring berjalannya waktu.

Proyek PT. Pupuk Kalimantan Timur lahir untuk memenuhi kebutuhan pupuk yang

semakin meningkat tersebut. Pada awal berdirinya, Pertamina berencana mendirikan pabrik pupukdiatas kapal terapung yang pertama kali di dunia. Proyek PT. Pupuk Kalimantan Timur dikelola

oleh Pertamina sebagai unit- unit pabrik terapung yang terdiri dari 1 pabrik ammonia dan 1 unit

pabrik urea dengan beberapa bangunan pendukungnya di pantai.

Pabrik pupuk ini didirikan dengan adanya pertimbangan sulitnya memperoleh pupuk dari

dalam negeri. Sementara pada saat itu pemerintah sedang mengupayakan program swasembada

pangan. Oleh karena itu pada tahun 1973 Pertamina mencetuskan ide untuk mendirikan pabrik

terapung ini.

Peralatan pabrik mulai dibangun di Eropa pada tahun 1974. Eropa ditentukan karena dana

untuk pelaksanaan proyek ini didapat dari pinjaman negara-negara anggota Masyarakat Ekonomi

Eropa (MEE). Berdasarkan KEPRES No. 43 Tahun 1975 dibentuk suatu tim yang bertugasmeninjau dan meneliti program pembangunan pabrik terapung tersebut. 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

ke Departemen Perindustrian dalam hal ini Direktorat Jenderal 2 Laporan Kerja Praktek PT. Pupuk

Kaltim Tbk. 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 untuk mengelola usaha ini dengan nama PT. Pupuk Kalimantan Timur.

Proses pemindahan lokasi pabrik ke darat memerlukan perubahan dan penyesuaian desain pabrik.

Menurut jadwal, masa konstruksi yang dimulai pada bulan Maret 1979 diperkirakan akan

berlangsung selama 36 bulan, namun pelaksanaannya mengalami banyak kesulitan sehingga start

up baru dapat dilakukan pada bulan Juni 1982, produksi ammonia pertama dihasilkan pada tanggal

20 Desember 1983 dan produksi pupuk urea pertama dihasilkan pada tanggal 15 April 1984. Dalam

tahun 1981 diadakan persiapan pembangunan pabrik PT. Pupuk Kalimantan Timur yang kedua

yang kontrak pembangunannya ditandatangani pada tanggal 23 Maret 1982. Masa konstruksi

Kaltim-2 dimulai pada bulan Maret 1983 dan start up dari utility dimulai pada bulan April 1984,


7/80

6

produksi ammonia pertama dihasilkan pada tanggal 6 September 1984 dan produksi urea pertama

dihasilkan pada tanggal 15 September 1984. Saat ini PT. Pupuk Kalimantan Timur telah memiliki

4 pabrik ammonia dan 5 pabrik urea. Dari seluruh pabrik tersebut, maka kapasitas total adalah

1.850.000 ton ammonia dan 2.980.000 ton urea per tahun dan PT. Pupuk Kalimantan Timur

menjadi produsen urea terbesar di dunia dalam satu lokasi.

Gambar 1.1 Pabrik PT. Pupuk Kalimantan Timur

Berikut ini adalah beberapa informasi dari setiap unit ammonia dan urea yang terdapat di

PT. Pupuk Kalimantan Timur :

Kaltim – 1

Keberhasilan yang dicapai dalam merekonstruksi ulang konsep desain pabrik

terapung di atas kapal menjadi pabrik di darat, yang diberi nama 3 Laporan Kerja Praktek

PT. Pupuk Kaltim Tbk. Pabrik Kaltim-1, merupakan langkah awal dari terjadinya

pertumbuhan dan perkembangan industri pupuk urea di wilayah Timur Indonesia.

Pemancangan tiang yang pertama dilakukan oleh Menteri Perindustrian saat itu, Ir.

A. R. Soehoed pada tanggal 16 November 1979. Sebagai kontraktor utama adalah TheLummus Company (Inggris) dan sub kontraktornya adalah The Lurgi Company (Jerman)

dan Coppee Rust Company (Belgia). Pada pabrik Kaltim-1, pabrik amoniak menggunakan

lisensi proses Lurgi sedangkan pabrik urea menggunakan lisensi proses Stamicarbon.

Setelah melalui kesulitan pabrik yang berkepanjangan dan start-up yang

berulangkali akhirnya pada tanggal 24 November 1983 produksi perdana amoniak berhasil

dilakukan, dimana pengapalan pertama amoniak ini dibawa ke PT Petrokimia Gresik pada

24 Januari 1984, dan ekspor perdana amoniak ke India tanggal 2 Februari 1984.

Sedangakan untuk produksi perdana urea, baru berhasil dilakukan pada tanggal 15 April

1984 dan pengapalan perdana urea prill ke Surabaya pada tanggal 24 Juli 1984. Desain awal

terhadap kapasitas produksi pabrik Kaltim-1 adalah untuk produksi pabrik amoniak 1.500

ton per hari dan pabrik urea 1.700 ton per hari.


8/80

7

Untuk mendapatkan hasil yang optimal dari performance pabrik, maka pada tahun

1995 telah dilakukan beberapa perbaikan melalui Proyek Optimalisasi Kaltim-1 sehingga

kapasitas desain produksi pabrik amoniak dapat dioptimalkan menjadi 1.800 ton per hari

dan urea menjadi 2.125 ton per hari.

Gambar 1.2 Pabrik Kaltim 1

Kaltim – 2

Pembangunan pabrik Kaltim-2 dilakukan karena kebutuhan akan pupuk nasional

masih belum terpenuhi seluruhnya dan juga sekaligus untuk menyangga keberadaan pabrik

Kaltim-1. Penandatanganan kontrak pembangunan pabrik dilakukan pada tanggal 23 Maret

1982 yang diwakili Ir. Nanang S. Soetadji dan Drs. Nurdin Nawas. Sebagai kontraktor

utama adalah MW Kellogg dengan sub kontraktornya adalah Toyo Menka Keisha (Jepang).

Pabrik amoniak memakai proses Kellogg sedangkan ureanya 4 Laporan Kerja Praktek PT.

Pupuk Kaltim Tbk. menggunakan proses Stamicarbon. Pemancangan tiang yang pertama

dilakukan oleh Menteri Perindustrian, Ir. A. R. Soehoed, pada tanggal 24 April 1982.

Produksi perdana amoniak dilakukan pada tanggal 6 September 1984 sedangkan

produksi perdana urea prill tanggal 15 September 1984. Peresmian pabrik Kaltim-1 dan

Kaltim-2 dilakukan oleh Presiden Soeharto pada tanggal 28 Oktober 1984. Saat ini, pabrik

Kaltim-2 memiliki kapasitas produksi untuk pabrik amoniak sebesar 1500 ton per hari dan

untuk pabrik urea sebesar 1.725 ton per hari.


9/80

8


Kaltim – 3

Pada tahun 1986 disetujui kembali perluasan areal industri PT. Pupuk Kaltim

dengan menambah satu pabrik lagi dengan nama Kaltim-3. Konsep yang digunakan untuk

pembangunan pabrik Kaltim-3 adalah konsep pabrik hemat energi. Interkoneksi antar alat penukar panas sudah terjalin rapi, sehingga lebih hemat dalam pemakaian sumber energi.

Penandatanganan kontrak pembangunan pabrik Kaltim-3 dilaksanakan pada tanggal 28

November 1985 antara PT. Pupuk Kalimantan Timur Tbk. dengan konsorsium PT.

Rekayasa Industri (Persero), Chiyoda Chemical Engineering & Construction Co. serta

Mitsubishi Corp. Untuk pabrik amoniak, lisensi yang digunakan adalah Haldor Topsoe dan

untuk urea menggunakan proses Stamicarbon. Selain itu, pabrik Kaltim-3 juga dilengkapi

dengan sebuah unit Hydrogen Recovery Unit (HRU). Bila dioperasikan unit ini dapat

memberi tambahan produksi amonia sebesar 180 ton/hari.

Pemancangan tiang yang pertama dilakukan pada tanggal 26 Juli 1986 dan

peresmian pabrik tanggal 4 April 1989 dilakukan oleh Presiden Soeharto. Produksi pertama

dari unit pabrik amoniak berhasil dilakukan pada tanggal 8 Desember 1988 dan unit pabrik

urea berhasil melakukan produksi pertamanya tanggal 14 Desember 1988. Hingga saat ini,

kapasitas produksi pabrik amoniak di pabrik Kaltim-3 ini mencapai 1.000 ton per hari dan

produksi urea prill mencapai 1.725 ton per hari. Dan pada 5 Laporan Kerja Praktek PT.

Pupuk Kaltim Tbk. tahun 1994, pabrik Kaltim-3 berhasil mencapai produksi tertingginya

dengan kapasitas produksi 385,2 ribu ton urea atau 119,02 %.


10/80

9


POPKA

Pembangunan pabrik urea unit-4 ini bertujuan untuk mengintensifkan produktivitasPT. Pupuk Kalimantan Timur, sebagai produsen pupuk, dalam rangka menghadapi kondisi

pasar urea granul untuk Asia Pasifik yang masih terbuka sehingga dapat meningkatkan daya

saing sebagai produsen pupuk di wilayah ini, serta untuk memanfaatkan kelebihan (excess)

amoniak yang berasal dari unit amoniak Kaltim-1 dan Kaltim-2. Proyek pembangunan

pabrik urea unit-4 PT. Pupuk Kalimantan Timur Tbk. ini dikenal dengan nama POPKA

(Proyek Optimasi Pupuk Kaltim), dengan kapasitas produksi urea granul 1.725 ton per hari.

Teknologi yang diterapkan pada pabrik urea unit-4 POPKA ini adalah teknologi DCS

(Distributed Control System) yang dioperasikan secara otomatis dan ramah lingkungan

karena didukung unit dust scrubber, hydrolizer, dan neutralization yang dapat mengurangi

zat polutan (zat penyebab polusi).

Penandatanganan kontrak dengan konsorsium kontraktor dilaksanakan pada tanggal

9 Oktober 1996. Kontraktor utama adalah PT. Rekayasa Industri dan sub kontraktornya

Chiyoda Chemical Engineering & Construction Co. dengan menggunakan lisensi dari

Stamicarbon untuk proses urea sedangkan granul mengunakan lisensi dari Hydro Agri.

Produksi pertama urea granul POPKA dilakukan pada tanggal 18 Februari 1999 dan

peresmiannya dilakukan pada tanggal 6 Juli 2000 oleh Presiden KH. Abdurrahman Wahid.


11/80

10

Gambar 1.5 Pabrik POPKA

Kaltim – 4 Pembangunan pabrik Kaltim-4 dilakukan sebagai upaya untuk mengantisipasi

kebutuhan pupuk urea nasional yang terus meningkat dan sekaligus bertujuan untuk

replacement pabrik-pabrik yang sudah tua, sehingga pada tahun 1999 pemerintah telah

menyetujui pembangunan baru pabrik pupuk urea di PT Pupuk Kalimantan Timur Tbk.

Bontang, yaitu pabrik Kaltim-4. 6 Laporan Kerja Praktek PT. Pupuk Kaltim Tbk.

Pabrik Kaltim-4 dibangun oleh kontraktor utama PT. Rekayasa Industri dengan

Mitsubishi Heavy Industry (Jepang) sebagai sub kontraktornya yang ditandatangani tanggal

23 Desember 1998 dan pemancangan tiang pertama dilaksanakan pada tanggal 6 Juli 2000.

Peresmian pabrik Kaltim-4 dilakukan oleh Presiden Megawati Soekarnoputri. Dan pada

tanggal 1 Mei 2002, pabrik Kaltim-4 berhasil melakukan produksi pertama dari pabrik

ureanya. Hingga saat ini, pabrik Kaltim-4 ini memiliki kapasitas desain produksi amoniak

sebesar 1.000 ton per hari dan urea granul sebesar 1.725 ton per hari.

Teknologi proses produksi yang digunakan untuk pabrik Kaltim-4 adalah prosesHaldor Topsoe (dari Denmark) untuk pabrik amoniak, sedangkan untuk pabrik urea lisensi

yang digunakan adalah Snamprogetti (untuk unit sintesa) Hydro Agri (untuk unit

granulasi). Selain itu, pada pabrik Kaltim-4 ini dilengkapi pula dengam unit urea

formaldehide yang juga menggunakan proses Haldor Topsoe (dari Denmark).


12/80

11


Kaltim - 1A

PT. Pupuk Kalimantan Timur (PKT) secara resmi mengambil alih pengoperasian

PT. Kaltim Pasifik Amoniak (KPA) berupa pabrik ammonia berkapasitas 2000 ton perhari

dan fasilitas pendukungnya. Pengambilalihan pengoperasian tersebut secara simbolis

ditandai dengan penandatanganan dan penyerahan dokumen Pengalihan Pengoperasian PT.

KPA kepada PKT pada hari Kamis 3 maret 2014. Pengoperasian pabrik Kaltim 1A

merupakan gebungan anatara pabrik eks KPA yang menghasilkan ammonia dan eks

POPKA yang menghasilkan ures granul. Kapasitas Produksi ammonia sebesar 850.000

ton/tahun dan urea 1.150.000 ton/tahun.

Gambar 1.7 Pabrik Kaltim 1A

Kaltim – 5


13/80

12

Pabrik Pupuk Kaltim 5 ini akan menjadi pabrik pupuk urea terbesar di kawasan Asia

Tenggara dengan kapasitas mencapai 1,15 juta ton urea granul per tahun dan 825 ribu ton

amoniak per tahun. Dengan berproduksinya pabrik Pupuk Kaltim 5 ini akan membuat total

kapasitas produksi pupuk urea secara nasional akan meningkat sekitar 450 ribu ton per

tahun.


Pabrik NPK Fusion dan NPK Blending

PT. Pupuk Kalimantan Timur Bontang memiliki 2 pabrik untuk memproduksi

pupuk NPK yaitu NPK Fusion dan NPK Blending. Pabrik NPK Fusion memproduksi pupuk NPK yang seluruh unsur natrium, fosfat, kalium serta unsur kimia lainnya tercampur dalam

satu butiran pupuk, sehingga satu butir pupuk mengandung 3 unsur hara (N, P, K) yang

dibutuhkan oleh tanaman. Bahan baku pupuknya, yaitu:

N = urea prill

P = Diamonium phosphate (DAP) / Rock Phosphate (RP)

K = KCl dalam bentuk powder (bubuk)

Gambar 1.9 Produk Pupuk NPK Fusion


14/80

13

Sedangkan Pabrik NPK Blending memproduksi pupuk NPK yang unsur natrium,

fosfat, kalium serta unsur lainnya tidak tercampur dalam satu butiran pupuk. Proses

Produksi Pupuk di NPK Blending sangat sederhana jika dibandingkan dengan NPK Fusion.

Unsur-unsur bahan baku tersebut hanya dicampur menggunakan alat Bulk Blending Plant .

Bahan baku pupuknya, yaitu:

N = urea granule

P = Diamonium phosphate (DAP)

K = KCl flake

Gambar 1.10 Bulk Blending Plant

Gambar 1.11 Produk Pupuk NPK Blending

1.2 Lokasi Pabrik

Pabrik PT. Pupuk Kalimantan Timur menempati areal seluas 493 Ha. Lokasi pabrik PT.

Pupuk Kalimantan Timur terletak di wilayah pantai Kota Bontang, kira-kira 120 km sebelah utara

Samarinda, ibukota propinsi Kalimantan Timur. Secara geografis terletak pada 0°10’46,9” LU dan

117°29’30,6” BT. Pabrik tersebut terletak pada areal seluas 493 Ha, di sebelah selatan lokasi pabrik

(sekitar 10 km) terdapat lokasi pabrik pencairan gas alam PT. Badak NGL Co. Lokasi perumahan

dinas terletak perumahan dinas karyawan sekitar 6 km sebelah barat pabrik seluas 765 Ha. Pada

daerah tersebut juga terdapat perumahan BTN untuk karyawan. Untuk kebutuhan transportasi ke

daerah Bontang dapat digunakan jalan darat, laut, maupun udara. Jalur udara menggunakan


15/80

14

pesawat PT. Pupuk Kalimantan Timur dari Balikpapan yang terbang dengan jadwal rutin sekali

setiap hari. Transportasi udara tersebut memakan waktu 45 menit.

Gambar 1.12 Lokasi PT. Pupuk Kalimantan Timur

Dasar pertimbangan lokasi pabrik:

a)

Lokasi dekat dengan sumber bahan baku berupa gas alam. b) Lokasi dekat dengan pantai sehingga memudahkan pengangkutan.

c) Lokasi berada di tengah daerah pemasaran pupuk untuk ekspor maupun pemasaran dalam

negeri.

d) Pemetaan Zone Industry

e) Peluang untuk perluasan pabrik karena luasnya lahan yang dimiliki.


16/80

15

BAB II

DESKRIPSI PROSES PABRIK KALTIM 4

Secara umum, Pabrik Kaltim 4 di PT. Pupuk Kalimantan Timur memiliki 3 unit pabrik,

yaitu: Pabrik Utilitas untuk penyediaan air, steam dan listrik, Pabrik Sintesis Amoniak dengan proses lisensi Haldor Toepso dan Pabrik Sintesis Urea dengan lisensi proses Snamprogetti.

2.1 PABRIK UTILITAS KALTIM-4

Unit utilitas adalah unit pendukung dan penunjang proses produksi amoniak serta urea di

Pabrik Kaltim-4. Jadi, unit utilitas adalah suatu unit yang berfungsi untuk memproduksi bahan-

bahan yang dibutuhkan untuk memperlancar operasi suatu pabrik. Bahan – bahan yang diproduksi

pada unit utilitas ini adalah sebagai berikut:

Steam

Listrik

Natrium Hipoklorit

Air Proses ( Raw Condensate dan Demineralized Water )

Sweet Cooling Water

Nitrogen

UF-85

Udara Pabrik dan Udara Instrumen

Produk – produk tersebut di atas diproduksi di beberapa unit yang terdapat di Pabrik Utilitas

Kaltim-4. Unit – unit operasi yang terdapat pada Pabrik Utilitas Kaltim-4 adalah sebagai berikut:

Unit Sea Water Intake

Unit Klorinasi/Unit Chlorination

Unit Sea Cooling Water

Unit Desalinasi

Unit Demineralisasi

Unit Steam Generation

Unit Power Generation

Unit Nitrogen Generator

Unit Produksi Urea Formaldehida

Unit Udara Pabrik dan Udara Instrumen

Secara umum, proses penyediaan air, listrik dan udara Pabrik Utilitas di PT. Pupuk Kalimantan

Timur adalah sebagai berikut:


17/80

16

2.1.1 Unit Sea Water IntakePada unit ini, air laut sebagai bahan baku utama penyedia air di Kaltim-4 disimpan dan

diberikan beberpa perlakuan supaya air laut terbebas dari kotoran, zat pencemar,

mikroorganisme dan binatang laut lain yang dapat menyebabkan penympitan di sepanjag pipa

dan peralatan. Air laut yang telah diberikan perlakuan baik secara mekanik maupun kimiawi

digunakan untuk memproduksi Natrium Hipoklorit (NaOCL), sebagai cooling agent di unit

Sea Water Cooling dan diolah lebih lanjut untuk nantinya digunakan sebagai air umpan boiler.

Perlakuan yang dilakukan agar air laut terbebas dari kotoran – kotoran adalah sebagai berikut:

a) Perlakuan Fisik

Dengan cara menyaring air laut melalui dua tahap penyaringan yaitu Bar Screen dan

Rotary Screen.

b) Perlakuan Kimiawi

Dengan injeksi bahan kimia yaitu Natrium Hipoklorit (NaOCL) dengan tujuan

mengurangi atau mematikan prtumbuhan dan aktivitas mikroorganisme.

Unit Sea Water Intake ini memiliki beberapa peralatan yaitu:

Sea Water Intake Basin (12-T-101)


18/80

17

Sebagai kolam penampungan air laut yang telaha diasaring da diinjeksikan dengan

bahan kimia sebelun dipompakan menuju user .

Kolam penampung air laut ini berukuran (W x L x H) 10600/8000 mm x 31500 mm x

9300 mm.

Kolam Sea Water Outfall (12-T-102)

Berfungsi sebagai penampung air laut yang telah digunakan sebelum dikebalikan ke

laut.

Sea Water Pump (12-P-101A/B/C)

Untuk menaikkan tekanan aliran air laut dan mengalirkannya ke user .

Spesifikasi Pompa Air Laut:

Kapasitas : 12.700 m3/jam

Lisrik : 11 kV (207 watt)

Suhu : 28-34 C

Tekanan : 3,5-3,8 kg/cm2G

Peralatan PenyaringSebagai penyaring kotoran – kotoran yang terdapat pada air laut. Peralatan penyaring

pada unit sea water intake ini ada dua macam yaitu:

Bar Screen (12-F-101A/B)

Berfungsi untuk menahan kotoran denagan ukuran realtif besar

seperti botol atau kayu dan sampah dengan ukuran beasar.

Rotary Screen (12-F-102A/B)

Untuk menyaring kotoran dengan ukuran dengan lebih kecil dan

yang lolos dari Bar Screen. Alat ini bekerja dengan cara berputar dan

disemprotkan dengan air sehingga kotoran terleas dari saringan dan

menuju trash basket .

Stop Log Up Stream dan Stop Log Downstream (12-X-101A/B dan 12-X-103A/B)

Berfungsi saat Pabrik akan melakukan turnaround atau shutdown. Alat ini akan

menahan aliran air laut ke Sea Water Intake Basin sehingga dapat dikosongkan.

Travershing Trash Rake(12-X-102)

Berfungsi untuk mengambil kotoran dari bar screen untuk selanjutnya dibuang ke

trash basket . Alat ini berbentuk semacam penggaruk yang akana mengangkat kotoran

atau sampah ke trash basket .

Trash Basket

Berfungsi untuk menampung sampah yang tertahan di dua tahap penyaringan Bar

Screen dan Rotary Screen sebelum dibuang ke tempat pembuangan sampah.

Uraian Proses

Sebelum digunakan, air laut sebagai bahan baku utama pada utilitas ini harus di-

treatment terlebih dahulu. Perlakuan secara fisik meliputi dua tahapan penyaringan yaitu Bar


19/80

18

Screen (12-F-101) dan Rotary Screen (12-F-102). Kotoran yang telah tersaring akan

menumpuk dan diambil dengan Travershing Trash Rake untuk kemudian ditampung di Trash

Basket .

Selain perlakuan secara fisik, air laut juga diberikan perlakuan kimia yaitu penambahan

bahan kimia Natrium Hipoklorit (NaOCL) untuk menghambat dan mematikan pertumbuhan

mikroorganisme dan hewan laut lainnya.

Air laut yang telah diberikan perlakuan kemudian akan dikirim ke user (Unit Desalinasi,

Unit Klorinasi dan Unit Sea Cooling Water ) menggunakan tiga pompa air laut yang tersedia.

Pada kondisi normal, pompa yang beroperasi sebanyak dua buah dan sisa satu pompa dalam

keadaan stand by.

Kualitas air laut yang akan dipompakan menuju user adalah sebagai berikut:

pH : 8,4 TDS : 35.000 ppm

Suspended

Solid

: 10 ppm Total

Hardness

: 5.000 ppm CaCO3

Calcium : 800 ppm Ca Chloride : 16.000-21.000 Cl

Bicarbonate : 130 ppm HCO3- Sulphate : 2.150 ppm SO4

Total Iron : 0,4 ppm Fe Silica : 1,2 ppm SiO2

Ammonia : Max 5 ppm NH3 Sulphide : Max 5 ppm H2S

Klorin bebas : 0,2 ppm & 1 ppm Spec.

Resistance

: 21-24 ohm/cm


20/80

19

Gambar 2.2 Skema Proses Sea Water I ntake

2.1.2 Unit Klorinasi

Natrium Hipoklorit dibutuhkan dalam unit utiltas untuk perlakuan kimia di unit Sea

Water Intake. Penggunaan NaOCL efektif untuk menghambat pertumbuhan rumput laut,

lumut, ganggang pada perpipaan. NaOCL diproduksi dengan cara elektrolisis air laut

menggunakan arus listrik DC dengan reaksi sebagai berikut:

Di air laut : 2 NaCl 2Na+ + 2Cl-

Di Anoda : 2 Cl- Cl2 + 2 e-

Di Katoda : 2 H2O+2e- H2 +2OH-

Di Larutan : 2 Na+ + 2 OH- + Cl2 NaOCl + NaCl + H2O

Keseluruhan : NaCl + H2O +Listrik NaOCl + H2

Peralatan yang terdapauat pada unit klorinasi adalah:

a Cell Electrorizer (12-X-111A/B)

Susunan sel elektrolisis yang disusun secara parallel. Tempat terjadinya reaksi

elektrolisis air laut menjadi Natrium Hipoklorit. Untuk menghindari korosi,

elektroda yang terdapat pada alat ini terbuat dari logam yang mendapat lapisan

khusus.

b

Tangki Hipoklorit ( 12-V-101A/B)

Tangki tegak terbuka untuk menapung larutan NaOCL sebelum diinjeksikan ke Sea

Water Intake.

c Blower Udara (12-K-101A/B)

Untuk membuang kandungan gas hidrogen di dalam tangki hipoklorit. Gas hidrogen

merupakan produk samping dari proses elektrolisis air laut yang dapat menimbulkan

ledakan jika konsentrasinya mencapai 4%.


21/80

20

d Transformer/Rectifier (12-X-112A/B)

Untuk meyuplai arus DC yang dibutuhkan untuk proses elektrolisis air laut.

e Sea Water Strainer (12-F-111A/B)

Berfungsi untukmenyaring kotoran atau partikel dalam air laut dengan ukuran >570

mikron sebelum masuk ke cell electrorizer .

f

Pompa di Unit Klorinasi

Sea Water Supply Pump (12-P-105A/B)

Acid cleaning Pump (12-P-104)

Normal Dosing Hypochloride Pump (12-P-102A/B)

Shock Dosing Pump (12-P-103A/B)

Uraian Proses

Air laut yang akan dielektrolisis di Cell Electrorizer dibersihkan dari kotoran dan

pertikel di Strainer untuk kemudian dialirkan menuju Cell electrorizer menggunakan Sea

Water Supply Pump dengan laju alir sebesar 30 m3/jam.Pada alat Cell Electrorizer , air laut dialirkan melalui anoda dan katoda dengan arus

listrik DC sebesar 1100 A dan tegangan 160 V.

Produk elektrolisis, yaitu Natrium Hipoklorit, dialirkan menuju Hypochlorite Storage

Drum. Hasil samping proses elektrolisis yaitu gas hidrogen diencerkan dengan udara yang

berasal dari Dillution Air Blower , kandungan gas hidrogen harus dijaga dan dokontrol agar

tidak melebihi 4%. Jika kandungan gas hidrogen melebihi konsentrasi 4%, maka

dikhawatirkan akan menimbulkan ledakan karena sifat gas hidrogen bersifat mudah meledak.

Acid Cleaning

Acid Cleaning adalah proses pembersihan sele elektrolisis menggunakan asam klorida

5% dengan pH 0,16. Proses pembersihan ini bertujuan untuk menghilangkan endapan garam

dan kerak pada sel elektrolisis supaya produk NaOCL berkualitas baik. Parameter yang

digunakan untuk acid cleaning adalah:

Waktu

Acid Cleaning rutin dilakukan setiap satu bulan sekali. Proses pembersihan dilakukan

dengan cara mensirkulasikan HCl selama empat jam

Pressure Drop

Jika beda tekan antara masukan dan keluaran sel elektrolisis lebih dari 1,2 kg/cm2

Voltase sel elektrolisis

Pada saat voltase pada sel elektrolisis kuran dari 32 V, maka dilakukan proses pembersihan ini.

Asam klorida yang digunakan sebagai pembersih akan menjadi jenuh karena telah

berkali-kali digunakan untuk membersihkan sel elektrolisis. Asam klorida jenuh akan menjadi

keruh dan kemampuan untuk membersihkan akan berkurang, oleh karena itu asam klorida

dibuang setiap enam bulan sekali dengan cara dinetralkan terlebih dahulu dengan soda caustic

untuk selanjutnya dibuang ke outfall .


22/80

21

Gambar 2.3 Skema Proses Klorinasi

2.1.3 Unit Sea Water Cooling dan Sweet Cooling Water

Salah satu kegunaan air laut adalah untuk mendinginkan Sweet Cooling Water atau air

pendingin yang telah digunakan di Unit Amoniak dan Unit Urea Pabrik Kaltim-4. Sweet

cooling water didinginkan dengan air laut dengan system once through, dimana air laut yang

telah digunakan untuk mendinginkan langsung dibuang ke outfall .

Untuk mendinginkan Sweet cooling water , digunakan lima buah Marine Plate Heat

Exchanger yaitu sebuah alat penukar panas dengan kumpulan plate-plate tipis dimana satu sisi

dilewati sweet cooling water dan satu sisi lain dilewati oleh air laut sebaga pendingin. MPHE

pada Unit Utilitas Pabrik Kaltim-4 terdapat lima buah, dimana dua buah untuk suplai ke Unit

Urea (12-E-211A/B), dua buah untuk suplai ke Unit Amoniak (12-E-201A/B) dan satu unit

dalam kondisi stand by (12-E-201C). MPHE yang dalam kondisi stand by dapat digunakan

untuk mensuplai sweet cooling water ke Unit Amoniak dan Unit Urea.

Spesifikasi MPHE adalah sebagai berikut

Tipe : Plate

Material : Titanium

Ukuran (mm) : 3490 H x 1570 W x 5780 L

Aliran sweet cooling water dari Unit Amoniak dan Urea biasanya akan berkurang karena

adanya penguapan di sepanjang pipeline. Oleh karena itu, aliran sweet cooling water akan di

make up oleh raw condensate di Make Up Tank (12-V-211).

Uraian Proses

Sweet cooling water dengan suhu 44 ᵒC sampai 48 ᵒC yang telah digunakan sebagai

pendingin di Unit Ammonia dan Unit Urea didinginkan kembali dengan menggunakan air laut

di Marine Plate Heat Exchanger (MPHE). Di dalam Marine Plate Heat Exchanger (MPHE),


23/80

22

sweet cooling water didinginkan dengan air laut yang dipompakan kembali untuk

mendinginkan proses sistem di Unit Ammonia dan Unit Urea.

Sebagian dari sweet cooling water dipompakan dengan Emergency Cooling Water Pump

(12-P-202 A/B) untuk mendinginkan oli pada steam turbin dan untuk Ammonia Cooling

Water Pump (12-P-201 A/B), sedangkan sirkulasi pada Pabrik Urea dilakukan dengan Urea

Cooling Water Pump (12-P-211 A/B).

Pada sweet cooling water yang digunakan sebagai pendingin di Unit Ammonia dan Unit

Urea, terjadi penurunan volume air yang terjadi karena adanya penguapan. Untuk mengatasi

kekurangan air pada Unit Ammonia dan Unit Urea selama sirkulasi, dilakukan make-up

dengan menggunakan air demin dari 12-V-201 dan 12-V-211 dengan sensor level drum.

Gambar 2.4 Skema Proses Fresh Cooling Water


24/80

23

2.1.4 Unit Desalinasi

Unit ini berfungsi untuk memproduksi raw condensate dengan cara memanaskan hingga

air laut hingga membentuk uap air dan mengkondensasikannya. Raw condensate yang

diproduksi dari unit desalinasi ini akan digunakan sebagai air umpan ke unit demineralisasi.

Unit utilitas di Pabrik Kaltim-4 memiliki dua buah Unit Desalinasi. Tiap unit

menghasilkan 70-80 m3/jam destilat.

Perlatan yang terdapat pada unit desalinasi adalah:

1. Flash Evaporator

Tempat terjadinya penguapan air laut dan uap yang terbentuk akan terkondensasi

menjadi air tawar.

2. Sea Water Heater

Berupa plate evaporator yang berfungsi sebagai tempat untuk memanaskan air laut.

Unit desalinasi Pabrik 4 terdiri dari tiga effect dengan memanfaatkan uap panas

sebagai pemanas. Uap yang dihasilkan pada effect pertama dipergunakan sebagai

pemanas di effect kedua. Uap yang dihasilkan pada effect kedua dipergunakan sebagai

pemanas di effect ke tiga.

3. Sistem Vakum

Unit desalinasi beroperasi pada tekanan vakum atau di bawah 1 atm. Peralatan untuk

system vakum adalah:

Steam Jet Ejector (14-J-1-01, 14-J-1-02, dan 14-J-1-03)

Digunakan mengambil udara dan gas pada flash evaporator sehingga menjadi

vakum. Media penarik yang digunakan adalah Steam SM.

Vent Condensor (14-E-1/2-02 A/B)

Alat penukar panas untuk mengkondensasikan steam, udara, dan gas-gas yangtidak larut .

4. Sistem Injeksi Bahan Kimia

Bahan kimia (ALTREAT 400 atau Belgard 250) diinjeksikan ke air laut yang masuk

untuk mencegah terjadinya scale dan mencegah terjadinya busa. Peralatan yang

digunakan pada sistem injeksi bahan kimia adalah sebagai berikut :

Pompa Injeksi/Chemical Pump digunakan untuk mengalirkan/ memompakan

bahan kimia dalam tangki/drum ke sea water inlet .

Tangki bahan kimia adalah alat yang digunakan untuk menampung larutan bahan

kimia yang akan diinjeksikan ke air laut.

5. Pompa-pompa

Desalinated Water Pump / Pompa Destilate ( 14-P-102 A/B) )

Digunakan untuk mengalirkan air tawar hasil desalinasi (destilat) ke Tangki

Penampung 15-T-101.

Blow Down Pump ( 14-P-1/2-01 A/B )

Adalah pompa yang digunakan untuk membuang air laut sisa yang tidak teruapkan

menjadi destilat ke out fall .


25/80

24

Uraian Proses

Air laut yang akan masuk ke Unit Desalinasi dipanaskan terlebih dahulu di Final

Condenser , panas yang diserap oleh air laut di final condenser akan mengkondensasi uap air

dari effect ketiga evaporator menjadi raw condensate. Raw condensate kemudian dipompakan

ke Raw Condensate Tank (15-T-101) melalui pompa 14-P-102A/B. Sedangkan air laut yang

telah dipanaskan akan diinjeksikan dengan bahan kimia anti scale untuk selanjutnya

diumpankan ke masing-masing evaporator effect . Pertukaran panas terjadi di dalam plate,

dimana air laut akan menerima panas dari steam dair sisi lain plate. Hal ini menyebabkan air

laut mengalami penguapan sebagian sedangkan steam akan terkondensasi.

Uap air yang terbentuk keluar dari plate melalui demister menuju effect berikutnya.

Fungsi demister adalah untuk memisahkan droplet air laut yang terikut dalam uap air. Uap air

yang telah bebas dari droplet akan menuju effect berikutnya sampai ke effect ketiga.

Brine atau air laut yang tidak teruapkan akan dialirkan menggunakan Brine Pump (14-

P-1/2-01A/B) untuk di-blowdown. Sedangkan gas – gas yang tida terkondensasi di FinalCondenser dibuang melalui Venting (14-E-1/2-02).

Kualitas destilat yang dihasilkan mempunyai spesifikasi :

- pH : 6,5 – 7,5

- Conductivity : 11 μs/cm

- Ammonia nor/max : 3/15 ppm

- Chloride : 2.25 ppm

- Total Fe : 0.005 ppm

- Total Cu : 0.03 ppm

- SiO2 : 0.02 ppm

- Sodium : 1.2 ppm- Potasium : 0.05 ppm

- Bicarbonat : 0.6 ppm

- Sulphate : 0.4 ppm

- TDS : 5 ppm

2.1.5 Unit Demineralisasi

Pada unit ini, Raw Condensate yang dihasilkan dari Unit Desalinasi diolah dan diproses

lebih lanjut menjadi air bebas mineral (demineralized water ). Demineralized water ini

nantinya akan digunakan sebagai air umpan boiler. Selain dari Unit Desalinasi, raw condensate

juga berasal dari process condensate dari unit amoniak dan urea serta steam condensate.

Air demineralisasi mengandung sedikit kandungan ion-ion mineral (Na,K, Cl, Fe,

Cu,Ba, Ca, Mg, SO4, NO3 SiO2). Kandungan ion mineral tersebut harus dikurangi karena

kondisi operasi Package Boiler dan Waste Heat Boiler bekerja pada suhu tinggi. Jika

kandungan ion mineral tidak dikurangi hingga batas yang ditentukan (


26/80

25

1. Cation Exchanger (15-F-101A/B)

Berupa bejana yang berisi resin kation. Resin akan menangkap kation yang terbawa

oleh proses kondensat dari Unit Ammonia.

2. Degasifier (15-C-102)

Adalah bejana yang akan dilalui atau dilewati oleh proses kondensat setelah melewati

Cation Exchanger. Di Degasifer gas-gas yang terlarut di dalam air akan diusir oleh

aliran udara yang berhembus dari arah berlawanan.

3. Mixed Bed Polisher (15-F-201A/B)

Adalah bejana yang berisi resin kation dan anion. Resin ini akan menangkap seluruh

kation maupun anion, yang terdapat di dalam raw condensate sehingga menjadi air

bebas mineral (air demin).

4. Pompa-pompa

- Raw Condensate Pump (15-P-201A/B)

Digunakan untuk mengalirkan air dari Tangki Raw Condensate ke Mixed Bed

Polisher .- Degasifier Water Pump (15-P-101A/B)

Digunakan untuk mengalirkan air dari Tangki Degasifier ke Tangki Raw Condensate.

- Demin Water Pump (17-P-101A/B)

Digunakan untuk mengalirkan air dari Tangki Demin ke Deaerator dan proses air

pendingin.

5. Raw Condensate Tank (15-T-101) dan Demin Water Tank (15-T-201)

Untuk menampung raw condensate dan air demin sebelum dimanfaatkan selanjutnya.

6. Blower Udara (15-K-201)

Digunakan untuk mengusir gas terlarut dalam proses kondensat.

7. Neutralization Pond (15-T-202)Kolam penampungan sementara air bekas regenerasi untuk dinetralkan terlebih

dahulu sebelum dibuang ke out fall .

Uraian Proses

Air umpan untuk unit demineralisasi ditampung di Raw Condensate Tank . Sebelum

ditampung di tangki ini, process condensate yang berasal dari unit amoniak dihilangkan

terlebih dahulu kandungan ion terlarutnya (Fe+ dan NH4+) di Cation Exchanger . Air umpan

( process condensate) masuk melalui bagian atas Cation Exchanger , mengalir sepanjang bed

resin penukar ion, hingga keluar melalui bagian bawah Cation Exchanger . Reaksi penukaran

ion yang terjadi di caiton exchanger adalah sebagair berikut

RH+ + NH4 + OH- NH4R + H2O

Pada reaksi di atas dapat dilihat bahwa ion hidrogen akan terlepas dari resin dan resin

akan mengikat kation yang terlarut dalam process condensate.

Resin penukar ion akan berkurang kemampuannya seiring berjalannya waktu karena

mengalami kejenuhan sehingga harus diregenerasi. Parameter yang menunjukkan bahwa resin


27/80

26

penukar ion di Cation Exchanger harus diregenerasi adalah pH dan konduktivitas kondesat

yang dihasilkan. Jika pH dan konduktivitas dari kondensat mengalami peningkatan, maka resin

harus diregenerasi menggunakan larutan H2SO4 2%. Reaksi regenerasi resin kation adalah

sebagai berikut:

2 NH4R + H2SO4 (NH4)2SO4 +2 RH+

Tahap – tahap regenerasi kation secara automatik adalah sebagai berikut :

1. Pencucian Balik ( sub-surface wash)

Bertujuan untuk melepaskan lapisan partikel yang tak diinginkan yang mungkin

terkumpul selama siklus produksi di permukaan unggun resin penukar kation.

2. Drain

Pada tahap ini, air yang tertampung di penampung regeneran (collector ) dibuang

melalui Rinse Outlet Valve. Proses ini dibantu dengan memasukkan udara melalui

Blower Pencampur Udara.

3. Injeksi Asam

Air yang sudah bebas kation dan gas dimasukkan ke dalam bagian dasar tanki penukarkation oleh injeksi asam. Air ini mengalir keatas melalui unggun resin penukar kation

dan akhirnya keluar dari penampung regenerant ke kolam netralisasi.

4. Pembuangan Asam/Pembilasan

Bertujuan untuk membuang sisa asam dengan menutup valve tanki outlet asam dan

dibantu oleh aliran udara.

5. Pengisan Kembali

Penghentian kegiatan diatas, yaitu penutupan valve-valve aliran udara dan pemasukan

air/raw water.

6. Pengisian Tanki Asam

7. Pembilasan.

Process condensate yang telah dibersihkan dari kation terlarut dialirkan menuju

Degasifier sebelum ditampung di Raw Condesate Tank . Process condensate dialirkan dari atas

degasifier dan dikontakkan dengan udara yang dihembuskan dari bagian bawah menggunakan

Fan Degasifier (15-K-101A/B). Degasifier dilengkapi dengan plastic pall ring sipaya bidang

kontak uadara dengan kondensat menjadi lebih besar. Kondensat yang telah bersih dari gas

terlarut kemudian dikirim ke Raw Condensate Tank dengan menggunakan Degasifier Water

Pump.

Air yang diatampung di Raw Condensate Tank berasal dari unit desalinasi, process

condesate yang telah diolah di Cation Exchanger dan steam condensate. Raw condensate ini

nerupakan air umpan untuk alat Mixed Bed Exchanger yang berisi resin anion dan kation untuk

mengurangi kadar mineral terlarut dalam raw condesate. Reaksi yang terjadi pada Mixed Bed

Exchanger adalah:

Resin Kation

R-H + M+ R-M + H+

Dengan:


28/80

27

R-H : Resin Kation

M+ : Kation terlarut dalam raw condensate (Na+, K +, Fe2+, Al3+)

R-M : Resin kation yang telah jenuh

H+ : Ion hidrogen yang terlepas dari resin kation

Resin Anion

R-OH + A R-A + OH

R-OH : Resin Kation

A- : Anion terlarut dalam raw condensate (SO42-, Cl-, NO3

3-)

R-A : Resin anion yang telah jenuh

OH- : Ion hidrogen yang terlepas dari resin kation

Seiring berjalannya waktu, unggun resin kation dan anion akan menjadi jenuh. Resin

jenuh akan mencapai total break through capacity yaitu suatu kondisi dimana resin tidak dapat

lagi melakukan pertukaran ion, sehingga jika resin jenuh terus diumpankan dengan raw

condensate, tidak akan menghasilkan demineralized water .Saat resin sudah jenuh, maka regenerasi resin harus dilakukan. Regenerasi merupakan

suatu proses untuk mengambil ion yang telah terikat pada resin dengan menggunakan asam

untuk resin kation dan basa untuk resin anion. Di PT. Pupuk Kalimantan Timur, resin penukar

kation diregenerasi menggunakan H2SO4 3%, sedangkan untuk regenerasi resin anion

menggunakan NaOH 3%.

Kontak H2SO4 dengan resin kation jenuh akan melepas ion logam yang terikat di resin

kation dan melepas ion hidrogen pada asam sulfat sehingga resin kembali mengikat ion

hidrogen. Begitu pula dengan resin anion jenuh, ion hidorksida pada soda caustic akan terlepas

dan anion terikat di resin juga akan terlepas selama kontak resin anion dengan soda caustic.

Dengan begitu, ion hidroksida akan kembali terikat dengan resin anion.Selama proses regenerasi unggun penukar ion, asam sulfat diinjeksikan dari dasar dan

keluar melalui bagian tengah. Sementara caustic sebagai regeneran penukar anion diinjeksikan

dari atas dan mengalir keluar pada bagian tengah. Aliran regenerant kemudian ditampung

dalam kolam netralisasi.

Air yang dihasilkan pada unit desalinasi ini akan ditamping pada Demineralized Water

Tank (15-T-201) dan siap dikirim sebagai air umpan boiler atau sebagai make-up SCW.


29/80

28

2.1.6 Unit Power Generation

Unit ini berfungsi sebagai penyedia kebutuhan listrik di Pabrik Kaltim-4. Listrik yang

dihasilkan berasal dari Gas turbin Generator (GTG) ALSTHOM dengan daya maksimum

yang dihasilkan sebesar 20 MW. GTG ALSTHOM merupakan packed power yang terdiri dari

ruang control, accessories compartment , ruang turbon, reduction gear dan ruang generator.

Selain GTG, untuk keadaan darurat, suplai listrik disediakan oleh Emergency Diesel

Generator .

Bahan bakar yang digunakan untuk menggerakkan turbin GTG adalah gas alam yang

berasal dari Muara Badak. Sebelum digunakan sebagai bahan bakar, gas alam dipisahkan

dengan kondensatnya terlebih dahulu pada Knock Out Drum (11-V-102), kondensat gas alam

adalah hidrokarbon fraksi berat dan air. Setelah dipisahkan dengan kondensatnya, gas alam

dipanaskan di Gas Fuel Heater (16-E-201) untuk selanjutnya disaring untuk memisahkan gas

dengan partikel pengotor menggunakan Gas Fuel Filter (16-F-201) dan digunakan sebagai ba

han bagark GTG.

Tekanan dan laju alir gas alam yang masuk ke GTG diatur oleh Stop/Ratio Valve (SRV)dan Gas Control Valve (GCV). SRV berfungsi untuk mengatur tekanan gas alam dan

menghentikan aliran gas alam saat GTG sedang shutdown, sedangkan GCV berfungsi untuk

mengatur gas alam yang masuk turbin sesuai dengan beban GTG. Perbandingan gas alam dan

udara diatur melalui bukaan Inlet Guide Vane (IGV). Putaran turbin dipertahankan pada

kecepatan 5100 rpm untuk mendapatkan voltage dan frekuensi yang diinginkan pada

generator.

Pembakaran campuran gas alam dan udara dilakukan di dalam sepuluh buah combustion

chamber berbnetuk silinder. Suplai udara berasal dari kompresor udara dan mengalir sepanjan

sisi luar liner pembakaran, sedangkan aliran gas alam disuplai ke ruang bakar melalui nozzle.

Pada saat start up, pembakaran awal diinisiasi oleh busi atau spark plug yang terdapay padaruang bakar 1 dan 2. Ruang bakar lain akan ikut menyala setelah ruag bakar 1 dan 2 menyala

karena setiap ruang bakar dihubungkan dengan cross fire tube. Gas yang dihasilkan dari

pembakaran kan dimanfaatkan oleh turbin, dimana energy panas dalam gas akan dikonversi

ke energy mekanik oleh turbin untuk selanjutnya dikonversi lebih lanjut menjadi energy listrik.

Tenaga listrik dibangkitkan pada bagian generator karena terjadinya induksi listrik.

Karakter listrik yang dihasilkan:

- Output : 20 MW (max)

- Power factor : 0,8

- Frekuensi : 50 Hz

- Eksitasi : Brushless Exciter

Karakteristik Emergency Power :

- Output : 850 kW (max), 525 V, 3 phase.

- Power factor : 0,8

- Frekuensi : 50 Hz


30/80

29

- Eksitasi : Brushless Exciter

Gambar 2.5 Gas Turbin Generator

3.1.7 Unit Steam Generation

Steam yang diproduksi digunakan untuk keperluan proses maupun keperluan peralatan.

Steam diproduksi oleh dua macam boiler , yaitu Package Boiler dan Waste Heat Boiler .

Terdapat tiga tigkatan tekanan steam yaitu sebagai berikut:

1. Steam SH dengan tekanan 82 kg/cm2G dan suhu 490 C. Steam dengan tekanan ini

dihasilkan oleh Package Boiler . Selain dari Package Boiler, steam SH juga disuplai

dari steam integrasi (TP-58A). Pabrik Amoniak yang memproduksi steam SHH

mensuplai steam SH melalui system letdown valve.

2. Steam SM dengan tekanan kg/cm2G dan suhu 390 C. Steam dengan tekanan sedang

ini diproduksi melalui letdown valve 17-PV-9021. Steam SM dikonsumsi oleh Pabrik

Urea dan Utilitas.

3. Steam SL denag tekanan kg/cm2G dan suhu 260 C. Merupakan steam dengan

tekanan rendah yang diproduksi melalui dari steam SM melalui letdown valve 17-PV-9022, selain dari system letdown, steam SL juga disuplai dari exhaust gas turbin.

Demineralizied water yang ditampung di Demineralized Water Storage Tank (15-T-

201) dikirim ke Deaerator Utility (17-V-201) dan Dearator Ammonia (1-V-601). Air demin

yang beraslal dari Dearator utility digunakan sebagai air umpan boiler , sedangkan air demin

setelah diproses di Dearator Ammonia selain digunakan sebagai air umpan boiler juuga

digunakan sebagai quench water .


31/80

30

Fungsi dearator adalah untuk menghilangkan gas-gas terlarut pada air demin. Gas

terlarut seperti oksigen dapat menyebabkan korosi pada boiler. Air demin masuk melalui

bagian atas deaerator dengan system spray dan dikontakkan dengan steam secara

countercurrent . Setelah dikontakkan dengan steam, air demin kemudian ditampung dalam

Storage Drum (17-V-101), dimana larutan hidrazin diinjeksikan ke dalam Storage Drum unuk

mengikat sisa oksigen yang terlarut melalui reaksi berikut:

N2H4 + O2 N2 + 2H2O

Kandungan oksigen outlet Deaerator didesain


32/80

31

Gambar 2.6 Skema Proses Deaerator

Package Boiler didesain untuk produksi superheated steam dengan tekanan 82 kg/cm2G

dan suhu 490 C berkapasitas 100 ton/jam untuk dipergunakan sebagai penggerak steam

turbin. Awalnya, steam yang diproduksi oleh Package Boiler adalah saturated steam dengan

tekanan 86,1 kg/cm2G dengan suhu 300 C, saturated steam dihasilkan dari proses evaporasi

dalam Steam Drum (17-H-401). Saturated steam kemudian dikirim ke Primary Superheater

dimana steam dipanaskan hingga suhu 401 C, setelah proses desuperheating steam,

kemudian dikirim ke secondary Superheater dimana suhu steam dianikkan lagi menjadi 490

C

Waste Heat Boiler (WHB) memanfaatkan panas buangan daru Gas Turbin Generatorsebagai bahan bakar ditambah pemanasan system burner .

Agar batasan komponen kerak dan alakalinitas pada air boiler dapat dipertahankan,

sebagian air boiler dalam Steam Drum di-blowdown. System blowdown dijalankan melalui dua

jenis rate yaitu continuous blowdown dan intermittent blowdown sebesar 2% dan 3% dari rate

maksimum produksi steam. Continous blowdown akan menuju Blowdown Drum (17-H-401-

V1) dimana di dalam alat ini akan terbentuk steam flash untuk dimanfaatkan sebagai steam

SL, sedangkan sisa air yang di-blowdown dialirkan ke Blowdown Tank (17-H-401-T1) setelah

sebelumnya didinginkan di Blowdown Cooler (17-E-201). Sedangkan pada intermittent

blowdown, seue flash steam yang dihasilkan langsung dibuang ke atmosfer dengan

perimbanhan sebagai berikut:

Fluktuasi rate steam flash

Jumlah sangat kecil

Kualitas rendah


33/80

32

Gambar 2.7 Package Boiler

Gambar 2.8 Waste Heat Boiler

2.1.8 Unit Instrument Air dan Plant Air

Di dalam pabrik ada 3 jenis udara yang diistilahkan berdasarkan fungsinya yaitu udara

proses ( process air ), udara pabrik ( service air ), dan udara instrumen (instrument air ).

Unit ini berfungsi menyediakan udara pabrik dan udara instrumen. Kegunaan dari udara

pabrik adalah sebagian besar untuk pembersih, sedangkan udara instrumen yang merupakan

udara kering berfungsi untuk menggerakkan instrumen.


34/80

33

Kondisi operasi sistem udara pabrik adalah sebagai berikut :

1. Service Air

Tekanan : 8 kg/cm2G

Temperatur : 50oC

Kualitas : oil free

Kebutuhan :

Unit utilitas : 2277 Nm3/jam (Instrument Air dan N2 Generator)

Unit urea : 325 Nm3/jam (max 600 Nm

3/jam)

Unit ammonia : 0 Nm3/jam (max 600 Nm

3/jam)

2. Instrument Air

Tekanan : 7 kg/cm2G

Temperatur : 50oC

Kualitas : oil free

Kebutuhan :

Unit Utilitas : 157 Nm3/jam

Unit Urea : 190 Nm3/jam

Unit Ammonia : 330 Nm3/jam

3. Nitrogen Gas

Tekanan : 7 kg/cm2G

Temperatur : ambient + 5oC

Kualitas :

N2 (termasuk Ar) : min 99,9 % vol

O2 : max 1000 ppm vol

Impurities oil : max 0,001 ppm vol

Particulate : max 10 microns

Kebutuhan :Unit Utilitas : 15 Nm

3/jam

Unit Urea : 30 Nm3/jam

Unit Ammonia : 200 Nm3/jam

2.1.8.1 Sistem Service Air (Udara Pabrik)


35/80

34

Unit Udara Pabrik adalah unit yang mengontrol penyediaan udara pabrik dan udara

instrumen untuk kebutuhan Pabrik Utility, Ammonia, dan Urea. Kegunaan udara pabrik

diantaranya untuk : pembersihan penyaring udara pada gas turbin, untuk urea seeding di Pabrik

Urea, Utility Station, dan untuk bahan baku udara instrument.

Pada kondisi normal operasi, udara pabrik disuplai dari Process Air Compressor (1-K-

421) di Pabrik Amoniak, kemudian dialirkan ke Air Receiver (18-V-101). Pada phase 1, udara

pabrik disuplai dari Pabrik POPKA (TP -55) atau dari Pabrik II (TP-75), bila tidak mencukupi,

udara pabrik dapat disuplai dari Emergency Air Compressor (18-K-101). Air Receiver

dilengkapi dengan sebuah drain trap untuk membuang kondensat yang kemungkinan

terkondensasi sepanjang line dari kompresor.

Udara pabrik ditampung dalam Air Receiver dan didistribusikan ke user – user melalui

header distribusi udara pabrik. Apabila tekanan udara pabrik turun sampai dibawah set point ,

maka secara otomatis disuplai dari Emergency Air Compressor yang digerakkan oleh mesin

diesel. Pada system Emergency Air Compressor , udara melewati Air Filter kemudian masuk

ke suction kompresor dan dinaikkan tekanannya, kemudian didinginkan dalam intercooler danaftercooler . Udara yang telah didinginkan pada aftercooler dimasukkan ke Air Receiver (18-

V-101).

2.1.8.2 Sistem Instrument Air

Unit udara instrumen adalah unit yang memproses udara pabrik menjadi udara

instrumen dan berfungsi sebagai penggerak valve pengontrol tekanan ( pressure control valve),

pengontrolan aliran ( flow control valve), pengontrol oil untuk speed control turbin-turbin,

pengontrol level (level control valve), dan alat kontrol lainnya.

Service air melalui prefilter masuk ke Alat Pengering Udara (18-D-201A/B) dimana

moisture content diturunkan sampai dew point – 40 C pada tekanan 7 kg/cm2G. Alat

pengering udara ini bertipe pressure swing heatless yang terdiri atas dua buah vessel berisi

desiccant/pengering. Pada kondisi operasi normal, satu vessel beroperasi dan yang lain

standby/regenerasi. Udara bertekanan memasuki Air Dryer pada inlet yang bertekanan dan

mengalir melalui sebuah kolom pengeringan udara. Aliran yang keluar dari Air Dryer ini

dipisahkan dan sebagian besar digunakan sebagai udara instrument, sebagian sisanya

diturunkan tekanannya ke tekanan atmosfer dan digunakan untuk backwash kolom pengering

yang lain.

Regenerasi desiccant dilakukan dengan menggunakan udara kering yang ada tanpa

penambahan panas. Valve Air Dryer ini aktif secara bergantian kurang lebih 3 menit sehingga pengeringan dan regenerasi bergantian diantara kedua kolom dan secara kontinyu selalu ada

aliran udara kering yang bertekanan dari sistem. Setelah melewati after-filter , udara kering

sebagai instrument air didistribusikan ke user – user melalui line header distribusi

Udara yang digunakan sebagai udara instrumen dijaga agar uap air yang masih ada di

dalam udara instrument tidak terkondensasi sepanjang tube dan alat instrumentasi. Hal ini

untuk mencegah malfungsi dan menyebabkan korosi sepanjang peralatan yang dilaluinya.


36/80

35

Udara instrumen mempunyai tekanan 7 – 8 kg/cm2 dan dew point – 40 C sehingga diharapkan

tidak terjadi kondensasi uap air di dalam sistem. Untuk mengurangi kandungan uap air tersebut

umumnya dipakai adsorbent/dessicant seperti Activated Alummina atau Silica Gel . Unit untuk

penyerapan uap air di dalam udara ini disebut Instrument Air Dryer Unit , dimana 1 unit

beroperasi dan 1 unit lagi regenerasi atau stand-by. Instrument Air Dryer Unit yang beroperasidalam waktu tertentu akan mengalami kejenuhan di desiccant-nya, sehingga perlu dilakukan

regenerasi untuk mengembalikan dari kondisi jenuh ke kondisi awal operasi. Peralatan utama

pada unit pabrik dan udara instrumen adalah :

1. Air Receiver (18-V-101)

Berupa silinder yang berfungsi menampung udara yang disuplai dari Inter Stage

Kompresor Udara Pabrik Ammonia ataupun dari Kompresor Emergensi Udara Pabrik

Utility.

2. Air Dryer (18-Z-101 A/B)

Terdiri dari 2 unit, berfungsi untuk menghilangkan uap air yang ada di dalam udara. Di

dalam alat ini dilengkapi pre filter , after filter yang berfungsi untuk menyaring debu-debu, minyak/oil dan kotoran (partikel) lainnya serta dilengkapi tabung berisi zat

pengering (desiccant ) yang berfungsi untuk menyerap uap air di dalam udara. Sebagian

bahan penyerap dipakai Activated Alumina yang berbentuk granular putih dengan

ukuran 2 - 4 mm, kapasitas penyerapan 250 gr H2O/kg desiccant

3. Emergensi Udara Kompresor

Berfungsi mensuplai kebutuhan udara pabrik apabila sumber utamanya terhenti atau

tekanan udara pabrik dibawah batas minimum. Alat ini terdiri dari kompresor udara,

filter inlet udara, inter cooler , lube oil system, fuel oil system, dan diesel engine.

Emergensi udara kompresor bisa dijalankan secara manual ataupun secara otomatis.


37/80

36

2.1.9 Unit Nitrogen Generator

Gas nitrogen diproduksi dari udara pabrik dengan menggunakan adsorbent, yang disebut

MSC ( Molecular Sieving Carbon). Sebelum masuk ke Adsorber Tank, udara pabrik disaring

di Pre-filter (18-Z-301-F1 A/B) dengan tujuan menghilangkan debu serta untuk drain air dari

udara pabrik ini. Kemudian udara masuk ke Adsorber Tank (18-Z-301-T1 A/B) yang terdiridari dua kolom adsorber. Pada bagian bawah berisi desiccant untuk menyerap kadar air di

dalam udara pabrik sedangkan bagian atas berisi MSC yang berfungsi menyerap oksigen lebih

cepat daripada nitrogen.

Sebagai hasilnya oksigen dipisahkan dari udara dan nitrogen dengan konsentrasi tinggi

keluar dari adsorber masuk ke Nitrogen Receiver Tank (18-Z-301-T2) yang selanjutnya

didistribusikan ke user-user di Unit Utilitas, Ammonia, dan Urea. Adsorber diregenerasi

dengan cara diturunkan tekanannya ke tekanan atmosfer dan melepaskan gas-gas yang telah

diadsorb pada tahap sebelumnya. Header untuk Pabrik 4 dilengkapi fasilitas tie-in dengan

Header Existing POPKA.

2.1.10 Unit Urea Formaldehyde Concentrate

2.1.10.1 Bahan Baku

Unit UFC-85 berfungsi menghasilkan Urea Formaldehyde Concentrated 85 % untuk

meningkatkan strength dan menghindari caking urea granul pada unit granulation.

Formaldehyde dihasilkan dari sintesa antara methanol (CH3OH) dengan oksigen (O2) yang

berasal dari udara dengan bantuan katalis Ferry Molbdate Molybdenum Oxide. Sedangkan

urea formaldehyde dihasilkan dari sintesa formaldehyde dengan urea.Bahan baku utama yang digunakan dalam proses produksi urea foraldehyde adalah:

Metanol : 99,85% berat

O2 : 21% volume (dari udara)

Urea (NH2CONH2) : 65% berat

Unit UFC-85 ini akan menghasilkan produk urea formaldehyde dengan spesifikasi

sebagai berikut:

Formaldehyde : 60% berat mineral

Urea : 25% berat mineral

Metanol : 0,2% maks Asam Formiat : 0,05% maks.

Peralatan-peralatan yang digunakan di Unit Urea Formaldehyde

1. Tangki Metanol (2-T-705)

Sebagai tempat penampungan methanol sebeum dipompakan ke Reaktor

Kapasitas: 20,5 m3

2. Pompa Feed Metanol (2-P709A/B)


38/80

37

Untuk mengalirkan methanol dari Tangki 2-T-705 ke Methanol Evaporator (2-E-

701)

Kapasitas : 7,88 m3/jam

Head : 65 meter.

3. Methanol Evaporator (2-E-701)

Penukar panas untuk menghasilkan methanol dalam fase uap. Sumber anas yang

digunakan adalah saturated steam bertekanan 0,4 kg/cm2G dengan suhu 110 C.

Tekanan da suhu normal di 2-E-701 adalah 1 kg/cm2G dan 84 C.

4. Circulation Blower (2-K-701)

Berfungsi untuk mensirkulasikan recycle gas dengan laju alir 3800 Nm3/jam,

tekanan discharge 0,406 kg/cm2G.

5. Air Filter (2-F-701)

Sebagai penyaring fresh air sebelum masuk ke Recirculation Blower . Dengan

kapasitas 1370 Nm3/jam udara, efisiensi alat ini mencapai 96%.

6. Recycle Gas Separator (2-V-701)Berfungsi untuk memisahkan kondensat daru aliran gas ke inlet Blower 2-K-701.

Kapasitas : 0,72 m3

Tekanan : 2,5 kg/cm2G (desain)

Suhu : 100 C (desain)

7. Process Gas Heater (2-E-702)

Berfungsi untuk memansakan process gas dari suhu 88 C menjadi 200 C sebelum

masuk Formaldehyde Reactor . Pemanas yang digunakan adalah oil penukar panas.

8. Reaktor Formaldehyde (2-R-701)

Reaktor ini berfungsi sebagai tempat terjadinya reaksi pembentukan formaldehyde.

Dengan reaksi utama sebagai berikut:

CH3OH + ½ O2 HCHO + H2O + Q

Selain reaksi utama, pada reaktor juga terjadi reaksi samping pembentukan asam

formiat:

HCHO + ½ O2 HCOOH CO + H2O

9. Oil Separator ( 2-V-702)

Untuk memisahkan uao air dan oli setelah keluar dari reaktor. Uap keluar separator

berkontak dengan oli yang terkondensasu di dalam tumpukan ring untuk

menjenuhkan uap oli dengan sempurna.

10. Tail Gas Heater (2-E-710)11. Oil Vent Condensor (2-E-704)

12. Start-Up Oil Pump (2-P-702)

13. Oil Tank (2-T-702)

Uraian Proses


39/80

38

Cairan methanol dipompa dari Methanol Tank (2-T705) ke Methanol Evaporator (2-E-

701) menggunakan salah satu dari dua Methanol Feed Pump (2-P-709 A/B). Methanol

Evaporator bertipe kettle heat exchanger , dimana panas penguapan methanol berasal dari

steam yang mengkondensasi. Kemudian gas methanol dikirim ke proses dan dicampur dengan

udara serta recycle gas yang disirkulasikan oleh blower 2-K-701. Flow recycle gas dan make-

up aliran udara dihisap melalui Filter Udara 2-F-701 A/B. Campuran reaksi udara, recycle gas,

dan methanol mempunyai kandungan methanol 9 % mol dan kandungan oksigen 10 % mol.

Campuran reaksi dipanaskan sebelumnya sampai 200O

C dalam Process Gas Heater 2-E-702

menggunakan panas kondensasi oil penukar panas sebelum memasuki Reaktor Formaldehyde

2-R-701.

Preheater gas masuk ke Reaktor Formaldehyde melalui 2153 tube berisi katalis logam

oksida Topsoe tipe FK-2 dengan tinggi katalis 1040 mm. Reaksi methanol menjadi

formaldehyde merupakan reaksi oksidasi katalitik dengan mekanisme sebagai berikut :

CH3OH + ½O2 HCHO + H2O

Sebagian kecil formaldehyde yang terbentuk mengalami oksidasi lebih lanjut menjadi

asam formiat sedangkan sebagian terpecah lagi menjadi karbon monoksida dan air, mengikuti

reaksi samping berikut :

HCHO + ½O2 HCOOH CO + H2O

Selain itu terbentuk dimetil eter dalam jumlah kecil.

Reaksi diatas adalah reaksi yang sangat eksotermis maka untuk menjaga kondisi suhu

optimum dan membatasi pembentukan reaksi samping, panas reaksi harus diambil selama

reaksi berlangsung dengan oil penukar panas yang mengalir secara gravitasi pada shell side

menara. Oli penukar panas adalah oli dengan panas yang stabil berfungsi untuk menyerap

panas reaksi melalui pendidihan. Tekanan didih oli penukar panas yang dipilih adalah moderatdalam keseluruhan kisaran suhu operasi antara 0,2 - 1,2 kg/cm2G

Setelah keluar reaktor ada kecenderungan terjadi pembentukan asam formiat di seluruh

permukaan logam yang dilalui gas hasil. Kemungkinan ini dapat diminimalkan dengan

menggunakan stainless steel , meminimalkan area permukaan, dan meminimalkan suhu

permukaan gas hasil reaktor, bila temperatur mencapai 285oC, maka harus didinginkan

menjadi 130oC dalam Waste Heat Boiler 2-E-703.

Formaldehyde yang terbentuk akan diserap oleh larutan urea dalam Formaldehyde

Absorber (2-C-701). Bagian bawah Formaldehyde Absorber terdiri atas 2 tumpukan packing

( packed bed ) yang masing masing –masing dilengkapi dengan 2” packing slot ring stainless steel . Bagian atas absorber dilengkapi dengan 12 valve cap trays dan sebuah packed bed pada

puncaknya. Absorber didesain untuk menyerap aliran gas dari bagian depan dengan turn down

capacity (kapasitas produksi kontinyu minimum) kira – kira 50% dari kapasitas desain.

Sistem absorbsi seluruhnya dibuat dari stainless steel untuk mencegah korosi dan untuk

memperoleh kemurnian maksimal dari produk. Dengan pertimbangan yang sama, semua

bagian peralatan antara reaktor dan absorber yang berhubungan dengan aliran gas reaktor dan


40/80

39

cold recycle gas line dari absorber ke resirkulator juga terbuat dari stainless steel . Peralatan

selain yang disebutkan di atas terbuat dari carbon steel .

Sebagian besar dari formaldehyde yang terserap adalah formaldehyde yang

disirkulasikan pada bed paling bawah. Formaldehyde yang lolos dari bed paling bawah akan

diserap dalam packed bed di atasnya atau di tray section pada absorber. Pada tray section, gas

dicuci dengan larutan urea encer yang ditambahkan pada tray keempat dari puncak dan dengan

air murni di 3 tray teratas. Panas sensibel dan laten pada aliran gas keluar reaktor diambil oleh

pendingin – pendingin sirkulasi yang mendinginkan larutan dalam bed atas dan bawah. Produk

yang terbentuk oleh absorbsi formaldehyde dengan larutan urea, tergantung pada parameter

berikut :

a. pH larutan

Untuk mencegah presipitasi senyawa urea-formaldehyde dengan molekul besar maka

pH larutan sebaiknya mendekati 7. Oleh karena itu, hasil samping reaksi yang mengandung

asam formiat harus dinetralkan secara terus menerus dengan larutan NaOH. Larutan ini

ditambahkan ke dalam kedua loop sirkulasi dengan Dosing Pump 2-P-706 A/B/C, yangdikontrol secara otomatis oleh pH Controller. Dibawah kondisi ini, absorbsi akan

menghasilkan produk tambahan urea formaldehyde dengan berat molekul rendah. Reaksi

pembentukan urea – formaldehyde adalah sebagai berikut :

I. 2 NH2CONH2 + HCHO NH2CONHCONHCONH2

methyloldiurea

II. NH2CONH2 + HCHO HOCH2 NHCONH2

methylol urea

III NH2CONH2 + 2 HCHO HOCH2 NHCONHCH2OH

dimethylol ureaBila pada dasar absorber terjadi kelebihan formaldehyde maka reaksi No. III akan

mendominasi, sedangkan pada bagian tray dari kolom, dimana urea berlebih maka reaksi No.I

akan mendominasi. Pada kondisi asam sejumlah reaksi yang tidak diinginkan akan terjadi.

Salah satu reaksinya adalah sebagai berikut :

NH2CONH2 + HCHO NH2CON:CH2 + H2O

methylene urea

Dalam kondisi sedikit asam, kondensasi-kondensasi di atas akan menyebabkan

pembentukan resin transparan yang kompleks, tetapi dengan adanya asam kuat, produk –

produk yang terkondensasi yang tidak dapat melarut tersebut akan langsung terpisah ke bawahdari campuran urea.

Karena parameter penting adalah pH, maka harus dimonitor bukan hanya dalam

sirkulasi loop, tetapi juga pada beberapa tray teratas. Lebih jauh lagi mengingat resiko

pembentukan asam formiat mengikuti reaksi Canizzaro :

IV 2HCHO + H2O CH3OH + HCOOHs

b. Rasio urea / formaldehyde


41/80

40

Bila rasio molar urea formaldehyde lebih besar dari 1 : 4 maka larutan cenderung keruh,

dan setelah beberapa jam / hari akan mengendap. Produk UFC-85 memiliki rasio 1 : 4,8

sehingga resiko terbentuknya kekeruhan dapat dikurangi. Pada sirkulasi absorber yang paling

bawah, dimana komposisi cairan sudah mendekati produk dan dimana sebagian besar

formaldehyde telah terserap, maka tidak ada resiko kekeruhan terbentuk. Pada bagian tray

teratas dari absorber, dimana rasio molar urea dan formaldehyde lebih besar daripada 1 : 4,

resiko terbentuknya kekeruhan tidak dapat dihindari. Untuk mengatasi hal ini maka waktu

tinggal pada tray section harus dibatasi kurang daripada satu jam.

Rasio urea formaldehyde 1 : 4,8 sehingga akan terbentuk sisa formaldehyde yang disebut

free formaldehyde. Konsentrasi free formaldehyde ini bisa lebih ataupun kurang tergantung

pada konsentrasi formaldehyde pada larutan encer.

c. Konsentrasi produk

Produk dengan konsentrasi tinggi mempunyai kandungan air yang rendah. Semakin

tinggi konsentrasi produk maka semakin rendah pula tekanan uap airnya. Sehingga suhu harus

dinaikkan untuk memperoleh produk dengan konsentrasi yang lebih tinggi, dimana uap airakan diserap kembali dari gas. Hal ini dimungkinkan melalui pengaturan suhu larutan masuk

bed teratas oleh Temperatur Controller TICA-7026 yang mengatur pendinginan yang

dibutuhkan oleh Sirkulasi Pendingin 2-E-707. Suhu untuk menghasilkan larutan produk 85%

adalah 60-65°C. Karena jumlah produk yang terakumulasi dalam absorber besar maka

response time yang dibutuhkan untuk perubahan konsentrasi akan semakin besar. Sisa

formaldehyde yang tidak terserap akan dihilangkan pada packed bed teratas, dimana gas

didinginkan melalui kontak dengan kondensat yang disirkulasi oleh pompa 2-P-703 A/B dan

pendingin 2-E-709. Sisa kondensat dari gas (sisa air) dibuang dari absorber melalui overflow

dan dikirim ke battery limit .

Kandungan air dalam gas mempengaruhi suhu gas keluar tray section. Hal ini dapatdiatur melalui neraca massa air sederhana. Neraca massa air ini menunjukkan bahwa selalu

terjadi kelebihan air dalam absorber. Konsentrasi larutan urea yang masuk pada tray ke empat

juga mempunyai pengaruh terhadap suhu dalam absorber. Temperatur akhir diatur sekitar 60°

C, dimana pada suhu ini penyerapan masih berlangsung efektif karena urea dapat bereaksi

dengan formaldehyde meskipun tekanan kesetimbangan formaldehyde sangat rendah.

Produk urea formaldehyde mengandung asam formiat yang ternetralkan sekitar 0,05%

berat. Produk didinginkan dalam UF Product Cooler 2-E-712 sebelum dipindahkan ke tangki

harian 2-T-704 atau ke tangki penyimpanan.

Pada kondisi normal sebagian besar gas yang keluar dari puncak absorber direcycle ke

front end oleh Recirculation Blower 2-K-701. Gas sisa yang juga disebut tail gas, dibuang ke

atmosfer. Untuk meminimalkan polusi, tail gas dilewatkan dalam suatu catalytic incenerator

dimana semua gas yang dapat terbakar diubah menjadi karbondioksida dan air. Tail gas

dipanaskan sampai 250°C dalam Tail Gas Heater dengan oli penukar panas yang

mengkondensasi, kemudian melewati katalis incinerasi Topsoe Monolitik CKM-22 di dalam

2-R-702. Di dalam 2-R-702 temperatur gas naik menjadi 420-480°C karena panas


42/80

41

pembakaran. Tail gas yang yang tidak terbakar kemudian dibuang ke atmosfer.

2.1.11 Unit Nitrogen(N2 ) Generator

Gas nitrogen diproduksi dari udara pabrik dengan menggunakan adsorbent, yang disebut

MSC ( Molecular Sieving Carbon). Sebelum masuk ke Adsorber Tank, udara pabrik disaring

di Pre-filter (18-Z-301-F1 A/B) dengan tujuan menghilangkan debu serta untuk drain air dari

udara pabrik ini. Kemudian udara masuk ke Adsorber Tank (18-Z-301-T1 A/B) yang terdiri

dari dua kolom adsorber. Pada bagian bawah berisi desiccant untuk menyerap kadar air di

dalam udara pabrik sedangkan bagian atas berisi MSC yang berfungsi menyerap oksigen lebih

cepat daripada nitrogen.

Sebagai hasilnya oksigen dipisahkan dari udara dan nitrogen dengan konsentrasi tinggi

keluar dari adsorber masuk ke Nitrogen Receiver Tank (18-Z-301-T2) yang selanjutnya

didistribusikan ke user-user di Unit Utilitas, Ammonia, dan Urea. Adsorber diregenerasi

dengan cara diturunkan tekanannya ke tekanan atmosfer dan melepaskan gas-gas yang telah

diadsorb pada tahap sebelumnya. Header untuk Pabrik 4 dilengkapi fasilitas tie-in denganHeader Existing POPKA.

2.2. PABRIK SINTESIS AMONIAK KALTIM-4

Produksi amoniak di Pabrik Amoniak Kaltim-4 dirancang untuk dapat memproduksi amoniak

cair dalam dua kapsitas yaitu:

1. 1000 MTPD : Kapasitas produksi Pabrik tanpa Hidrogen Recovery Unit (HRU). Purge

gas, letdown gas dan inert gas digunakan sebagai bahan bakar (fuel) untuk seksi reforming.

2. 1180 MTPD : Kapasitas produks Pabrik dengan ada recycle hidrogen dari HRU. Purge

gas, letdown gas dan inert gas dikirim ke HRU yang berlokasi di Kaltim-2

Amoniak cair digunakan sebagai umpan di Pabrik Urea Kaltim-4 atau disimpan di Ammonia

Storage, sedangkan CO2 sebagai hasil samping dari proses pemurnian gas alam di Pabrik Amoniak

Kaltim-4 digunakan untuk bahan baku pembuatan Urea.

Proses produksi amoniak yaitu dengan cara mereaksikan gas hidrogen dan nitrogen dengan

perbandingan 3:1. Gas hidrogen disuplai dari hidrokarbon yang terdapat dalam gas alam,

sedangkan gas nitrogen diambil dari udara bebas.

Pabrik Amoniak Kaltim-4 menggunakan lisesnsi proses Haldor-Topsoe A/S dari Denmark.

Lisesnsi proses ini dirancang berdasarkan prinsip sintesis amoniak dengan proses Haber-Bosch

berlangsun dalam fase gas adalah sebagai berikut:

N2(g) + H2(g) ↔ NH3(l)


43/80

42

Secara sederhana, proses sintesis amoniak dapat dilihat pada blok diagram di bawah ini:

Produk utama yang diproduksi di Pabrik Amoniak Kaltim-4 adalah amoniak cair dengan spesifikasi

sebagai berikut:

Komposisi

o Ammonia : min 99,9%

o Moisture : maks 0,1%

o Kandungan minyak : maks 5 ppm berat

o

Gas tak terlarut : maks 500 ppm

Sifat Fisik dan Kimia

o Titik beku (1 atm) : -77,7 C

o Titik didih (1 atm) : -33 C

o Titik nyala : 850 C

o Bata ledakan dalam udara : 16-25% volume

o Berat molekul : 17,03 gr/grmol

o Suhu kritis : 133 C

o

Tekanan kritis : 11,425 kPao Triple point : -77,7 C, pada 6,1 kPa abs

o Massa jenis (0 C, 1 atm) : 0,771 kg/ m3

o Specific gravity : 0,597

Pada suhu kamar, amoniak berupa gas tidak berwarna, mempunyai bau tajam, dapat

menyebabkan mata berair dan dalam konsentrasi tinggi dapat menyebabakan sesak nafas.

Selain amoniak cair sebagai produk utama, Pabrik Amoniak Kaltim-4 juga memproduksi

gas CO2 sebagai produk samping dengan spesifikasi sebagai berikut:

Komposisi

o CO2 : min 99,0% volume

o Air : jenuh

o Nitrogen : maks 0,2% volume

o Hidrogen : maks 0,8% volume

o Sulfur : pada dasarnya nol, maks 1ppm vol

o CH4, CO, Ar : maks 0,01%


44/80

43

Kondisi outlet CO2 separator Pabrik Amoniak

o Tekanan : min 0,8 kg/cm2G

o Suhu : maks 40 C

Sifat Fisik dan Kimia

o Berat Molekul : 44,01 gr/grmol

o Titik Kritis : 31 C dan 72,8 atm

o Kerapatan Gas : 1,8 kg/m3

Pada suhu kamar, berupa gas tidak berwarna dan tidak berbau, tidak beracun tetapi dapat

menimbulkan sesak nafan akibat kekurangan oksigen.

2.2.1 Seksi Desulfurisasi

Gas alam sebagai bahan baku pembuatan amoniak harus dihilangkan kandungan

sulfurnya. Kandungan sulfur pada gas alam dapat meracuni katalis di Primary Reformer dan

Low Temperature Shift Converter .

Kandungan sulfur dalam gas alam sebanyak 50 ppm terdiri dari sulfur organik dan sulfur

anorganik. Oleh karena itu, pada Seksi desulfurisasi gas alam dilakukan dalam dua tahap yaitu

langkah pertama dilakukan di Hidrogenator (1-R-201) dan langkah kedua dilakukan di

Sulphur Adsorber (1-R-202).

Bahan baku gas alam memiliki komposisi sebagai berikut:

Tabel 3.1. Komposisi Umpan Gas Alam

Komposisi Desain Minimum Maximum

CH4 83,72 % 80,23% 90,05%C2H6 5,40% 3,48% 6,58%

n-C4H10 0,62% 0,34% 0,73%

n-C5H12 0,14% 0,55% 0,87%

C6H14 0,12% 0,12% 0,19%

CO2 6,13% 0,09% 0,29%

N2 0,08% 2,64% 10%

S (H2S) 5 ppm 0,01% 0,11%

Moisture 20 lb/MMSCF


45/80

44

Berikut ini adalah skema proses desulfurisasi gas alam yang terdapat pada Pabrik

Kaltim-4 PT. Pupuk Kalimantan Timur.

Hidrogenator

Sebelum gas alam masuk ke Hidrogenator , gas alam dari sumber dipisahkan duludengan kondensatnya di Knock Out Drum¸ adanya kondensat dalam aliran gas alam dapat

merusak sudu kompresor gas alam 1-K-411. Setelah dipisahkan dengan kondensatnya, gas

alam dikompresi hingga tekanan 43 Kg/cm²G untuk selanjutnya dipanaskan di Feed Gas

Preheater 1-E-204B dengan media pemanas flue gas dari convection section di Primary

Reformer dampai suhu 330 C. Pemanasan awal ini bertujuan supaya suhu input gas alam

sudah sesuai dengan suhu optimal katalis di Hidrogenator . Gas hidrogen ditambahkan ke

aliran gas alam sebelum pemanasan awal.

Fungsi utama dari Hidrogenator adalah untuk mereaksikan sulfur organik yang terdapat

pada gas alam dengan gas hidrogen agar membentuk H2S. Katalis pada Hidrogenator

berbasis Cobalt-Molybdenum dan aktif pada kondisi sulphided (TK-250). Katalis CoMo ini

berisfat phyrophoric saat kondisi aktif sehingga tidak boleh kontak dengan udara bebas

pada suhu di atas 70 C. Selain katalis CoMo, pada Hidrogenator juga terdapat katalis C7-

2 berbasis ZnO untuk menyerap sukfur anorganik. Katalis CoMo diletakkan di bagian atas

Hidrogenator sedangkan katalis ZnO diletakkan di bawahnya.

Data Katalis TK-250 :

o Particle Size, mm : 5 Ring

o Catalist Initially Charged : 11,5 m3

o Catalist Delivered : 11,8

Documents

Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)