PROSES PEMBUATAN AMONIAKBAGIAN AMONIAKDEPARTEMEN PRODUKSI I2006*Untuk mahasiswa kerja praktek

PROSES PEMBUATAN AMONIAKSecara Umum Proses pembuatan Amoniak dibagi menjadi beberapa tahap :1. Penyediaan Gas synthesa2. Pemurnian gas Synthesa3. Synthesa Amoniak4. Refrigerasi5. Recovery Purge gas

BLOK DIAGRAM PROSES AMONIAKNGDesulfuluizerPrimary ReformerSecondary ReformerSteamUdaraWHBHTSLTSCO2RemovalMethanatorSyn gas compAmmonia ConverterRefrigeran SystemPGRUHRUCO2 ProductAmmonia ProductNG FuelPurge gasH2Flas gasPurge gasHP SteamBFW

Tahap Penyediaan Gas Synthesa meliputi :* Desulfurisasi bahan baku* Steam Reforming pada :- Primary Reformer- Secondary Reformer * CO Shift Conversion pada HTS & LTSTahap Pemurnian Gas synthesa meliputi :* CO2 Removal * Methanasi

DESULFURISASIDesulfurisasi merupakan langkah penghilangan senyawa Belerang ( S ) yang terkandung di dalam Gas bumi ( Natural gas ). Sulfur merupakan racun katalis.Ada 2 macam unsur Sulfur dalam gas bumi yaitu :- Senyawa Sulfur Reaktif yang dapat ditangkap dengan mudah oleh katalis ZnO- Senyawa Sulfur non reaktif tidak dapat

Senyawa Sulfur ( S ) non reaktif diperlukan katalis Cobalt Molybdate ( Co-Mo ) . dengan menambahkan Gas H2 dari Syn loop, maka semua senyawa S organik baik reaktif maupun Non reaktif akan Di Hidrogenasi pada katalis Co-Mo menjadi H2SReaksi yang terjadi : - Pada Katalis Co-Mo CH3HS + H2 > CH4 + H2S + PanasC4H4S + 4H2 > n - CH4H2O + H2S + Panas - Pada Katalis ZnOH2S + Zno > Zn S + H2O + PanasCara ini bisa mengurangi kadar S sampai menjadi 0.1 ppm

PRIMARY & SECONDARY REFORMERSteam Reforming dari bahan baku untuk menghasilkan Gas Synthesa dilakukan 2 tingkat reaksi Katalitik. 1. Primary Reformer : menghasilkan gas yang mengandung Methane ( CH4 ) 10 - 12 % , dilakukan pada tube katalis Primary Reformer.2. Secondary Reformer : Gas dari Primary Reformer direaksikan lebih lanjut untuk mencapai CH4 0.3 % , dilakukan pada Bejana tekan dilapisi Batu tahan api. Panas yang diperlukan diperoleh dari pembakaran gas dengan Udara luar yang sekaligus menghasilkan N2 untuk Sintesa NH3.

Reaksi yang terjadi :Reaksi di Primary Reformer :CH4 + H2O CO + 3 H2 EndothermisCO + H2O CO2 + H2 Exothermis Reaksi di Secondary reformer :2H2 + O2 2H2O ExothermisCH4 + H2O CO + 3H2 - QCO + H2O CO2 + H2 +QKomposis Gas out :N2 : 0.58 %H2 : 65.76 %CH4 : 12.17 %Ar : 0 % CO2 : 11.26 %CO : 10.23 %Komposis Gas out :N2 : 23.31 %H== : 54.31 %CH4 : 0.33 %Ar : 0.30 % CO2 : 7.93 %CO : 13.83 %

144FNG102J108DA / DB101B103D101F101J102C101C101JT/103JTMS HEADER101BJ1101BJ2HSMSUDARABFWHSGAS TO 104DBCSBCFBCXBCA1BCA2BCGUDARAPRIMARY & SECONDARY REFORMER150EFROM 121J/JATO SU133C101BTO FUEL BCGFROM BCG102JT101BJ1T/BJ2T, 104JT/JAT,121JT,107JBT,116JAT,108JT/JAT,113JAT,124JAT,102JLJ1ATH2 from 103JBBSTO 172C1TO 173 CBLImport MP Steam from Existing & WHB ( SU )

CO SHIFT CONVERSIONSalah satu produksi gas dari Reformer adalah COGas CO tidak dikehendaki pada proses pembuatan AmoniakShift Conversion mengubah hampir semua CO menjadi CO2 dan H2CO + H2O -----> CO2 + H2Reaksi yang terjadi pada :- HTS untuk mereaksikan sebagian besar CO pada suhu tinggi . ( 425 C ) , Katalis Besi ( Fe2O3 )- LTS untuk mereaksikan sisa CO sehingga mengahasilkan kadar CO yang rendah yang bisa diterima di Proses Methanasi , Reaksi pada suhu 225 C , Katalis Tembaga

HTSLTS131C103 C1 / C2GAS from 103DBFW from 104JGAS TO CO2 REMOVALCO SHIFT CONVENTERCO + H2O CO2 + H2STEAM TO 101FCO + H2O CO2 + H2

CO2 REMOVALPenghilangan gas CO2, dilakukan dengan cara Absorbsi gas CO2 oleh media K2CO3 pada :* Tekanan tinggi 28 - 32 kg/cmg* Temperatur 70 C* Media Penyerap :- K2CO3 dengan konsentrasi : 25 - 30 %- DEA ( Di Ethanol Amine ) sebagai Aktivator.- KNO2 ( Potasium Nitrit ) : Mengontrol keadaan Oksidasi dari Vanadium. V+4 + KNO2 ==> V+5 + N2 + NO - V2O5 sebagai Corosion inhibitor- Membentuk lapisan pelindung pada dinding dalam Absorber.- Menurunkan Corosion pada pipa , Vessel , Pumpa.

Reaksi Absorbsi :K2CO3 + H2O + CO2 ===> 2KHCO3PELEPASAN CO2 ( STRIPPER )- Tekanan Rendah: 0.5 - 1 kg / cmg- Temperatur: 100 - 130 C ( pada saturated temperaturnya)2KHCO3 ===> K2CO3 + H2O + CO2Komposisi Gas out Absorbsi :N2 : 25.30 %H2 : 73.59 %CH4 : 0.36 %Ar : 0.32 % CO2 : 0.06 %CO : 0.3 %

111C101E102E133F132F105C113C108J109C107JC107JAHT106C102F2102F1116J107CGAS TO METHANATORCO2 PRODUCT121JSTEAM CONDENSATE to 150ECO2 REMOVAL108CVENTLPSFC1017107JA

METHANASIGas synthesa yang masih mengandung CO dan CO2 sisa proses sebelumnya apabila masuk ke katalis Syn Loop akan menjadi racun katalis sehingga menjadi tidak aktif.Untuk menghindari hal tersebut , CO dan CO2 dikonversikan menjadi CH4 yang bersifat Inert terhadap katalis di Syn Loop . Katalis di methanator : NiReaksi yang terjadi :CO + 3H2 ---> CH4 + H2OCO2 + 4H2 ---> CH4 + 2H2OKomposisi gas out :N2 : 25.65 %H2 : 73.23 %CH4 : 0.80 %Ar : 0.32 % CO2 : 0 %CO : 0 %NH3 : %

106D114C115C104FSyn gas to Comp 103JSyn gas out AbsorberCO + 3H2 CH4 + H2O + QCO2 + 4H2 CH4 + 2H2O + QGas Out : N2 = 25.65 % H2 = 73.23 % CH4 = 0.80 % Ar = 0.32 % C0 +CO2 =

SINTESA AMONIAKReaksi pembentukan NH3 dari N2 dan H2 mengikuti persamaan :N2 + 3H2 2NH3Katalis yang digunakan : Besi ( Fe2 O5 )Disamping CO dan CO2 , H2O juga bersifat racun terhadap katalis. Untuk menghilangkan H2O sebelum masuk Syn Loop dipasang Molecular Sieve Dryer yang berfungsi sekaligus untuk menyerap sisa CO2 yang masih ada.Reaksi sintesa Amoniak merupakan reaksi kesetimbangan. Reaksi berlangsung pada Temperatur 500 - 550 C , Tekanan 179 kg / cmg , Kadar NH3 out converter 17.2 % . Sisa gas yang tidak bereaksi di recycle

REFRIGERASIRefrigerasi dengan media Amoniak digunakan untuk mengembunkan Amoniak yang terkandung dalam syn Loop , Recovery Amoniak dari Purge dan Flash , serta mendinginkan make up gas sebelum masuk DryerSistem Refrigerasi terdiri dari : Compressor , Refrigerant condenser , Evaporator dan flash drum. Kompresor Refrigerasi mempergunakan 4 tingkat

105 D106 FNH3 to TK801NH3 to UREA120 C F109 F109 DA/DB105 F2105 F1130C103JLPHPLPHP105JT167C128C127C124C121C123C1/C2BFW124J102B116C129CSYN GAS from 106D103JTVAPAUR to 103ENH3 CONVERTER & REFRIGERATION113JN2 + 3H2 2NH3To PGRUTo ZA I/III107 FVAPAUR to 103E111LFROM 105E

PURGE GAS RECOVERYUntuk menjaga inert gas ( CH4 , He , Ar ) di syn loop, sejumlah kecil syn gas dikeluarkan dari systim .Purge gas setelah direcover kandungan NH3 dan H2-nya, kemudian inertnya dipakai sebagai fuel gas di Primary Reformer.Purge Gas Recovery Unit ( PGRU ) merecover NH3 dan Hidrogen Recovery Unit ( HRU ) merecover H2 untuk dikembalikan ke syn loop

HRUH2 LPH2 HPNH3 to 127CNH3 140C141C142C141J140J103E104E105EPURGE GAS FROM 105DVAPOUR FROM 109F , 107FPURGE GASTO Fuel 101BPURGE GAS RECOVERY UNITEC140

PROSES CONDENSATE STRIPPERSteam condensate ini berasal dari sisa steam proses, sehingga gas tersebut mengandung senyawa - senyawa organik yang harus dihilangkan dengan cara Stripping.Condensate proses dari Raw gas separator 102 F1 terdiri dari :- Amoniak= 1000 ppm- CO2= 3000 ppm- Methanol= 1000 ppm- Alkohol= lebih tinggi

Condensate setelah distripping dikirim ke Service Unitmengandung senyawa : Amoniak = 50 ppm CO2 = 0 ppm Methanol dan Alkohol = 50 ppm.Kontaminan yang telah di stripping terutama NH3 dan CO2 dengan steam meninggalkan 150 E ( Condensate Stripper ) dan bergabung dengan Steam proses menuju ke Primary Reformer

BOILER FEED WATER SYSTEMBFW System di design menggunakan Demin Water berkualitas tinggi untuk berbagai jenis pembangkit Steam di pabrik Amoniak.selain produksi Steam BFW juga dipergunakan untuk : - Steam Desuperheater - Instrument flush di instrumentasi Benfield

Steam System ini terdiri dari :* Deaerator* Pompa* Heat Excvanger / Steam generator* Steam drum* Superheater* Blow down system* Chemical dossing

TEORI OPERASIDemin water masuk kebagian atas Preheater 101 U menuju Spray header , spray valve mengubah aliran menjadi butiran - butiran yang dipanaskan oleh kontak dengan LP Steam secara Counter Currentsebagian beasar O2 dan CO2 dilepaskan . Sebagian kecil O2 yang tersisa direaksikan dengan Hydrazin.N2H4 + O2 ===> 2H2O + N2Untuk menjaga BFW sudah terbebas dengan O2 , jaga kandungan N2H4 > 0.1 ppm.

HP BOILER FEED WATERBFW dipompa ke 101 F ( Steam drum ) melalui : WHB di Syn Loop ( 123 C ) dipanaskan oleh gas out Converter 105 D , dari temperatur 133C -----> 327 C. 131C , BFW dipanaskan oleh gas out LTS dari temperatur 133C ---> 149 C dan dipanaskan lebih lanjut di WHB oulet HTS (103-C1/C2) sampai temperatur out = 327 CBW di 101F secara Natural sirkulasi dialirkan ke 101 C dengan media pemanas Efluent gas dari Secondary Reformer dan Steam yang di hasilkan dipisahkan kembali di 101-F pada tekanan 123 kg / cm

STEAM SYSTEMUntuk kebutuhan pembuatan proses Amoniak diperlukan beberapa jenis steam : - HP SteamTekanan: 123 kg /cm - MP SteamTekanan: 42 kg / cm - LP SteamTekanan: 4 kg / cmHP STEAMDiperoleh dari pertukaran panas pada 101 C , 123 C , 131C - 103C1 / C2 .HP Steam di pergunakan untuk :- Penggerak turbine 101JT , 103 JT.- Let down untuk produk MP Steam- Heater 173 C , 172 C1.

HP Steam dari 101 F sebelum dipergunakan untuk penggerak turbine dipanaskan dulu di 102C temperatur dari 327 C ---> 440 C kemudian dipanaskan lagi di Superheater di 101BCS sampai Temperatur 510 C MP STEAM ( 42 kg /cm )MP Steam diperoleh dari :- Import Steam dari Exsisting & WHB- Extraction 101 JT / 103 JTMP Steam dipergunakan untuk :- Proses pembuatan Amoniak- Penggerak Turbine- Reboiler 140 C

LP STEAM ( 4 kg / cm )Diperoleh dari :- Exhaust turbine- Let down PCV1016 - Flash Steam dari Blow down drum ( 156 F )- Flash Steam dari 157 FDipergunakan :# Penggerak Turbine Admition 105 JT.# Ejector# Sealing steam# Treacing dan Steam Service

STEAM CONDENSATE SYSTEMSteam condensate didapat dari hasil kondensasi exhause turbin di 101 JTC, dan kondensat ini digunakan lagi untuk : - Jaket water 101C , 103D , 102 C , 107 D - Diumpankan kembali di Mixbed Service UnitSystem kondensasi steam terdiri dari :- Surface Condenser 101 JTC- Hogging jet , Inter / after condenser 101 JTCC- Pompa Condensate 114 J/JA

STEAM BALANCEBBS101FBBS102C101C156F109C104J106C101JT103JTCONDENSERMP STEAM HEADER131C103C2103C1123C1123C2101UMPS IMPORTMPS PROSES

HRUPC1038120 CFFC 1077LC1026LC1163FCA1081FCA1064PC 1032PC 1033PC 1034TC 1414127 C113JFC 1027LC1027114C115C

FRC 1011PRC10211PRC 1037To 101 BTo Suct 103 J / TK 1To Suct 103 J/ TK2FC1038PC1038From 104 E

PC 1002PC 1003HC 1003HC 1039HC 1038HC 1037HC 1036HC 1035From HRUNGFrom BCXPC 1019To 103 DPC 1001144FBBS102B

101 F101 C157F140 CFC 1006HC 1043FC 1020PCA 1031LCA 1030FC 1087FY 1006 CFY 1006 D

PCA 1015PCA 1014PCA 1017 TCA 1021 TCA 1020 PCA 1016PC1012PC1020

PCA 1018PCA 1013PCA 1014PCA 1035HC 1041PC 1012TCA 1005PIC 1001PCA 1015TCA 1022TCA 1020HC 1028HC 1029102 CPC 1006144F

**************************************