Modul 8

PUPUK UREA

Sejarah

24 Desember 1959 didirikan pabrik pupuk urea pertama di Indonesia dan diberi nama PT Pupuk Sriwidjaja.Kapasitas terpasang

180 ton amonia/hari300 ton urea/hari

16 Oktober 1963 : produksi pertama dan pada tahun 1985 pabrik PUSRI I dihentikan, karena sudah tidak efisien.

Pendirian pabrik berikutnya

Amonia (T/h) Urea (T/h) Tahun

PUSRI II 660 1150 1974

PUSRI III 1000Kellog

1725Mitsui Toatsu Total Recycle C-Improved

1975

PUSRI IV 1000 1725 1975

PUSRI IB 1350(446 000 T/tahun)Kellog

1725(570 000 T/tahun)Advanced Process for Cost and Energy Saving (ACES)

1990

Holding Company

Ditunjuk PT Pupuk Sriwidjaja sebagai induk perusahaan.PT Petrokimia Gresik (1975)PT Pupuk Kujang (1975)PT Pupuk Kalimantan Timur (1977)PT Pupuk Iskandar Muda (1982)

Jalur pengadaaan dan distribusi pupuk dalam negeri

Amonia (1)

Amonia (NH3) : gas bersifat basa, tidak berwarna, lebih ringan dari udara, serta memiliki aroma yang menyengat dan khas.Sifat fisik dan kimia amonia

Berat molekul :17,03 g/molTitik didih : -33,35 0CTitik beku : -77,70 0CTemperatur kritik : 133 0CTekanan kritik : 1657 psiEntalpi pembentukan : -9,368 kkal/mol NH3(g) (00C)

-11,04 kkal/mol NH3(g) (250C)

Amonia (2)

Diagram alir proses pembuatan amonia

Amonia (3)

Reaksi sintesis amonia, berlangsung pada T = 400-500 0C, pada skala industri reaksi ini dilangsungkan dengan bantuan katalis

Katalis yang digunakan rentan terhadap degradasi termal dan racun.Amonia digunakan sebagai bahan baku pupuk, industri soda abu, asam nitrat, nilon, plastik, dan bahan peledak dalam industri militer.Teknologi sintesis amonia pertama adalah proses Haber-Bosch yang dilakukan oleh industri Badische Anilin und Soda Fabrik (BASF) di Jerman tahun 1913.

Amonia (4)

Proses pembentukan gas sintesisKomposisi :

% volumHidrogen 73,65

Metan 0,8Argon 0,34CO2 2-10 ppmUap air 0,1 ppm

Nitrogen 24,55

Sumber nitrogen adalah udara, sedangkan hidrogen dapat diperolehDari berbagai jenis bahan mentah seperti air, hidrokarbon, gas alamMaupun kombinasi dari bahan-bahan mentah tersebut.

Amonia (5)

Sumber-sumber hidrogen

Proses Sintesis Amonia

Haber-Bosch

Diagram alir proses Haber-Bosch

Brown & Root BraunMemproduksi amonia dari hidrokarbon dan udaraKunci utama adalah menggunakan primary reformingdengan beban ringan, secondary reforming dengan udara berlebih, pemurnian kriogenik gas sintesis dan sintesis amonia dalam konverter Braun.Sebanyak 25 pabrik di seluruh dunia telah menggunakan proses Braun (1995) dan 14 diantaranya adalah penghasil amonia terbesar dengan kapasitas produksi 1800 ton per hari.

Haldor Topsoe A/SUmpan dari hidrokarbon mulai dari gas alam hingga nafta berat

ICI AMVBahan baku adalah hidrokarbonEfisiensi energi sangat baik, proses sederhana, biaya modal rendah untuk kapasitas pabrik 1000 hingga 1750 ton perhari.Biaya produksi didominasi oleh harga bahan baku, bahan bakar dan biaya modal.Bahan baku dan gas alam yang dibutuhkan berkisar antara 6,5-7 Gcal/ton.Proses telah digunakan oleh 3 pabrik komersial.

The M.W.KellogMemproduksi amonia dari hidrokarbon menggunakan proses reformasi kukus bertekanan tinggi.Efisien dalam penggunaan energi (kurang dari 25 MMBtu (LHV).Telah digunakan oleh 170 pabrik amonia berkapasitas besar.

The Kellog Advanced Ammonia Process (KAAP)

Bahan baku dari hidrokarbon yang berkisar antara gas alam hingga nafta.

Urea (1)

Diagram alir proses pembuatan urea

Urea (2)

Urea adalah senyawa amida dari asam karbamat dengan rumus molekul NH2CONH2, kristal padat berwarna putih.Sifat fisik dan kimia urea

Titik leleh : 132,6 0CPanas peleburan : 13,61 kJ/molMassa jenis pada 200C : 1335 kg/m3

Sebagai pupuk tanaman dan digunakan pada industri : pembuatan urea-formaldehid, pembuatan melamin dan makanan ternak.Ditemukan pertama kali oleh Rouelle (1773) pada proses kristalisasi urin. Pada tahun 1828, Woehler berhasil mensintesa urea dari amonia dan asam sianat dengan reaksi :

NH3 + HCNO CO(NH3)2

Urea (3)

Reaksi utama pada pembentukan urea (P=175 kg/cm2; T=190 0C; rasio NH3/CO2 = 4 dan H2O/CO2 = 0,46(kondisi operasi PUSRI IB)

Reaksi Basaroff

Pada reaksi pertama CO2 dan NH3 berubah menjadi amoniumkarbamat. Reaksi berlangsung cepat dan eksotermik,sedangkan pada reaksi kedua amonium karbamat mengalamidehidrasi menjadi urea dan air. Reaksi ini berlangsung lambatdan endotermik. Karena panas yang dihasilkan pada reaksipertama lebih banyak dari yang dikonsumsi untuk reaksi kedua,maka secara keseluruhan reaksi tersebut eksotermik.

Urea (4)

Tantangan dalam proses desain pabrik ureaKualitas umpan dan produk.Kinerja utilitas.Pertimbangan aspek lingkungan dan aspek keselamatan.Kelayakan operasi.Investasi awal yang rendah.Produk intermediet yaitu amonium karbamat bersifat sangat korosif, sehingga menuntut kombinasi yang baik antara kondisi proses, bahan konstruksi dan desain peralatan.Reaksi samping yaitu hidrolisis urea dan pembentukan biuret yang mengurangi perolehan produk urea.

Ada tiga buah reaksi samping yang harus diminimalisasi pada proses pembuatan urea.

Hidrolisis ureaCO(NH2)2 + H2O 2 NH3 + CO2Pembentukan biuret dari urea2 CO(NH2)2 NH2CONHCONH2 + NH3Pembentukan asam isosianat dari ureaCO(NH2)2 NH4NCO NH3 + HNC

Proses pembuatan urea

No. Proses Keterangan

1 Proses Dasar Ulang Urea Technologies Inc. (UTI)

Tek. Reaktor 210 bar.NH3/CO2 = 4,2:1

2 Proses Stamicarbon CO2-stripping

Tek. Reaktor 140 bar.NH3/CO2 = 3:1Seksi sintesis terdiri dari reaktor

urea, sebuah stripper, kondenser karbamat, sebuah scrubber.125 pabrik

3 Proses Snam Progetti Tek. Reaktor 150 bar.NH3/CO2 = 3,5:170 pabrik

sambunganNo. Proses Keterangan

4 Proses Konvensional Mitsui Toatsu Co. (MTC) dari Toyo Engineering Co. (TEC)

Proses dikomersialkan hingga tahun 1980-anTR-A Total Recycle A ProcessTR-B Total Recycle B ProcessTR-C Total Recycle C ProcessTR-CI Total Recycle C Improved

ProcessTR-D Total Recycle D Process70 pabrik dan teknologi terakhirnya

adalah teknologi proses ACES (Advanced Cost and Energy Saving)

5 Proses ACES Tek. Reaktor 190 bar.NH3/CO2 = 4:17 pabrik

Proses ACES

Proses Penanganan Limbah

Limbah gas amonia dari pabrik amonia dan debu urea serta amonia dari bagian akhir proses pembuatan urea

Limbah Gas Amonia dapat dikurangi dengan cara absorpsi konvensional. Keluaran limbah gas yang diperbolehkan, yaitu kurang dari 0,2 kg amonia per ton urea yang diproduksi.Debu urea hasil proses pembutiran sangat kecil ukurannya (0,5-2 m), sehingga untuk menghilangkannya menggunakan wet impingement. Beberapa pabrik menggunakan teknologi granulasi untuk memperbesar ukuran dan kekuatan produk. Penanganannya cukup menggunakan scrubber.

Limbah CairKondensat proses yang dihasilkan dari bagian evaporasi atau kristalisasi mengandung 3-8 % berat amonia dan 0,2-2 % berat urea.Dua macam teknik yang dapat digunakan untuk menghilangkan polutan tersebut adalah :1. penanganan secara biologis (kurang populer).2. hidrolisis kimiawi dan pelucutan kukus untuk menghilangkan amonia dari kondensat.

Sistem StamicarbonSistem Snam ProgettiSistem ACES (lihat penjelasannya)Sistem UTI

Sistem ACES meliputi proses pre-desorpsi, hidrolisis, dan desorpsi akhir. Keluaran proses kondensat memiliki konsentrasi amonia dan urea kurang dari 5 ppm.

Bahan baku PT PUSRI

Gas alam dibutuhkan sebagai sumber hidrogen pada pembuatan amonia dan sebagai sumber karbon pada pembuatan urea. Selain itu, juga diperlukan sebagai sumber energi atau sebagai bahan bakar. (lihat tabel berikut)Air dari sungai Musi dan digunakan di unit utilitas sebanyak 712 m3/jam.

Pada pabrik amonia digunakan sebagai air umpan boiler (boiler feed water) sebanyak 4,97 m3/jam dan air pendingin (cooling water) sebanyak 0,9 MT/MT NH3

Udara sebagai udara instrumen dan udara proses.Katalis di pabrik amonia.

Bahan kima di pabrik amonia

Listrik

Sistem pemosesamonia

Sistem PemrosesUrea

Modul 8 PUPUK UREASejarahPendirian pabrik berikutnyaHolding CompanyAmonia (1)Amonia (2)Amonia (3)Amonia (4)Amonia (5)Proses Sintesis AmoniaDiagram alir proses Haber-BoschUrea (1)Urea (2)Urea (3)Urea (4)Proses pembuatan ureasambunganProses ACESProses Penanganan LimbahBahan baku PT PUSRIListrik