Proses pada industri Pupuk Indust Industri ri pupuk ini
memili memiliki ki 3 unit unit pemros pemrosesa esan n di dalamnya, dalamnya, yaitu yaitu Unit Unit Utilit Utilitas, as, Unit
Amonia, dan Unit Urea. 1.1 Unit Utili Utilitas tas
Util Utilit itas as adal adalah ah bagia bagian n dari dari Depe Depert rtem emen en Opera Operasi si kalt kaltim im-4 -4 yang yang berf berfung ungsi si untuk untuk menyediakan bahan penunang proses pada pabrik kaltim-4. !ahan-bahan yang disediakan oleh utilitas adalah air, steam air, steam,, listrik dan udara. "e#ara garis besar utilitas dibagi menadi enam unit antara lain$ %. Unit Cooling Water Unit Unit Cooling Water berfungsi untuk mengolah dan mendistribusikan air laut yang telah diolah sebagai umpan unit &hlorinasi, Desalinasi, Desalinasi, pendingin Cooling Water dalam dalam system pendingin sirkulasi tertutup Heat tertutup Heat Exchanger dan pendingin proses melalui Heat melalui Heat Exchanger . Unit ini terdiri dari$ a. Unit Unit &hlo &hlori rina nasi si !erf !erfun ungs gsii untuk untuk memp mempro roduk duksi si dan dan meny menyedi ediak akan an klor klorin in dalam dalam bentu bentuk k Natrium Hypochlorite '(aO)l* Hypochlorite '(aO)l* dengan proses elektrolisis air laut. b. Unit Sweet Cooling Water !erfungsi untuk mendinginkan proses baik dari unit ammonia maupun unit urea. +. Unit Unit Demi Demine nera rali lisa sasi si Unit ini berfungsi mengolah proses kondensat yang sudah di stripping stripping 'dari 'dari bagian ammonia ammonia*, *, steam steam kondensat, dan air desalinasi menadi air demin sebagai air umpan boiler '!*. Ada 3 bagian utama dalam unit demineralisasi demineralisasi yaitu yaitu kation exchanger , degasifier dan mixed bed polisher . Raw condensate mengandung condensate mengandung banyak mineral dalam konsentrasi yang berariasi. /ineral-mineral ini adalah kation '!a+0, )a+0, /g+0, & 0, (a0* dan anion ')l-, "O4+-, (O3-, "iO+*. 1a2 condensate berasal condensate berasal dari $ %. 1a2 condensate hasil condensate hasil desalinasi +. Pro#ess condensate dari condensate dari unit urea 3. Steamcondensate
4. Ammonia process condensate Dalam proses ini semua kation dalam air umpan boiler ditukar dengan ion 0 dan semua anion diganti dengan ion O-. Air demin adalah air yang mengandung ion ionmineral '(a0, & 0, )l-, e30, )u+-* dalam umlah yang sangat ke#il. &onduktiitas, yang disebabkan adanya mineral logam pada air demin, dibatasi tidak lebih besar dari pada 5,6 7s8#m karena pada temperatur tinggi dapat membentuk kerak pada unit pembangkit steam.
3. Unit Power eneration &ebutuhan listrik di Pabrik 4 diperoleh dari 9:9 (ouo Pignorie sebagai pembangkit listrik utama dengan daya maksimum +5 /, sedangkan untuk keadaan, darurat menggunakan emergency diesel generator . 9:9 (ouo Pignone merupakan pa#ked to2er yang terdiri dari ruang ##ntrol, accessories compartement , ruang tubin, reduction gear , dan ruang generator .
!" Unit Steam eneration Unit pembangkit steam didesain untuk menghasilkan steam dengan tekanan ;5 kg8#m+ dan kapasitas maksimum %55 ton8am dengan memanfaatkan gas buang 9:9 dan pembakaran gas alam untuk penambahan panas. Steam yang dihasilkan dan dikonsumsi pada area utilitas dan urea mempunyai 3 tingkatan tekanan, yaitu$ a.
Steam SH dengan tekanan ;+ kg8#m+9 dan suhu 4<5o) dihasilkan oleh package boiler dan Waste Heat #oiler 'utility* untuk dipergunakan oleh pabrik urea, disamping itu steam 3 uga disuplai dari steam integrasi ':P-=;A*. Pada kondisi normal operasi, pabrik ammonia dapat mensuplai steam SH melalui system letdown$al$e dimana tekanan steam SHHheader ammonia diturunkan menadi steam ".
b.
Steam "/ dengan tekanan 43 kg8#m+9 dan suhu 3<5o) yang dihasilkan di utility, merupakan letdownsteam " ke tekanan steam "/ melalui letdown$al$e %>-P?-<5+%, uga disuplai dari headersteam "/ dari pabrik ammonia. Steam "/ dikonsumsi oleh pabrik urea dan utility.
#.
Steam "@ dengan tekanan 3,; kg8#m+9 dan suhu +65o) yang dihasilkan oleh utility, merupakan letdownsteam "/ ke steam "@ melalui system letdown$al$e %>-P?-<5++ dan uga berasal dari exhaust turbine. Steam "@ dikonsumsi oleh seluruh pabrik.
=. Unit %nstrument &ir Plant &ir Unit ini berfungsi menyediakan udara pabrik dan udara instrumen.&egunaan dari udara pabrik adalah sebagian besar untuk pembersih."edangkan udara instrumen yang merupakan udara kering digunakan untuk menggerakkan instrumen. Di dalam pabrik ada 3 enis udara yang diistilahkan berdasarkan fungsinya yaitu Udara Proses ' Process &ir *, Udara Pabrik ' Plant &ir * dan Udara Instrument ' %nstrument &ir *.
6. Unit 'rea (ormaldehyde Concentrated Unit ini berfungsi membuat dan mensuplai larutan 'rea (ormaldehyde Concentrated yang akan digunakan pada proses pembuatan urea tepatnya pada proses granulasi untuk memastikan granul dapat terbentuk dan tidak pe#ah nantinya >. Unit (+enerator Unit ini memproduksi gas nitrogen dari udara dengan menggunakan adsorbent, yang disebut /") ' )olecular Sie$ing Carbon*.Adsorbent /") ini mempunyai sifat-sifat kinetis yang dapat meng absorbsi 'menyerap* oksigen lebih #epat dari pada nitrogen. Pada umumnya, adsorben mengadsorbsi gas pada kondisi bertekanan ' pressuri*ed * dan mendesorbsi 'melepaskan* gas pada kondisi tidak bertekanan 'depressuri*ed * yang nantinya gas (+akan didistribusikan ke proses pembuatan ammonia.
1.2 Unit Amonia
Unit ammonia Pabrik &altim-4 diran#ang untuk menghasilkan produk utama ammonia #air dengan kapasitas produksi %.555 ton8hari tanpa 1U ' Hidrogen Reco$ery 'nit * pada rate produksi %55B ammonia atau memproduksi %.%;5 ton8hari ika ada supply + dari 1U, ammonia #air ini digunakan sebagai umpan untuk unit urea dan 8 atau dikirim ke ammonia storage. "edangkan hasil samping yang dapat diperoleh adalah gas )O+ yang digunakan sebagai bahan bakupembuatan urea. Unit ammonia Pabrik &altim-4 diran#ang dari proses Haldor +opsoe &,S dari Denmark. Pada prinsipnya reaksi sintesa ammonia dengan proses -Haber.#osch/ berlangsung dalam fase gas dengan reaksi sebagai berikut $
Unit-unit proses dalam proses pembentukan amoniaadalah sebaga i berikut$
%. Unit Desulfurisasi 9as alam yang digunakan sebagai gas proses mengandung sulfur organik '//, C/, dll* dan sulfur anorganik '+"*. Apabila tidak diserap, sulfur ini dapat mengganggu katalis pada Primary Reformer , Secondary Reformer , :"8@:" dan )ethanator . Proses desulfurisasi ini berfungsi untuk menghilangkan kandungan sulfur di dalam gas alam sampai kadar 5,5= ppm. Pada proses desulfurisasi terdapat + buah $essel sebagai alat utama yaitu Hidrogenator dan Sulfur &dsorber yang masing-masing mengandung material penyerap +".
+. Unit Reforming Proses ini berfungsi untuk pembentukan gas sintesa yaitu gas + dan (+ yang diperlukan untuk menghasilkan (3 melalui proses katalitik reforming . 9as + diperoleh dari reaksi gas alam ')4* dengan steam '+O* dan (+ diperoleh dari udara.Pada seksi reforming terdapat + alat utama yaitu primary reformer dan secondary reformer .
a. Primary Reformer
:uuan dari primary reformer ini adalah untuk membentuk hidrogen dengan #ara meme#ah rantai karbon yang panang dari gas, menadi metan, lalu kemudian diubah lagi menadi hidrogen, melalui pembakaran. 1eaksi di Primary Reformer $
b" Secondary Reformer Reforming gas dari primary reformer di#ampur dengan udara di secondary reformer .1eaksi eksotermis dimanfaatkan sebagai pembakaran 'firing * teradi di bagian atas secondary reformer dan menyebabkan kenaikkan temperatur yang tinggi. 9as proses dari ruang pembakaran mengalir ke ba2ah melalui bed katalis
dimana reaksi reforming terakhir teradi dengan memanfaatkan panas hasil pembakaran. 1eaktor berfungsi untuk mendapatkan (+ dengan memasukkan udara 'O+ 0 (+* dan akan teradi reaksi eksotermis di bagian atas secondary reformer sebagai berikut $
3. Unit &onersi "hift )O "enya2a )O tidak dapat dipisahkan oleh larutan /DCA yang digunakan pada )O+ absorber. Oleh karena itu )O diubah terlebih dahulu menadi )O+ pada unit shift con$erter . 1eaksi yang teradi pada shift con$erter adalah sebagai berikut $
1eaksi shift merupakan reaksi eksotermis. Untuk men#apai konersi yang tinggi, reaksi harus berlangsung pada temperatur yang rendah agar kesetimbangan bergeser ke arah pembentukan )O+. (amun, pada temperatur yang rendah ke#epatan reaksi akan rendah. Oleh karena itu, berdasarkan pertimbangan kinetis dan ekonomis maka reaksi shift dibagi menadi + 'dua* tahap yaitu High +emperature Shift Con$erter dan 0ow +emperature Shift Con$erter . !erikut adalah konfigurasi dari )O con$erter system$ a. High +emperature Shift Con$erter High temperature shift 1H+S2 con$erter memiliki tuuan utama yaitu untuk mengubah kandungan )O dalam gas proses menadi )O+. 1eaksi yang teradi pada H+S con$erter adalah sebagai berikut$
1eaksi di atas teradi pada : E 365o 465o), P E 4+ kg8#m+9, dengan katalis based iron oxide dengan promote chromium oxide. 1eaksinya $
b" 0ow +emperature Shift Con$erter
0ow temperature shift '@:"* con$erter memiliki tuuan utama untuk mengkonersi sisa )O dari :" menadi )O+ pada temperatur rendah '0 +5o++6o)*. "etelah keluar H+S con$erter , gas proses kemudian didinginkan. 4. Unit )O+ Remo$al )O+remo$al memiliki tuuan utama yaitu untuk menyerap gas )O+ yang merupakan hasil konersi )O dari unit con$erter shift )O. "eksi C34 remo$al terdiri dari unit absorbsi )O+ dan stripping C34. Unit ini terdiri dari $ a. Absorbsi )O+ ungsi utama dari unit absorbsi )O+ adalah untuk menyerap kandungan )O+ dalam sintesa gas, dengan menggunakan larutan /DCA. 1eaksi absorbsi yang teradi adalah sebagai berikut $
b. )O+Stripping ungsi utama dari )O+ stripping adalah untuk memisahkan )O+ dari larutan absorber /DCA. !agian-bagian dari menara Stripping )O+ diantaranya$ i.
HP (lash drum, %-?-35+ ungsi $ /emisahkan komponen inert dari aliran ri#h solution.
ii"
0P (lash 5rum ungsi $ /emisahkan )O+ dari larutan /DCA
iii.
Washing Section $ ungsi $/eminimalkan carry o$er larutan amine dan piperaFine dari atas @P lash Drum, yang tertangkap akan dikembalikan ke proses flash Untuk mendinginkan produk )O+, sehingga diharapkan gas )O+ yang keluar menuu unit )O+ kompresor urea pada temperatur rendah 'G 46o)* dengan demikian proses kompresi dapat beralan sempurna.
=. Unit /etanasi
ungsi /etanator adalah merubah residual gas )O8)O+ menadi methane ')4*, karena senya2a yang mengandung oksigen seperti gas )O dan )O+ merupakan ra#un bagi katalis di (3con$erter . /etanmerupakan inert gas pada synthesis gas di unit synthesaloop. 1eaksi pembentukan methane adalah sebagai berikut $
6. Unit "intesa Amonia "intesis amonia merupakan tahap utama dalam proses pembuatanamonia. Ammonia dibuat dari gas sintesis yang terdiri dari + dan (+ melaluireaksi kesetimbangan berikut $
1eaksi di atas merupakan reaksi bolak-balik dan hanya sebagian hidrogendan nitrogen yang terkonersi menadi amonia ketika synthesa gas mengalir melalui bed katalis. &ondisi tekanan tinggi dan temperatur rendah dapat men#apaikonsentrasi e6uilibrium amonia yang tinggi.Di reaktor amonia con$erter sekitar %>B nitrogen dan hidrogen terkonersi menadi amonia, sedangkansisanya yang tidak terkonersi disirkulasikan kembali ke amonia con$erter ,setelah mele2ati proses pemisahan. Dalam seksi sintesis amonia, Pabrik &altim-4 memiliki konfigurasi sistem yang terdiridari beberapa unit berikut$ 1. Amonia Con$erter ,merupakan tempat berlangsungnya reaksi antara + dan (+
membentuk (3 dengan bantuan katalis e 'besi*. 2. Synas Compressor , berfungsi untuk mengkompresikan gas sintesa sampai tekanan syntesa '%35 kg8#m+9*. 3. Water Cooler , berfungsi untuk menurunkan temperatur gas proses outletcon$erter dengan menggunakan #ooling 2ater sebagai media pendingin. 4. Chiller &mmonia, merupakan pendingin gas outletcon$erter
dengan
menggunakan amonia sebagai media pendinginnya. Amonia yang menerima panas akan menguap dan kemudian uap amonia tersebut dikompresikan oleh kompresor dan didinginkan, kembali menadiliHuid amonia. 5. Waste Heat #oiler , memanfaatkan panas gas proses outletcon$erter untuk membuat steam tekanan tinggi.
6. #oiler (eed Water Preheater , berfungsi untuk memanaskan airumpan boiler
dengan memanfaatkan panas gas proses yang berasal dari!. 1.3 Unit Urea
Pabrik urea &altim-4 memproduksi urea granul, berkapasitas %>+= /:PD menggunakan metode "namprogetti dengan memanfaatkan amonia #air dan )O+ yang diproduksi oleh unit amonia &altim-4. 1.3.1
Tahap Sintesa Urea dan Recovery pada Tekanan Tinggi
/erupakan tahap sintesa urea dan re#oery pada tekanan tinggi '%=; kg8#m+9*. Alat utama yang dipakai adalah sebagai berikut$ %. 1eaktor !erfungsi untuk mereaksikan antara (3 dan )O+ dengan reaksi sebagai berikut$ + (3 0 )O+
(+ )OO(4 0 3+=65 k#al8 kmol
(+ )OO(4
(+)O(+ 0 +O 4+55 k#al8kmol
1eaktor beroperasi pada tekanan %=; kg8#m+9 pada suhu %;;o). 1eaksi pembentukan karbamat berlangsung dengan #epat, sedangkan reaksi pembentukan urea beralan dengan lambat. Panas yang dihasilkan proses pembentukan karbamat digunakan untuk reaksi pembentukan urea. 4" Stripper !erfungsi untuk menyerap dan mendekomposisi sisa karbamat yang tidak beraksi di reaktor urea. 1eaksi yang teradi adalah sebagai berikut$ (+)OO(4
+(3 0 )O+ kkal
Proses dekomposisi berlangsung dengan adanya pemanasan dengan steam enuh bertekanan ++ kg8#m+9 dan stripping )O+ oleh penguapan ekses (3. 9asgas yang terdekomposisi dan teruapkan kontak dengan larutan dari reaktor se#ara counter current di dalam tube-tube stripper. 1eaksi dekomposisi merupakan reaksi bolak-balik dan endotermis, sehingga reaksi tersebut semakin baik pada tekanan yang lebih rendah atau dengan penambahan panas. 7" Carbamat Condenser
&ondenser ini berfungsi untuk mengkondensasikan gas-gas dari stripper dengan alan melarutkannya dengan larutan carbonate dari /P se#tion. !" Carbamate Separator "eparator ini berfungsi untuk memisahkan gas-gas dari #ampuran larutan karbamat yang keluar dari carbamat condenser"
2
Tahap Pemurnian Urea dan Recovery pada Tekanan Rendah
Pemurnian urea teradi dalm + tingkat pada tekanan yang berbeda yaitu$ :ingkat I yang berlangsung pada tekanan %>,; kg8#m+9 :ingkat II yang berlangsung pada tekanan 3,< kg8#m+9 @arutan
dengan
kadar
)O+
yang
rendah
keluar
daribagian
ba2ah
stripperdiekspansikan hingga men#apai tekanan %>,; kg8#m+9 dan memasuki /P decomposer yang terdiri dari 3 bagian yaitu$
%. /P 5ecomposer Separator , !erfungsi memisahkan gas yang dihasilkan dalam proses ekspansi sebelum masuk ke /P decomposer" +. /P 5ecomposer ,!erfungsi mendekomposisikan sisa karbamat dalam #ampuran bottom product stripper agar konsentrasi urea naik dari 43B menadi 6+B berat. 7" 'rea Solution Header , !erfungsi untuk menampung larutan urea yang keluar dari /P decomposer" 9as yang kaya akan (3 dan )O+ meninggalkan /P decomposerseparator kemudian menuu $acuum preconcentrator dimana sebagian (3 dan )O+ diabsorb dan dikondensasikan oleh larutan #arbonate yang berasal dari @P section"@alu #ampuran mengalir ke /P #ondenser yang dilengkapi dengan bubble cap tray dimana teradi penyerapan )O+. )airan amonia muni dineksikan ke dalam /P absorber sebagai reflux untuk menyerap sisa )O+ dan air yang terdapat dalam off gas. @arutan yang keluar dikirim ke synthesis loopsetelah terlebih dahulu dipanaskan di P carbamat preheater menggunakan process condensate dari distillation tower .(3 dalam off gas selanutnya dikondensasikan di amonia condenser untuk selanutnya dikirim keamonia recei$er .9as inert yang enuh dengan amonia dialirkan
ke amonia reco$ery tower yang masih mengandung sedikit (3 dimasukkan ke /P ammonia absorber" Disini gas inert akan berkontak counter current dengan larutan amonia sehingga amonia dalam gas akan terabsorbsi oleh kondensat. @arutan amonia yang keluar dari bagian ba2ah dikirim kembali ke /P absorberdengan amonia solution pump"@alu larutan urea dengan konsentrasi 65-63B dari /P decomposer dimasukkan ke @P decomposer yang terdiri dari 3 bagian, yaitu$ %. @P decomposer separator !erfungsi sebagai tempat memisahkan gas-gas yang terlepas dari hasil ekspansi sebelum masuk ke @P decomposer" +. @P decomposer !erfungsi sebagai tempat mendekomposisi sisa karbamat menggunakan steam enuh "@" yang bertekanan 3,= kg8#m+9. 3. @P decomposer holder Digunakan untuk menaga leel larutan urea dengan konsentrasi 6<->%B. "elanutnya larutan dialirkan ke P amonia preheater untuk dikondensasikan. Panas yang dilepas dipakai untuk memanaskan amonia #air yang akan diumpankan ke reaktor urea. )ampuran yang telah mengalami kondensasi menuu ke @P #ondenserdimana sisa (3 dan )O+ hampir terkondensasi seluruhnya. @arutan #arbamat yang terbentuk kemudian dikirim ke #arbonate solution accumulator .
3
Tahap Pemekatan Urea
Untuk menghasilkan urea granul diperlukan larutan urea <6B berat, maka dilakukan proses pemekatan dengan menggunakan proses akum. Alat utama yang digunakan adalah sebagai berikut$ %. 8acuum Preconcentrator •
8acuum Preconcentrator Separator /emisahkan gas yang terflash sebelum masuk ke $acuum preconcentrator"
•
8acuum Preconcentrator /enguapkan air yang terkandung di larutan urea. Panas yang dipakai untuk penguapan berasal dari proses kondensasi gas dari /P de#omposer separator.
•
8acuum Concentrator Untuk mengontrol leel larutan urea dengan konsentrasi ;=B.
+. 8acuum Concentrator Digunakan untuk menaikkan konsentrasi larutan dari ;=B menadi <6B berat. Uraian Proses
@arutan
urea
yang
meninggalkan
bagian ba2ah
@P decomposer dengan
konsentrasi urea >%B berat dikirim ke $acuum preconcentrator . Di dalam $acuum preconcentrator9 larutan urea dipekatkan sampai ;=B berat. @arutan urea yang meninggalkan $acuum preconcentrator ditransfer menggunakan urea solution pump ke $acuum concentrator setelah di#ampur dengan larutan urea dari seksi granulasi. Pemanasan di $acuum concentrator menggunakan steam "@" bertekanan 3,= kg8#m+9. 9as-gas yan berasal dari $acuum preconcentrator separator dan $acuum separator diakum oleh $acuum system. @arutan urea dengan konsentrasi <6B berat dikirim ke unit granulasi.
4
Tahap Pengolahan Process Condensate
:ahap ini berfungsi untuk memproses kondensat yang masih mengandung (3, )O+, dan urea yang berasal dari $acuum systemsedemikian rupa sehingga bersih (3, )O+, dan urea untuk dirim ke utility"
9ambar %.% "eksi Process Condensate
Uraian Proses
&ondensat proses ditampung di process condensate tank dengan kandungan urea sekitar 5,=-%B berat. &ondensat ini kemudian dikirim ke bagian atas distillation tower pompa.
&ondensat
proses yang
ditampung di chymey
tray dipompa
menggunakan ke urea hydroli*er . Di urea hydroli*er , urea yang masih terkandung di dalam kondensat didekomposisi menadi )O+ dan (3. &ondensat yang sudah bersih dari (3, )O+, dan urea didinginkan di carbamat preheater sampai
%%3o).
Pendinginan
dilanutkan
di
distillation
tower
preheater sampai suhu >>o) dan final process condensate cooler sampai =5o).
5
Seksi Granulasi
Urea granul diproduksi dengan alan menyemprotkan #airan urea ke atas bibit ' seed * yang terfluidisasi. Proses penambahan ukuran partikel granul dapat di#apai melaui 3 proses berikut$ %. &glomerasi
Pengikatan partikel menggunakan larutan yang berfungsi sebagai pengikat8lem. +. Pelapisan Penambahan ukuran yang di#apai dengan membentuk lapisan sekitar bibit ' seed * sehingga terbentuk struktur lapisan kulit ba2ang. Proses pelapisan dilakukan dengan satu interal sedemikian rupa sehingga teradi proses pembekuan. 3. &kresi Pertumbuhan ukuran granul yang di#apai melalui proses penguapan dan solidifikasi kontinyu dari sebuah tetesan urea ke atas b ibit.
9ambar %.2 Urea asil 9ranulasi
Proses ini akan menghasilkan buangan limbah di setiap bagiannya. "kema hasil buangan limbah tersebut dapat dilihat pada diagram di ba2ah ini.
Diagram Input Output Proses
Input
Proses
Gas umi
esul+uris
Re+orming
Sen#a$a CO #ang telah terpisah dari larutan
)nit !on*ersi Shi+t
Output
)ap air, panas
!arbondio"sida
)nit CO2 remo*al
Residual gas
)nit %etanasi
Gas Sintesis H2 &
)nit Sintesa
Amonia cair
!ondensat
Granulasi
(upu" )rea
!ehilangan
Limbah cair : chemical spill mengandung ammonia tinggi, air umpan boiler, oli
