TUGAS PROSES INDUSTRI KIMIA

“PEMBUATAN UREA”

KELOMPOK 2

MULIASARI KURNIATI M L2C009004

YUFIDANI L2C009018

ANISAH NIRMALA L2C009051

JOKO SUPRIYADI L2C009054

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK KIMIA

UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG

2011

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Urea adalah suatu senyawa organik yang terdiri dari unsur karbon,

hidrogen, oksigen dan nitrogen dengan rumus CON2H4 atau (NH2)2CO. Seiring

perkembangan zaman, menyebabkan meningkatnya kebutuhan urea dalam dunia.

Oleh karena itu diproduksi secara komersial dari sintesis amonia dan

karbondioksida dan dapat diproduksi sebagai cair atau padat. Proses dehidrasi

karbomat amonium dalam kondisi panas tinggi dan tekanan tinggi, Produksi urea

pertama kali digunakan pada tahun 1870 dan masih digunakan sampai sekarang.

Tingginya penggunaan urea sintesis, maka diproduksi banyak. Bahkan satu juta

pon urea yang diproduksi di Amerika Serikat saja setiap tahun, sebagian besar

digunakan dalam pupuk. Karena nitrogen dalam urea membuatnya larut dalam

air, sangat diperlukan dalam aplikasi pertanian. Urea juga digunakan secara

komersial untuk industri, pakan ternak, lem, pembersih toilet, produk pewarnaan

rambut, pestisida dan fungisida. Dalam pengobatan digunakan dalam barbitunat,

dermatologi, dan diuretik.

I.2 Sejarah

Urea adalah suatu senyawa organik yang terdiri dari unsur karbon,

hidrogen, oksigen dan nitrogen dengan rumus CON2H4 atau (NH2)2CO. Urea juga

dikenal dengan nama carbamide yang terutama digunakan di kawasan Eropa.

Nama lain yang juga sering dipakai adalah carbamide resin, isourea, carbonyl

diamide dan carbonyldiamine. Urea pertama kali ditemukan dalam air seni oleh

H.M Rovelle pada tahun 1773. Itu disintesis pada tahun 1928 oleh Friedrich

Wohler dan merupakan senyawa organik pertama yang akan disintesis dari bahan

awal anorganik. Ditemukan ketika Wohler berusaha mensintesis amonium

cyanate, untuk melanjutkan studi sianat yang telah dilaksanakan selama beberapa

tahun. Tahun 1870 urea diproduksi dengan memanaskan amonium carbomate

dalam wadah tertutup. Amonium carbomate dapat diperoleh dengan reaksi

langsung amoniak dengan karbondioksida.

1.3 Kegunaan Produk

1. Pertanian

Lebih dari 90% dari produksi dunia urea diperuntukkan sebagai pupuk

nitrogen-release. Urea memiliki kandungan nitrogen tertinggi dari semua pupuk

nitrogen solid umum digunakan. Oleh karena itu, memiliki biaya transportasi

terendah per unit nitrogen. Pada tanaman biji-bijian dan kapas, urea sering

diterapkan pada saat budidaya terakhir sebelum tanam. Di daerah curah hujan

tinggi dan pada tanah berpasir (dimana nitrogen bias hilang melalui pencucian) dan

mana yang baik di musim hujan diharapkan, urea dapat digunakan selama musim

pertumbuhan. Top-dressing juga populer di tanaman rumput dan hijauan. Pada

tanaman irigasi, urea dapat digunakan kering di dalam tanah, atau dilarutkan dan

diterapkan melalui air irigasi. Urea akan larut dalam beratnya sendiri dalam air,

tetapi menjadi semakin sulit untuk melarutkan sebagai meningkatkan konsentrasi.

Pelarutan urea dalam air adalah endotermik, menyebabkan suhu solusi untuk

jatuh ketika urea larut.

2. Industri kimia

Urea merupakan bahan baku untuk pembuatan banyak senyawa kimia penting,

seperti :

- Bahan pembuat Berbagai bahan plastik , terutama resin urea-formaldehida .

- Berbagai perekat , seperti urea-formaldehida atau urea-melamin-

formaldehida.

- Kalium cyanate , bahan baku industri lainnya.

- Urea nitrat , bahan peledak.

3. Sistem Automobile

Urea digunakan dalam SNCR dan SCR reaksiuntuk mengurangi NOx polutan

dalam gas buang dari pembakaran dari diesel , bahan bakar ganda. The Blue TEC

sistem, misalnya, menyuntikkan berdasarkan urea solusi-air ke dalam system

pembuangan. Amoniak yang dihasilkan oleh hidrolisis urea bereaksi dengan

emisi oksida nitrogen dan diubah menjadi nitrogen dan air dalam catalytic

converter.

4. Terorisme

Ahmed Ressam , al-Qaeda Millenium Bomber, urea digunakan sebagai salah

satukomponen dalam bahan peledak bahwa ia siap untuk mengebom Bandar Udara

InternasionalLos Angeles pada malam Tahun Baru 1999/2000, bahan peledak yang bisa

menghasilkanledakan 40 kali lebih besar daripada sebuah menghancurkan bom mobil .

5. Penggunaan Komersial lainnya

- Bahan Pembuat produk pemutih gigi.

- Bahan dalam sabun cuci piring

- Sebagai stabilizer dinitroselulosa bahan peledak .

- Bahan dalam beberapa krim kulit , Moisturizer , kondisioner rambut.

Sumber: http://id.wikipedia.org/wiki/urea

I.4  Sifat fisik dan kimia Urea

Urea adalah senyawa kimia yang mempunyai rumus molekul NH2CONH2.

Di dalam air, urea akan terhidrolisa menjadi ammonium karbamat

(NH2COONH4) dan selanjutnya ammonium karbamat akan terdekomposisi

menjadi ammonia dan karbondioksida. Urea berbentuk serbuk putih, tidak berbau

atau mengeluarkan bau ammonia, tidak berwarna, dan tidak berasa. Pada suhu

132.6oC dan tekanan atmosfer, urea dapat terurai menjadi biuret NH(CONH2)2

yang merupakan hasil samping yang tidak dikehendaki dalam pembuatan urea.

Sebab kandungan biuret lebih dari 2% lbmol dalam pupuk akan mengganggu

pertumbuhan tanaman.

Tabel sifat fisik dan kimia urea

Titik Leleh 132,7°C

Indeks Refraksi, nD20 1,484; 1,602

Spesific Gravity, d420 1,355

Bentuk Kristalin Tetragonal, prisma

Energi Bebas Pembentukkan -42,120 kal/g mol (25°C)

Panas Pembentukkan 60 kal/g

Panas Larutan, dalam air 58 kal/g

Panas Kristalisasi -110 kal/g

70% Densitas Bulk Larutan Urea 0,74 g/cm2

Sumber : Perry, 1984

Beberapa sifat fisika ynag lain, sebegai berikut:

a.    Densitas                       : 1300 kg/m3

b.   Berat molekul               : 48.16 m3/kmol

c.    Viskositas kinematik     : 2.42 x 10-6m2/s

d.   Kapasitas panas           : 135.2 J/mol.K

e.    Tegangan Permukaan    : 66.3 x 10-3 N/m

BAB II

RANCANGAN PROSES

II.1 Deskripsi Proses

Spesifikasi bahan baku dan produk

Spesifikasi bahan baku

a. Amonia

Bentuk (30 0C, 1 atm) : gas

Warna : tidak berwarna

Bau : khas

Densitas (25 0C),kg/m3 : 0.6942

Titik didih (1 atm) C : -33.34 0C

Titik lebur : -77.73 0C

Sumber: http://id.wikipedia.org/wiki/sifatchemist-fisis_amonia

b. Karbondioksida

Bentuk (30 0C, 1 atm) : gas

Warna : tidak berwarna

Bau : tanpa bau

Densitas (25 0C),kg/m3 : 1.600 g/l(padat)

Titik didih (1 atm) 0C : -78 0C

Titik leleh : -57 0C

Sumber: http://id.wikipedia.org/wiki/sifatchemist-fisis_karbondioksida

Spesifikasi produk

Urea

Bentuk (30 0C,1 atm) : padatan

Warna : berwarna putih

Bau : tanpa bau

Densitas (25 0C), kg/m3 : 1.33x103 kg/m3

Titik Lebur : 132.7 °C

Sumber: http://id.wikipedia.org/wiki/sifatchemist-fisis_urea

II.2 Tinjauan Proses

Proses Pembuatan

Urea diproduksi dengan mereaksikan amonia dan CO2 pada temperatur dan

tekanan tinggi sesuai dengan reaksi Basarao sebagai berikut:

2NH3(l) + CO2(g) NH2COONH4(liquid ammonia karbamat) ∆H=-117 kJ/mol

NH2COONH4(l) NH2CONH2 +H2O(l)    ∆H=15,5 kJ/mol

Bahan baku : Gas CO2 dan Liquid NH3 yang di supply dari Pabrik Amoniak

http://mbahinox.wordpress.com/2009/03/25/karakteristik-senyawa-dalam

pembuatan-urea-dan-reaksi/

Proses pembuata Urea di bagi menjadi 6 Unit yaitu :

- Sintesa Unit

- Purifikasi Unit

- Kristaliser Unit

- Prilling Unit

- Recovery Unit

- Proses Kondensat Treatment Unit

1. Sintesa Unit

Unit ini merupakan bagian terpenting dari pabrik Urea, untuk mensintesa

dengan mereaksikan Liquid NH3 dan gas CO2 didalam Urea Reaktor dan kedalam

reaktor ini dimasukkan juga larutan Recycle karbamat yang berasal dari bagian

Recovery.

Tekanan operasi disintesa adalah 175 Kg/Cm2 g. Hasil Sintesa Urea dikirim ke

bagian Purifikasi untuk dipisahkan Ammonium Karbamat dan kelebihan

amonianya setelah dilakukan Stripping oleh CO2.

Berikut ini beberapa metode pengembalian ammonium karbamat pada proses

sintesa adalah sebagai berikut:

a. Ones – trough urea process

Karbamat yang tidak terdekomposisi di konversi menjadi gas NH3 dan CO2

dengan menggunakan panas yng dihasilkan reaktor sintesis dengan tekanan

rendah. Gas NH3 dan CO2 dipisahkan dari larutan urea dan diutilisasi untuk

memproduksi garam ammonia lewat absorbsi NH3 dengan larutan nitrat atau

sulfat sebagai absorben.

b. Solution recycle urea process

Gas NH3 dan CO2 diambil dari campuran keluaran reaktor sintesis urea di bagian

dekomposisi bartahap dengan tekanan yang divariasikan didalam air dan didaur

ulang kembali ke reaktor lain untk membentuk larutan ammonia dari ammonium

karbamat. Dari beberapa proses ini, terdapat dua proses lama yang masih tetap

digunakan, yaitu:

UTI (Urea Technologies Inc.)

Ammonia, Recycle Carbamat dan 60% CO2 sebagai feed dimasukkan melalui

bagian atas reaktor dengan tekanan 210 bar. Amonium carbamat terbentuk di

dalam reaktor yang dilengkapi dengan coil dan keluar lewat bagian bawah

dengan aliran yang berputar. Bahan yang keluar reaktor didinginkan kemudian

gas dilepaskan dan masuk dekomposer. Sebelum masuk dekomposer, gas ini

dicampurkan dengan 40% CO2 didalam separator dan diembunkan dalam heat

recovery. Gabungan dari gas tersebut diembunkan kembali sehingga terbentuk

aliran carbamat recycle. Larutan karbamat hasil evaporasi mempunyai

konsentrasi 86-88% sebelum kemudian di granulasi pada proses prilling. Proses

UTI hanya digunakan pada skala kecil dan medium.

Proses Mitsui Toatsu Coorporation (MTC) Conventional

Process of Toyo Engineering Coorporation

Pada proses total recycle seluruh ammonia dan CO2 yang tidak terkonversi

dikembalikan lagi ke reaktor. Proses ini bergantung pada suplai NH3 dan CO2.

c. Interval Carbamat recycle urea process

Karbamat yang tidak bereaksi dan amonia berlebih dilucuti dari aliran keluar

reaktor sintesa urea melalui gas panas CO2 atau NH3 pada tekanan reaktor dan

dikondensasikan kembali ke reaktor melalui aliran yang menggunakan gaya

gravitasi untuk recovery. Pengeluaran reaktor dan recycle amonium carbamat

pada umumnya berupa larutan dengan konsentrasi 70-75% lb mol dan diproses

lebih lanjut menjadi padatan.

2. Purifikasi Unit

Amonium Karbamat yang tidak terkonversi dan kelebihan Ammonia di Unit

Sintesa diuraikan dan dipisahkan dengan cara penurunan tekanan dan pemanasan

dengan 2 step penurunan tekanan, yaitu pada 17 Kg/Cm2 g. dan 22,2 Kg/Cm2 g.

Hasil peruraian berupa gas CO2 dan NH3 dikirim kebagian recovery, sedangkan

larutan Ureanya dikirim ke bagian Kristaliser.

3. Kristaliser Unit

Larutan Urea dari unit Purifikasi dikristalkan di bagian ini secara vacum,

kemudian kristal Ureanya dipisahkan di Centrifuge. Panas yang di perlukan

untuk menguapkan air diambil dari panas Sensibel Larutan Urea, maupun panas

kristalisasi Urea dan panas yang diambil dari sirkulasi Urea Slurry ke HP

Absorber dari Recovery.

4. Prilling Unit

Kristal Urea keluaran Centrifuge dikeringkan sampai menjadi 99,8 % berat

dengan udara panas, kemudian dikirimkan kebagian atas prilling tower untuk

dilelehkan dan didistribusikan merata ke distributor,dan dari distributor

dijatuhkan kebawah sambil didinginkan oleh udara dari bawah dan menghasilkan

produk Urea butiran (prill). Produk Urea dikirim ke Bulk Storage dengan Belt

Conveyor.

5. Recovery Unit

Gas Ammonia dan Gas CO2 yang dipisahkan dibagian Purifikasi diambil

kembali dengan 2 Step absorbasi dengan menggunakan Mother Liquor sebagai

absorben, kemudian direcycle kembali ke bagian Sintesa.

Berdasarkan prinsip recyclenya, proses total recycle dapat dibagi menjadi 5 yaitu:

a. Hot Gas Mixture Recycle

Pada proses ini campuran karbondioksida, ammonia, dan air ditekan dalam

beberapa tahap hingga mencapai 20-130 atm, kemudian dikondensasikan dan

dikembalikan ke reaktor.

b. Separated Gas Recycle

Pada proses ini karbondioksida dipisahkan dari ammonia dan ditekan secara

terpisah sebelum dikembalikan ke reaktor. Keuntungan proses ini adalah

konversinya tidak berkurang karena air tidak ikut di recycle dan dapat

menghindari masalah korosi (Larutan Carbamat).

c. Slurry Recycle

Proses ini jarang dilakukan karena sulit dalam merecovery energi dan mahalnya

biaya untuk make up. Pada proses ini ammonia dan karbondioksida dipisahkan

dari larutan urea yang keluar dari reaktor kemudian dikondensasikan agar

terbentuk amonium karbamat. Kristal ini dipompakan dari reaktor dalam bentuk

suspensi minyak.

d. Carbamat Solution Recycle

Proses ini melibatkan dekomposisi carbamat pada 2 atau 3 tahap penurunan

tekanan. Pada tiap tahap, gas yang dilepaskan (karbondioksida dan amonia)

diabsorpsi oleh larutan hasil kondensasi tahap sebelumnya dan larutan yang

dihasilkan dikembalikan ke reaktor.

e. Stripping

Perbedaan mendasar proses ini dengan keempat proses lainnya yaitu dengan cara

merecovery amonium carbamat yang tidak terkonversi dari larutan urea yang

keluar reaktor. Pada proses ini larutan karbamat di stripping dari larutan urea

pada tekanan yang sama dengan tekanan reaktor. Gas hasil stripping

dikondensasikan dan dikembalikan ke reaktor.

6. Proses Kondensat Treatment Unit

Uap air yang menguap dan terpisahkan dibagian Kristalliser didinginkan

dan dikondensasikan. Sejumlah kecil Urea, NH3 dan CO2 ikut kondensat

kemudian diolah dan dipisahkan di Strpper dan Hydroliser. Gas CO2 dan gas NH3

nya dikirim kembali ke bagian purifikasi untuk direcover. Sedang air

kondensatnya dikirim ke Utilitas.

http://bingo3374.wordpress.com/2008/07/23/proses-pembuatan-urea-scr

umum/

Faktor-faktor yang mempengaruhi pembuatan urea adalah temperatur,

tekanan, perbandingan CO2 dan NH3 dan kandungan air dan oksigen.

a)    Temperatur

Pengaruh temperatur pada proses sintesa urea dapat dijelaskan oleh  asas

Le Chatelier yang berbunyi jika suatu sistem berada dalam kesetimbangan, suatu

kenaikan temperatur akan menyebabkan kesetimbangan itu bergeser ke arah yang

menyerap kalor. Perubahan temperatur akan mengakibatkan bergesernya tetapan

kesetimbangan reaksi. Naiknya temperatur akan mengakibatkan reaksi bergeser

ke arah kiri (endothermis) atau menurunkan konversi pembentukan urea.

Disamping itu, kenaikan temperatur juga akan mengakibatkan kecepatan reaksi

pembentukan urea menjadi semakin besar. Kondisi yang paling optimal dalam

reaktor adalah sekitar 2000C yaitu temperatur di mana konversi mendekati

kesetimbangan dengan waktu tinggal 0,3-1 jam. Bila temperatur reaktor turun,

maka konversi ammonium karbamat menjadi urea akan berkurang sehingga

memberi beban lebih berat pada seksi-seksi berikutnya. Jika temperatur turun

sampai 1500C akan menyebabkan timbulnya ammonium karbamat  menempel

pada reaktor. Sebaliknya, bila temperatur melebihi 2000C maka laju korosi dari

Titanium Lining akan meningkat dan tekanan kesetimbangan di dalam reaktor

dari campuran reaksi akan melampaui tekanan yang dibutuhkan. Di samping itu,

hasil dari reaksi samping yang besar akan menyebabkan turunnya konversi

pembentukan urea. Jadi laju reaksi yang baik pada suhu 180-2000C dalam waktu

20-60 menit atau pada suhu rendah dengan ammonia berlebih.

b)    Tekanan

Pengaruh perubahan tekanan dalam campuran kesetimbangan gas dapat

dipahami melalui asas Le Chatelier. Menurut asas ini, kenaikan tekanan

menyebabkan reaksi bergeser ke kanan, tetapi jika tekanan berkurang maka

kecepatan tumbukan molekul akan berkurang, sehingga kecepatan reaksi akan

berkurang dalam sistem kesetimbangan,

   2NH3(l) + CO2(g)             NH2CONH2(aq) + H2O(l)     

Tekanan yang digunakan adalah 200 kg/cm2G. Pemilihan tekanan operasi ini

berdasarkan pertimbangan bahwa konversi ammonium karbamat menjadi urea

hanya terjadi pada fase cair dan fase cair dapat dipertahankan dengan tekanan

operasi yang tinggi. Pada suhu tetap konversi naik dengan naiknya tekanan

hingga titik kritis, dimana pada titik ini reaktan berada pada fase cair. Untuk

perbandingan NH3 dan CO2 yang stokiometris suhu 1500C dan tekanan 100 atm

memberikan keadaan yang hampir optimum tetapi pada suhu ini reaksi berjalan

lambat. Pada suhu 190 – 2200C, tekanan yang digunakan berkisar antara 140 –

250 atm.

c)    Perbandingan NH3 dan CO2

Perbandingan NH3 dan CO2 berkisar 3,5 – 4 karena selain mempengaruhi suhu

reaktor, jumlah ammonia dapat mempengaruhi reaksi secara langsung. Adanya

kelebihan ammonia dapat mempercepat reaksi pertama. Di samping itu,

kelebihan ammonia juga akan mencegah terjadinya reaksi pembentukan biuret

dengan reaksi :

2NH2CONH2(l)        NH2CONHCONH2(l) + NH3(g)

Terbentuknya biuret yang berlebihan tidak diinginkan karena merupakan racun

bagi tanaman sehingga jumlahnya dibatasi hanya 0,5 % dari produk urea.

Perbandingan mol NH3 : CO2 optimum adalah 4 : 1. dengan nilai itu diharapkan

reaksi pertama dapat berjalan cepat sekaligus mencegah terjadinya pembentukan

biuret.

d)    Kandungan air dan oksigen

Adanya air akan mempengaruhi reaksi terutama reaksi kedua yaitu peruraian

karbamat menjadi urea dan air sehingga dapat mengurai konversi karbamat

menjadi urea. Pada umumnya, proses didesain untuk meminimalkan jumlah air

yang direcycle ke reaktor. Adanya sedikit oksigen akan mengurangi korosi.

Secara keseluruhan reaksi diatas adalah eksotermis sehingga diperlukan

pengaturan terhadap suhu didalam reaktor supaya suhu tetap pada kondisi

optimum, untuk mengatur suhu maka diatur:

a) Jumlah ammonia masuk reactor

b) Jumlah larutan ammonium karbamat recycle yang masuk reactor

c) Pengaturan suhu ammonia umpan dalam ammonia preheater.

Sebagai hasil reaksi di atas maka komponen yang keluar reaktor adalah

urea, biuret , ammonium karbamat, kelebihan ammonia dan air.

Sumber : http://www.ekodokcell.co.cc/

II.3 Diagram Flowsheet

http://www.google.co.id/imgres?imgurl=http://www.kppbumn.depkeu.go.id/

Industrial_Profile/PK4/Proses%2520Pembuatan%2520Pupuk_files/

PabrikUrea.jpg&imgrefurl=http://www.kppbumn.depkeu.go.id/

Industrial_Profile/PK4/Proses%2520Pembuatan%2520Pupuk.htm&usg

Diagram peralatan pada proses pembuatan pupuk urea

Dimulai dari ladang-ladang gas yang banyak terdapat di sekitar Prabumulih

yang diusahakan oleh Pertamina, gas alam yang bertekanan rendah dikirim

melalui pipa-pipa berukuran 14 inchi ke pabrik pupuk PT Pupuk Sriwidjaja, di

Palembang. Gas alam ini dimasa-masa yang lalu tidak dimanfaatkan orang

dan dibiarkan habis terbakar. Menjelajah hutan-hutan, rawa-rawa, sungai,

bukit-bukit dan daerah-daerah yang sulit dilalui, gas alam bertekanan rendah

ini dikirim melalui pipa-pipa sepanjang ratusan kilometer jauhnya menuju

pemusatan gas alam di pabrik pupuk di Palembang. Gas bertekanan rendah,

melalui proses khusus pada kompresor, gas diubah menjadi gas yang

bertekanan tinggi. Kemudian gas ini dibersihkan pada unit Sintesa Gas untuk

menghilangkan debu, lilin dan belerang.

Pertemuan antara gas yg sudah diproses dengan air dan udara pada unit sintesa

ini menghasilkan tiga unsur kimia penting, yaitu unsur gas N2 (zat lemas),

unsur zat air (H2), dan unsur gas asam arang (CO2), Ketiga unsur kimia

penting ini kemudian dilanjutkan prosesnya. Zat lemas (N2) dan zat air (H2)

bersama-sama mengalir menuju Unit Sintesa Urea. Pada sintesa amoniak, zat

lemas (N2) dan zat air (H2) diproses menghasilkan amoniak (NH3). Gas asam

arang (CO2), yang dihasilkan pada unit Sintesa Gas, kemudian bereaksi

dengan amoniak pada unit Sintesa Urea. Hasil reaksi ini adalah butir-butir

urea yang berbentuk jarum dan mudah menyerap air.

Oleh karena itu proses pembuatan dilanjutkan lagi pada Menara Pembutir,

dimana bentuk butir-butir tajam itu diubah dengan suatu tekanan yang tinggi

menjadi butir-butir Urea bulat yang berukuran 1 sampai 2 milimeter sehingga

mempermudah petani menabur dan menebarkannya pada sawah-sawah

mereka. Pada umumnya, butir-butir Urea itu dibungkus dengan karung plastik

dengan berat 50 Kilogram.

Sumber : http://www.pusri.co.id/indexA.php

II.4 Tinjauan Termodinamika

Reaksi pembuatan urea terdiri atas dua tingkat yaitu:

1.Reaksi pembentukan ammonium karbomat (NH2COONH4)

2,Reaksi penguraian ammonium karbomat menjadi urea dan air.

*Pembentukan ammonium karbomat (T:190 , P=87,5 Psig)

2NH3(l) + CO2(g) NH2COONH4( liquid ammonia karbamat ) ∆Hf298 = -28,5 kkal/mol

Reaksi ini merupakan reaksi isotermis yang berlangsung cepat (mengeluarkan

panas dan keseimbangan karbomat tercapai)

*Penggunaan ammonium karbomat (T:190 , P=87,5 Psig)

Fase cair amonium karbomat akan didehidrasi menjadi urea dan air

NH2COONH4(l) NH2CONH2 + H2O(l) ∆Hf298 = 4,5 kkal/mol

Penguraian ammonium karbomat bersifat endotermis (membutuhkan panas dan

berlangsung lebih lambat)

Panas reaksi yang dibutuhkan pada penguraian ini dapat dipenuhi dari sebagian

panas yang dihasilkan pada reaksi pembentukan karbomat.

Selama pembentukan urea,terjadi reaksi samping yaitu pembentukan biuret

dengan reaksi sebagai berikut:

2NH2CONH2(l) NH2CONHCONH2 + NH2(l) ∆Hf298 = 4,28 kkal/mol

Reaksi ini berlangsung lambat dan memerlukan panas (endoterm). Dari

persamaan reaksi tersebut jelas bahwa biuret cenderung terjadi pada konsentrasi

urea yang tinggi, konsentrasi NH3 yang rendah, waktu tinggal lama dan suhu

tinggi.Biuret adalah senyawa samping pada pembuatan urea yang tidak

diinginkan, karena merupakan racun bagi tanaman.

Sumber : J.M Smith-H.C Van Ness-M.M. Abbott, 1975

Tinjauan termodinamika dengan persamaanm van’t hoff sebagai berikut :

d(∆G0/RT)dt = -∆H0RT

dengan

∆G0RT = - ln K

Sehingga :

d(∆G0/RT)dT = -∆H0RT

d ln K dT = ∆H0RT

Dengan :

∆G0 = Energi Gibbs standar

R = Tetapan gas umum

T = Temperatur reaksi

K = Konstanta kesetimbangan reaksi

Apabila k ≥ 1, Maka reaksi tersebut bolak – balik (ireversible)

Apabila k ≤ 1, Maka reaksi tersebut searah ( reversible)

Diketahui data – data G0 untuk mengetahui masing – masing komponen pada

298,15 0K adalah:

∆G0 f NH2CONH2 = -16,225 kJ/mol

∆G0 f H2O = -21,302 kJ/mol

∆G0 f NH2COONH4 = -2,450 kJ/mol

∆G0 = ∆G0 f NH2CONH2 + ∆G0

f H2O - ∆G0 f NH2COONH4

= -16,225 kJ/mol - 21,302 kJ/mol + -2,450 kJ/mol

= -35,077 kJ/mol

Dari persamaan ini :

∆G0 = - RT ln K

K298,15 = 1,057

Karena K >>> 1 maka reaksi berlangsung ireversible.

Sumber : Perry, 1984

II.5 Tinjauan Kinetika

Persamaan pendekatan kecepatan reaksi pembentukan urea adalah

K = (2,589 x 105)(e110/RT) m3/kmol det. Bila ditinjau dari segi kinetika reaksi

sesuai dengan rumus Arrhenius :

K = Ae(-Ea/RT)

Dalam hubungan ini,

K : Konstanta kecepatan reaksi

A : Faktor Tumbukan

Ea : Energi Aktivasi

R : Konstanta gas ideal

T : Temperatur

Dari persamaan di atas, harga A, E, dan R tetap, sehingga harga K hanya

dipengaruhi oleh fungsi T (suhu), untuk ruas kanan semakin besar maka reaksi

akan berlangsunbg cepat.

Dari persamaan ini :

K = Ae(-Ea/RT)

K = (2,589 x 10-5)e-(110/1,978.T)

Nilai k yang diperoleh, dimasukkan dalam persamaan : Xa = 1 – e-kt diasumsikan

t (waktu) berlangsung 1 jam (3600s), diperoleh :

Sumber :

http://eruler.multiply.com/journal/item/4/proses_pembuatan_urea

T (suhu)

Xa

Thermodinamika

(%)

Kinetika

(%)

25 4,7 4,53

50 14,8 8,61

75 32,0 15,05

100 55,02 23,0

125 68,0 34,0

150 71,01 47,0

175 78,0 54,02

200 86,0 65,0

225 56,0 64,0

BAB III

PENUTUP

III.1 Kesimpulan

Dalam pembuatan urea dengan pemanasan amonium carbamate yang

dihasilkan dari amonia dan karbondioksida. Dengan mengkondisikan reaksi

dengan tekanan 141 – 200 kg/cm2 , temperatur 183 – 190 0C dan rasio mol

NH3/CO2 = 2,9 – 4. Proses pembuatan urea terdiri dari Sintesa Unit, Purifikasi

Unit, Kristaliser Unit, Prilling Unit, Recovery Unit dan Proses Kondensat

Treatment Unit. Ada 2 tahap dalam pembuatan urea yaitu reaksi pembentukan

ammonium karbamat dan reaksi penguraian ammonium karbamat menjadi urea

dan air. Dalam proses pembuatan urea tinjauan termodinamika lebih berpengaruh

dibanding tinjauan kinetika.

III.2 Saran

1. Sebaiknya pada pembuatan ure suhu operasi dijaga konstan pada suhu

optimal, agar konversi yang didapat juga optimal

2. Apabila suhu operasi rendah alangkah baiknya ammonia dibuat berlebih,

agar konversi tetap optimal

3. Dalam opersai perbandingan maksimum mol NH3 dengan CO2 adalah

4 : 1 agar tidak terjadi pembentukan biuret.

DAFTAR PUSTAKA

Perry Roert H., Don Green,”Perry’s Chemical Engineers’ Handbook”, 5th

edition, McGraw-Hill, NewYork, 1973

Smith J.M - Van Ness-H.C M.M. Abbott, “introduction to Chemical

Engineering Thermodynamics”,6th,McGraw-Hill, NewYork, 1975

http://bingo3374.wordpress.com/2008/07/23/proses-pembuatan-urea-scr-

umum/

http://eruler.multiply.com/journal/item/4/proses_pembuatan_urea Jun 3, '09

1:26 PM © 2011 Multiply

http://id.wikipedia.org/wiki/sifatchemist-fisis_amonia

http://id.wikipedia.org/wiki/sifatchemist-fisis_karbondioksida

http://id.wikipedia.org/wiki/sifatchemist-fisis_urea

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

http://mbahinox.wordpress.com/2009/03/25/karakteristik-senyawa-dalam-

pembuatan-urea-dan-reaksi/

http://translate.google.co.id/translate?hl=id&sl=en&u=http://

www.3rd1000.com/urea/

urea.htm&ei=dVroTfbNDsL5rAfYld2dAQ&sa=X&oi=translate&ct=result

&resnum=7&ved=0CFwQ7gEwBg&prev=/search%3Fq%3Durea%26hl

%3Did%26biw%3D1280%26bih%3D546%26prmd%3Divns

http://www.ekodokcell.co.cc/

http://www.google.co.id/imgres?imgurl=http://www.kppbumn.depkeu.go.id/

Industrial_Profile/PK4/Proses%2520Pembuatan%2520Pupuk_files/

PabrikUrea.jpg&imgrefurl=http://www.kppbumn.depkeu.go.id/

Industrial_Profile/PK4/Proses%2520Pembuatan%2520Pupuk.htm&usg

http://www.pusri.co.id/indexA.php