ltm (3) - dede muhammad taher 120405130

Nama : Dede Mhd Taher Hsb

NIN : 120405130

CONTOH INDUSTRI KIMIA ORGANIK

“PABRIK AMONIA”

Rumus molekul amoniak adalah NH3 .Terlihat amoniak terbentuk dari gugus N dan H yang

masing-masing dapat diperoleh dari H2 (Hidogen)dan N2 (Nitrogen). H2 adalah salah satu

komponen gas synthesa yang diperoleh dari pemrosesan gas alam yang mengandung 80 – 95

% CH4 (Metan). Sedang N2 diperoleh dari udara yang mengandung 79% N2 dan 21% O2.

Berikut blok diagram proses pembuatan amonia secara sederhana :

Gas Alam

Desulfurisasi

Primary Reformer

Secondary Reformer

Shift Converter

CO2 Removal

Matanasi

Synthesis Loop

Refrigerasi

NH3 Cair

Udara

Reaksi-reaksi yang terlibat dalam proses pembuatan NH3 dan CO2adalah sebagai berikut :

Katalisator

Katalisator adalah suatu senyawa yang berfungsi untuk mempercepat suatu reaksi

kimia. Secara fisik katalisator tidak berubah bentuk walaupun terlibat dalam suatu reaksi

kimia. Dari bentuknya katalisator di pabrik Amoniak sebagian besar berbentuk padatan.

Hanya DEA(Dietanol Amione) yang berbentuk cairan. Katalisator yang dalam bentuk

padatan ini disuplai dari pembuatnya dalam kondisi masih teroksidasi. Untuk mengaktifkanya

katalisator harus terlebih dahulu direduksi (penurunan bilangan oksida)menggunakan

pereduksi H2 dan CO2, akan tetapi yang umum dipakai adalah H2 karena kenaikan temperatur

yang dihasilkan dari aktifasi/reduksi katalis masih dapat dikendalikan dibandingkan bila

menggunakan CO sebagai pereduksi.

Berikut adalah salah satu contoh reaksi reduksi katalis Fe3O4 dengan H2 :

3Fe2O3 + H2 — 2Fe3O4 +H2O + Panas

Katalisator yang aktif (tereduksi) bila terkena udara ( O2 ) akan bereaksi dengan cepat

dan menghasilkan panas yang besar(pyrophoric) dan sulit dikendalikan, oleh karena itu

katalisator baru selalu disuplai oleh penjual dalam bentuk teroksidasi agar pada saat dibuka

drumnya ketika akan dimasukkan ke dalam reaktor tidak bereaksi dengan udara. Untuk

https://joetrizilo.files.wordpress.com/2012/03/reaksi-amoniak.jpg

https://joetrizilo.files.wordpress.com/2012/03/reaksi-amoniak.jpg

menjaga katalisator tetap tinggi aktifitasnya maka beberapa beberapa racun katalis berikut

harus dipastikan tidak masuk ke dalam sistem reaksi :

Sulfur

Carbon

CL–

Phospat

Khusus untuk katalis synthesa amoniak disamping racun-racun diatas berikut racun-

racun lainnya yang dapat menurunkan aktifitas katalis :

CO

CO2

H2O

Tiga tahap dalam penyiapan gas synthesa

Desulfurisasi.

Gas alam pada umumnya mengandung sulfur dalam bentuk H2S / Sulfur Anorganik dan

Sulfur Organik seperti mercaptan yang rumus molekulnya RS. Kadar sulfur anorganiknya di

dalam gas alam yang diterima industri pupuk adalah relatif kecil yaitu berkisar 0,18 -0.3 ppm

sedang sulfur organiknya relatif tidak ada. Kadar sulfur dalam gas alam yang diijinkan untuk

memasuki Primary Reformer maksimum adalah 0,1 ppm. Untuk menyerap sulfur dari gas

yang dari gas alam digunakan ZnO sebagai adsorbent ini bukan katalis, lihat reaksi no 1.

Keberhasilan adsorbsi sulfur anorganik praktis diadsorbsi pada temperatur yang lebih

rendah (200-250oC) dibandingkan dengan sulfur organik (250-400oC).

Kondisi operasi di Desulfurisasi:

Pressure : 35-40 kg/cm2G

Temperature Inlet : 350-400oC

Temperature Outlet : 330-380oC

Primary Reformer.

Ke dalam Primary Reformer dimasukan Steam bersama gas alam yang keluar dari

Desulfurisasi. Sebelum bertemu katalis yang berada dalam tube yang dipanasi secara radiasi

oleh burner-burner (seperti burner pada kompor gas), campuran steam dan gas terlebih

dahulu dipanasi hingga temperatur reaksi 530-650oC. Hal ini sesuai dengan jenis reaksinya

yang endotermis. Disamping reaksi reforming, reaksi shift juga terjadi di Primary Reformer

seperti pada reaksi no. 2 dan no. 3. Untuk menjamin bahwa reaksi berjalan sesempurna

mungkin rasio steam terhadap carbon yang ada dalam gas alam (S/C) dijaga sekitar 3,1-

4 (mol/mol)

Kondisi operasi Primary Reformer :

Pressure : 35 – 40 kg/cm2G

Temperature Inlet : 530 – 650oC

Temperature Outlet : 770 – 811oC

Kadar CH4 Outle : 9 – 16 % berat

Kadar CO Outlet : 8 – 9 % berat

Kadar H2 Outlet : 65 – 70 % berat.

Scondary Reformer.

Pada dasarnya Scondary Reformer berfunggsi untuk menyempurnakan reaksi reforming

yang telah terjadi di Primery Reforming. Kalau Primery Reformer sumber panas untuk reaksi

reforming yang endotermis disuplay oleh burner-burner yang memberikan panasnya secara

radiasi, maka sumber panas di Scondary Reformer disuplay oleh udara yang dimasukkan ke

Scondary Reformer menggunakan kompresor udara.

Reaksi pembakaran O2 dari udara dengan H2 hasil reaksi reforming di Primary Reformer :

O2 + H2 à H2O + Panas ( exothermic)

Akan menghasilkan panas yang akan dipakai oleh reaksi reforming Scondary Reformer.

Campuran hasil reaksi di Scondery Reformer ini akan menyisakan N2 yang praktis

tidak/belum bereaksi dengan H2dan campuran gas lainnya. N2 akan bereaksi dengan

H2 nantinya di Converter Amoniak setelah menjalani berbagai proses pemurnian berikutnya.

Kondisi operasi di Scondary Reformer :


Temperature Inlet : 520-560oC

Temperature Outlet : 950-1050oC

CH4 Outlet : 0,2-1,0 % berat

CO Outlet : 10-13 % berat

H2 Outlet : 54-56 % berat

Tiga tahap proses pemurnian gas synthesa

CO Shift dibagi dalam dua tahap yaitu :

1. CO Shift Temperatur Tinggi / High Temperature Shift (HTS)

2. CO Shift Temperatur Rendah / Low Temperature Shift (LTS)

Tujuan Reaksi shift adalah untuk menyempurnakan pembentukan H2seperti telah dilakukan

pada reaksi reforming dengan mereakasikan CO dengan H2O menjadi H2 dan CO2 seperti

telah dituliskan pada reaksi no. 3 di atas dan untuk mengurangi CO yang terbentuk di

Reformer yang merupakan racun bagi katalisator amoniak.

Pada tahap HTS dimana reaksi masih jauh dari kesetimbangan kimia maka reaksi

dilaksanakan pada temperature tinggi (360oC). Sedang pada LTS dimana reaksi sudah berada

pada kesetimbangan, penurunan temperature reaksi (210oC) akan menggeser kesetimbangan

ke kanan atau kearah terbentuknya H2. Dengan demikian LTS akan menyempurnakan reaksi

yang eksotermis ini ke arah produk.

Kondisi operasi HTS :


Temperature Inlat : 340-380 oC

Temperature Outlet : 420 – 440 oC

CO Inlet : 12-14,5 % berat

CO Outlet : 2,5-4,5 % berat.

Kondisi operasi LTS :


Temperature Inlet : 190-210 oC

Temperature Outlet : 220-240 oC

CO Inlet : 2,5-4,5 % berat

CO Outlet : 0,2-0,4 % berat

CO2 Outlet : 16-18 % berat

CO2 Removal

Setelah CO diturunkan sampai kadar terendah, selanjutnya CO2diturunkan hingga 0,1

% berat (1000 ppm). Penurunan CO2 dilakukan dengan cara absorbsi oleh larutan

K2CO3 (karbonat) yang konsentraasinya 25-30 % berat di dalam sebuah menara

Absprber.Gas Synthesa yang mengandung 16%-18% berat CO2 dipertemukan dengan larutan

karbonat yang mengalir dari atas ke bawah sedang gas mengalir dari bawah ke atas.

Selanjutnya dalam pertemuan keduanya, CO2 diserap oleh larutan karbonat sesuai reaksi

no.5. Untuk meningkatkan efektifitas penyerapan oleh K2CO3 diberikan juga Dietanol

Amine (DEA) dengan konsentrasi 2,5-3 % berat.

Di Absorber penyerapan dilakukan dalam dua tahap. Absorbsi di bagian bawah

absorber dilakukan dengan larutan karbonat yang bertemperature 65-117 oC, sedang absorbsi

berikutnya dilakukan di bagian atas Absorber dengan larutan Karbonat bertemperature 65-

70oC. Tujuan tahapan absorbsi ini adalah untuk meningkatkan penyerapan CO2.

Penyerapan CO2 di menara Absorber berlangsung dengan kondisi :


Temperatur Gas Inlet : 100-130 oC

Temperatur Gas Outlet : 65-70 oC

Ke Top menara : 65-70 oC

Ke Middle Menara : 115-117 oC

CO2 Inlet : 16-18 % berat

CO2 Outlet : 0,04-0,1 % berat.

Sebagian besar K2CO3 dalam larutan Karbonat yang telah banyak menyerap CO2 (Rich

Solution) berubah menjadi KHCO3 seperti terlihat pada reaksi no. 5. Selanjutnya KHCO3 ini

harus kembali diubah menjadi K2CO3 agar bisa disirkulasikan ke Absorber untuk menyerap

CO2. Hal ini dilakukan di Menara Regenerator dan reaksi yang tejadi adalah reaksi pada no 6.

Dari Absorber yang bertekanan 27-35 kg/cm2G larutan Karbonat (Rich Solution) dikirim ke

regenarator yang tekanan operasinya 0,4-0,8 kg/cm2G. Penurunan pressure yang cukup

besar ini akan menggeser kesetimbangan reaksi no. 6 ke kanan atau ke arah pelepasan

CO2 dan pembentuan K2CO3.

Di samping dengan penurunan tekanan, pelepasan CO2 dari larutan karbonat (Rich

Solution) juga dibantu dengan pemberian panas yang disuplay dari steam yang masuk dan

dibangkitkan di Reboiler-reboiler yang terletak di bagian bawah Regenator.

Kondisi operasi Regenarator :

Pressure : 0,4-0,8 kg/cm2G

Temberature Bottom : 120-130 oC

Larutan Karbonat yang telah bebas CO2 ( Lean Solution) ini kemudian dikirim kembali ke

Absorber, sedangkan CO2 yang keluar dari Regenarator dikirim ke Pabrik Urea.

Metanasi

Setelah keluar dari CO2 Removal gas synthesa masih mengandung 0,3 % CO dan 0,1 %

CO2 yang harus dikurangi lagi kadarnya hingga total CO+CO2 maksimum 10 ppm. Pada

dasarnya reaksi metanasi yang terjadi adalah kebalikan dari reaksi reforming, seperti reaksi

no.4.

Kondisi operasi Metanasi :


Temperature Inleet : 280-310 oC


Synthesis Loop dan Refrigerasi.

Di dalam Synthesis loop ini terdapat converter amoniak yang berfungsi mereaksikan

N2 dengan H2 untuk membentuk Amoniak /NH3. Gas synthesa dengan kadar

CO+CO2 maksimum 10 ppm sebelum dimasukkan ke Synthesis loop dinaikkan tekanannya

terlebih dahulu ke 130-210 kg/cm2G menggunakan kompressor Synthesis Gas. Yang perlu

diperhatikan adalah rasio H2/N2 dijaga 3 atau sedikit dibawah dari 3. Hal ini penting

dipertahankan agar reaksi pembentukan amoniak berjalan maksimal. Pangaturan Ratio ini

dilakukan dengan mengatur laju udara yang dimasukkan ke Scondary Reformer.

Reaksi pembentukan amoniak ini berlangsung pada temperature inlet Converter 270 oC

dan temperature 530 oC. Dengan temperature setinggi ini, maka amoniak yang terbentuk

mustahil diperoleh dalam keadan cair. Untuk itu gas keluar Converter harus terlebih dahulu

menjalani pendinginan hingga temperature 6 –(-5)oC. Pendinginan ke temperature ini

dilakukan dengan cara,melakukan pertukaran panas antara gas masuk dengan Converter

dengan gas keluar Converter, pembangkitan steam dan pemanasan air umpan boiler

(BFW),pendinginan dengan menggunakan air pendingin ( cooling water )serta yang utama

adalah pendinginan menggunakan refrigerasi.

Gas yang telah didinginkan,karena masih mengandung H2 dan N2yang tidak bereaksi,

gas dicampur dengan gas dari metanasi dikembalikan ke Converter amoniak. Sistem ini

akhirnya merupakan sebuah Loop atau siklue Amoniak. Di dalam Loop ini juga ada gas-gas

yang benar-benar tidak bereaksi yang disebut inert, yaitu CH4 yang berasal dari Metanasi dan

Argon(Ar) yang berasal dari udara yang dimasukkan ke Scondary Reformer. Inert ini

konsentrasinya harus dijaga sekitar 7-11 % berat agar reaksi pembentukan amoniak

berlangsung maksimal.

Adapun gas dari metanasi yang mengandung CO, CO2 dan H2O sebelum masuk ke

dalam synthesis Loop dipertemukan terlebih dahulu dengan gas keluar Converter yang sudah

didinginkan dan mengandung amoniak cair. Tujuannya adalah agar CO, CO2 dan H2O yang

ada dalam gas dari Metanasi (make up gas) dapat larut dalam amoniak cair dan terbawa ke

refrigerasi, tidak ke inlet Converter amoniak.

Kondisi Operasi Converter :


Temperature Inlet : 250-270 oC


NH3 Inlet : 1,5-5 % berat

NH3 Outlet : 13-20 % berat.

Refrigerasi

Produk amoniak cair dengan temperature 6 oC – (-5) oC ini selanjutnya dikirim ke

Refrigerasi untuk dimurnikan dari H2, N2, CO, CO2, H2O dan inert yang terlarut dalam

amoniak cair dan didinginkan hingga temperature -31 oC. Pemurnian dilakukan dengan jalan

menurunkan tekanannya dari 130-210 kg/cm2G menjadi 17 kg/cm2G. Dengan jalan ini

kelarutan gas-gas tersebut diatas akan turun dan gas-gas akan lepas dari amoniak cair.

Refrigerasi ini seperti layaknya sebuah lemari es dilengkapi dengan kompresor

refrigerant. Kompressor ini berfungsi untuk menaikkan pressure uap amoniak agar mudah

dicairkan menggunakan air pendingin. Amoniak cair ini selanjutnya dikirim ke penukar panas

yang ada di synthesa loop yang dipakai untuk mendinginkan gas keluar Converter amoniak

dan mencairkan amoniak yang terdapat dalam gas keluar Converter. Pendinginan ini mampu

membuat amoniak cair keluar loop bertemperature 6-(-5oC).

Uap penukar panas yang keluar dari penukar panas diatas yang merukajan hasil dari

peristiwa pertukaaran panasdikirim ke Kompresor refrigeransi. Begitu pula dengan amoniak

cair dari hasil pemurnian. Selanjutnya amoniak cair yang panas (25oC) yang merupakan hasil

kondensasi uap amoniak keluar kompressor/discharge dikirim ke pabrik Urea. Sedangkan

amoniak cair yang dingin (-31 oC)dari bagian suction komperssor dikirim ke Storage

Amoniak.

CONTOH INDUSTRI KIMIA ANORGANIK

“PABRIK SEMEN”

PROSES PEMBUATAN SEMEN

Semen merupakan bahan bangunan yang digunakan untuk merekat, melapis, membuat beton,

dll. Semen yang terbaik saat ini adalah semen Portland yang ditemukan tahun 1824 oleh

Joseph Aspdin.

Bahan Baku Pembuatan Semen:

1. Batu kapur

Batu kapur merupakan Komponen yang banyak mengandung CaCO3 dengan

sedikit tanah lia, Magnesium Karbonat, Alumina Silikat dan senyawa oksida lainnya.

Senyawa besi dan organik menyebabkan batu kapur berwarna abu-abu hingga kuning.

2. Tanah Liat

Komponen utama pembentuk tanah liat adalah senyawa Alumina Silikat Hidrat

Klasifikasi Senyawa alumina silikat berdasarkan kelompok mineral yang

dikandungnya : Kelompok Montmorilonite Meliputi : Monmorilosite, beidelite,

saponite, dan nitronite Kelompok Kaolin Meliputi : kaolinite, dicnite, nacrite, dan

halaysite Kelompok tanah liat beralkali Meliputi : tanah liat mika (ilite).

3. Pasir Besi dan Pasir Silikat

Bahan ini merupakan Bahan koreksi pada campuran tepung baku (Raw Mix)

Digunakan sebagai pelengkap komponen kimia esensial yang diperlukan untuk

pembuatan semen Pasir Silika digunakan untuk meneikkan kandungan SiO2 Pasir

Besi digunakan untuk menaikkan kandungan Fe2O3 dalam Raw Mix.

4. Gypsum ( CaSO4. 2H2O )

Berfungsi sebagai retarder atau memperlambat proses pengerasan dari semen

Hilangnya kristal air pada gipsum menyebabkan hilangnya atau berkurangnya sifat

gipsum sebagai retarder

PROSES PEMBUATAN SEMEN

Semen dapat dibuat dengan 2 cara Proses Basah Proses Kering Perbedaannya hanya terletak

pada proses penggilingan dan homogenisasi.

a) Quarry :

Bahan tambang berupa batu kapur, batu silika,tanah liat, dan material-material

lain yang mengandung kalsium, silikon,alumunium,dan besi oksida yang diekstarksi

menggunakan drilling dan blasting.

- Penambangan Batu Kapur:

Membuang lapisan atas tanah Pengeboran Membuat lubang dengan bor untuk

tempat Peledakan Blasting ( peledakan ) Dengan teknik electrical detonation

- Penambangan Batu Silika:

Penambangan silika tidak membutuhkan peledakan karena batuan silika

merupakan butiran yang saling lepas dan tidak terikat satu sama lain.

Penambangan dilakukan dengan pendorongan batu silika menggunakan dozer ke

tepi tebing dan jatuh di loading area.

- Penambangan Tanah Liat:

Penambangan Tanah Liat Dilakukan dengan pengerukan pada lapisan permukaan

tanah dengan excavator yang diawali dengan pembuatan jalan dengan sistem

selokan selang seling.

b) Crushing:

Pemecahan material material hasil penambangan menjadi ukuran yang lebih

kecil dengan menggunakan crusher. Batu kapur dari ukuran < 1 m → < 50 m Batu

silika dari ukuran < 40 cm→ < 200 mm

c) Conveying:

Bahan mentah ditransportasikan dari area penambangan ke lokasi pabrik untuk

diproses lebih lanjut dengan menggunakan belt conveyor.

d) Raw mill (penggilingan bahan baku)

Proses Basah Penggilingan dilakukan dalam raw mill dengan menambahkan

sejumlah air kemudian dihasilkan slurry dengan kadar air 34-38 %.Material-material

ditambah air diumpankan ke dalam raw mill. Karena adanya putaran, material akan

bergerak dari satu kamar ke kamar berikutnya.Pada kamar 1 terjadi proses pemecahan

dan kamar 2/3 terjadi gesekan sehingga campuran bahan mentah menjadi slurry.

Proses Kering Terjadi di Duodan Mill yang terdiri dari Drying Chamber,

Compt 1, dan Compt 2. Material-material dimasukkan bersamaan dengan

dialirkannnya gas panas yang berasal dari suspension preheater dan menara

pendingin. Pada ruangan pengering terdapat filter yang berfungsi untuk mengangkut

dan menaburkan material sehingga gas panas dan material berkontaminasi secara

merata sehingga efisiensi dapat tercapai. Terjadi pemisahan material kasar dan halus

dalam separator.

e) Homogenisasi:

Proses Basah Slurry dicampur di mixing basin,kemudian slurry dialirkan ke

tabung koreksi; proses pengoreksian. Proses Kering Terjadi di blending silo dengan

sistem aliran corong.

f) Pembakaran/ Pembentukan Clinker:

Pembakaran/ Pembentukan Clinker terjadi di dalam kiln. Kiln adalah alat

berbentuk tabung yang di dalamnya terdapat semburan api. Kiln di design untuk

memaksimalkan efisiensi dari perpindahan panas yang berasal dari pembakaran bahan

bakar.

PEMBENTUKAN CLINKER:

Proses yang terjadi di dalam kiln: Pengeringan Slurry, Pemanasan Awal, Kalsinasi,

Pemijaran, Pendinginan dan Penyimpanan Klinker

PENGERINGAN SLURRY:

Pengeringan slurry terjadi pada daerah 1/3 panjang kiln dari inlet pada temperatur 100-500 °C

sehingga terjadi pelepasan air bebasdan air terikat untuk mendapatkan padatan tanah kering.

PEMANASAN AWAL:

Pemanasan Awal terjadi pada daerah 1/3 setelah panjang kiln dari inlet. Selama pemanasan

tidak terjadi perubahan berat dari material tetapi hanya peningkatan suhu yaitu sekitar 600°C

dengan menggunakan preheater.

KALSINASI:

Kalsinasi Penguraian kalsium karbonat menjadi senyawa-senyawa penyusunnya pada suhu 600 °

C.

reaksinya:

CaCO3 → CaO + CO2 MgCO3 → MgO + CO2

PEMIJARAN:

Reaksi antara oksida-oksida yang terdapat dalam material yang membentuk senyawa

hidrolisis yaitu C4AF, C3A, C2S pada suhu 1450° C membentuk Clinker.

PENDINGINAN:

terjadi pendinginan Clinker secara mendadak dengan aliran udara sehingga Clinker berukuran

1150-1250 gr/liter. Clinker yang keluar dari Cooler bersuhu 150-250° C.

TRANSPORTASI & PENYIMPANAN CLINKER :

Klinker kasar akan jatuh kedalam penggilingan untuk dihaluskan. Kemudian dengan drag

chain, klinker yang telah dihaluskan diangkut menuju silo klinker atau langsung ke proses

cement mill untuk diproses lebih lanjut menjadi semen.

CEMENT MILL:

Merupakan proses penggilingan akhir dimana terjadi pebghalusan clinker-clinker bersama 5

% gipsum alami atau sintetik. Secara umum, dibagi menjadi 3 proses: Penggilingan clinker

Pencampuran Pendinginan.

Keuntungan dan Kerugian Proses Basah

Kadar alkalisis, klorida,dan sulfat tidak menimbulkan gangguan penyempitan dalam saluran

material masuk kiln. Deposit yang tidak homogen tidak berpengaruh karena mudah untuk

mencampur dan mengoreksinya. Pencampuran dan koreksi slurry lebih mudah karena berupa

larutan. Fluktuasi kadar air tidak berpengaruh pada proses. Kerugian: Proses basah baik

digunakan hanya bila kadar air bahan bakunya cukup tinggi Pada waktu pembakaran

memerlukan banyak panas, sehingga konsumsi bahan bakar lebih banyak Kiln yang dipakai

lebih panjang karena proses pengeringan yang terjadi dalam kiln menggunakan 22 % panjang

kiln.

Keuntungan dan Kerugian Proses Kering

Keuntungan: Kiln yang digunakan relatif pendek Kebutuhan panas lebih rendah.

Kerugian: Rata-rata kapasitas kiln lebih besar Fluktuasi kadar air menganggu operasi, karena

materail lengket di inlet kiln Terjadipenebalan/penyempitan pada saluran pipa kiln.

Hasil Akhir:

Semen PPC: semen campuran yang menggunakan pozzolan sebagai bahan tambahan pada

campuran terak dan gips dalam proses penggilingan akhir. Sesuai untuk pengecoran beton

massa, dam, irigasi, bangunan tepi laut atau rawa, yang memerlukan ketahanan sulfat dan

panas hidrasi sedang.

ltm (3) - dede muhammad taher 120405130

Documents