PROSES TRCI (Total Recycle C Improved)1.1. Seksi Sintesa

Urea dihasilkan di seksi sintesa dari reaksi antara NH3 cair dan gas CO2 (dan larutan amonium karbamat). Reaksi ini menghasilkan produk antara (intermediate product) berupa amonium karbamat disertai panas yang tinggi (eksotermis) di dalam reaktor DC-101. Panas yang dihasilkan sebagian dipakai untuk dehidrasi amonium karbamat menjadi urea. Reaksi yang terjadi adalah sbb:

2NH3 + CO2 NH2COONH4 + Q1

NH2COONH4 NH2CONH2 + H2O – Q2

Karena reaksi tersebut reversible (kesetimbangan) dan secara keseluruhan eksotermis, ada beberapa faktor yang mempengaruhi konversi reaksi antara lain: temperatur, tekanan, komposisi, dan waktu tinggal. Untuk menjaga temperatur reaksi dalam reaktor tetap terkendali harus diperhatikan hal-hal sbb:                     Kelebihan (excess) amoniak umpan reaktor                     Banyaknya recycle larutan amonium karbamat ke reaktor                     Temperatur amoniak cair ke reaktorSelain kedua reaksi utama di atas, terjadi juga reaksi samping terbentuknya biuret yang dipengaruhi oleh temperatur tinggi dan waktu tinggal:

2NH2CONH2 NH2CONHCONH2 + NH3 – Q3

Mengingat zat-zat yang terlibat dalam reaksi di reaktor sangat korosif maka perlu ditambahkan udara pasivasi ke dalam sistem sehingga terbentuk lapisan pasif untuk melindungi dinding reaktor dari korosi.Reactor Urea P IV: dinding dalamnya Titanium, desain operasi pada P 250 Kg/cm 2g dan T 200 oC dengan waktu tinggal 25 menit.Reaktor Urea P III: dinding dalamnya stainles, terdapat 14 tingkat distributor (plat yang berlobang-lobang) dan desain operasi pada P 200 Kg/cm2g dan T 190 oC dengan waktu tinggal 31 menit. Ammonia cair dari Ammonia Reservoir (FA-401) dipompakan dari tekanan 16,5 Kg/cm2g menjadi 200 Kg/cm2g. Sebelum masuk ke reactor terlebih dahulu dipanasi hingga 67 0C dan masuk ke reaktor melalui kerangan EMV-102.Gas Karbon dioksida dari pabrik Ammonia dipisahkan kandungan airnya di Suction Separator (FA-161), dikompress hingga 200 Kg/cm2g baru masuk ke reactor melalui kerangan EMV-101.Larutan Ammonium karbamat yang diumpankan ke Reaktor merupakan recycle hasil olahan di seksi recovery. Temperatur top reactor dijaga pada 190 oC s/d 192 oC. Temperatur rendah menurunkan konversi ammonium karbamat, sebaliknya jika temperature top reactor melebihi 200 oC dinding reactor akan terkorosi dengan cepat. Demikian juga tekanan reactor akan ikut naik dan ini bahaya.Pengaruh TekananTekanan rendah memperkecil konversi CO2, Sedang bila tinggi sangat berbahaya terhadap kekuatan dan ketahanan reactor . Reaksi pada tekanan sistem diatas tekanan disosiasi ammonium karbamat pada temperatur diatas titik lelehnya, maka praktis tekanan hanya berpengaruh pada proses perpindahan massa antar fasa.

Pengaruh komposisi reaktan.Perbandingan NH3/CO2 umpan reactor yang sesuai (4/1) dan kadar air yang kecil akan menaikkan derajat konversi.Excess ammonia sebagai akan menyerap air yang terbentuk sehingga mencegah reaksi balik dari urea. Namun harus dipisahkan pada proses selanjutnya.Pengaruh kombinasi T, P dan ratio.Pada temperature, tekanan reactor dan perbandingan mol NH3/CO2 yang rendah akan menurunkan konversi CO2. Selain itu penurunan konversi CO2 juga akan memperbesar kandungan CO2 dalam larutan, jika terlalu tinggi maka keseimbangan di High Pressure Absorber ( DA-401) akan hilang, maka proses

absorbsi akan terganggu sehingga CO2 lolos bersama-sama dengan NH3 dari top HPA membentuk ammonium karbamat padat yang akan menyumbat pipa-pipa dan merusak peralatan yang terbuat dari karbon steel.Pengaturan kondisi operasi di Reaktor dilakukan dengan kombinasi antara excess ammonia ke reactor, larutan karbamat recycle dan temperature ammonia cair yang masuk ke reactor.

1.2. Seksi DekomposisiProduk reaksi dari sintesa terdiri dari urea, amonium karbamat, air, excess ammonia, dan biuret (dimer urea yang tak dikehendaki) selanjutnya dipisahkan ureanya dari campuran produk reaksi. Proses pemisahan dilakukan dengan cara penurunan tekanan secara bertahap dan memanaskan larutan menggunakan uap air (steam) sehingga amonium karbamat akan terurai menjadi gas CO 2 dan NH3 dengan reaksi:

NH2COONH4 2NH3 + CO2 – Q4Penurunan tekanan di seksi dekomposisi terjadi dalam tiga tahap yaitu: High Pressure Decomposer (HPD) DA-201 pada tekanan 17 kg/cm2, Low Pressure Decomposer (LPD) DA-202 pada tekanan 2,5 kg/cm2, dan Gas Separator DA-203 pada tekanan 0,3 kg/cm2.Selama proses dekomposisi terjadi reaksi samping hidrolisa urea yang dipengaruhi oleh tekanan yang rendah, temperatur tinggi, dan waktu tinggal lama dengan reaksi sbb:

NH2CONH2 + H2O 2NH3 + CO2 – Q5

Gas CO2 dan NH3 hasil dekomposisi dikirim ke seksi Recovery untuk dilakukan penyerapan kembali, sedangkan larutan ureanya dikirim ke seksi Kristalisasi untuk dikristalkan dan selanjutnya dibuat butiran (pril) di seksi Pembutiran.

High Pressure Decomposer HPDTerdiri dari (internal equipment): Ruang flashing, Empat tingkat sieve tray, Penyekat, Falling film heater FFH dan Penampung larutanCampuran urea, ammonium karbamat dan gas-gas produk reactor dengan tekanan 17 kg/cm 2g dan temperature 124 0C masuk ke bagian atas HPD (DA-201) memancar yang menyebabkan gas-gas terpisah dari cairannya. Gas naik ke atas sedangkan larutan mengalir kebawah melalui empat buah sieve tray ditampung oleh suatu penyekat yang selanjutnya dialirkan menuju Falling Film Heater (FFH) dan ditampung untuk proses selanjutnya.Low Pressure Decomposer LPD (DA-202)Terdiri dari (internal equipment): Ruang flashing, Empat tingkat sieve tray, Penyekat, Packed bed Raschig Ring dan Penampung larutan. Larutan dari HPD dengan tekanan 17 Kg/cm 2g dan temperature 160 oC masuk ke LPD dengan cara memancar sehingga gas dan larutannya terpisah. Larutan yang terdiri dari urea, ammonium karbamat dan sedikit ammonia turun kebawah melalui empat buah sieve tray ditampung oleh suatu penyekat yang selanjutnya dialirkan menuju ke Packed bed dan ditampung untuk ke proses berikutnya.

Gas Separator (DA-203)Terdiri dari (internal equipment): Bagian atas Gas separator dan bawah Oxidizing Column .Larutan dari LPD pada 2.4 Kg/cm2g dan 116 0C memasuki Gas Separator melalui pipa sparger sehingga gas akan terpisah dari larutannya. Campuran gas menuju ke Off Gas Condenser (EA-406) sedangkan larutan turun kebawah melalui pipa yang berbentuk U ke Oxidixing Column.Didalam Oxidizing Column larutan mengalir melalui packed bed yang berisi raschig ring dan terjadi kontak dengan udara yang dihembuskan oleh Off Gas Circulating Blower (GB-401) yang berfungsi untuk menghilangkan sisa-sisa ammonia dan karbon dioksida serta mengoksidasi logam-logam yang mungkin ada dalam larutan.

1.3. Seksi Recovery

Tahapan proses penyerapan gas-gas hasil dekomposisi dilakukan dengan kontak langsung dengan larutan di seksi Recovery yang bersesuaian dengan tahapan seksi Dekomposisi. Gas yang keluar dari bagian atas Gas Separator diserap menggunakan air kondensat di Off Gas Absorber (OGA) EA-406, gas yang keluar dari bagian atas LPD diserap menggunakan larutan induk (mother liquor) dari Centrifuge dan air kondensat di Low Pressure Absorber (LPA) EA-402, sedangkan gas yang keluar dari bagian atas HPD diserap menggunakan larutan amonium karbamat dari bagian bawah LPA serta larutan amoniak di High Pressure Absorber (HPA) DA-401 dan High Pressure Absorber Cooler (HPAC) EA-401.Larutan amonium karbamat hasil proses penyerapan yang keluar dari bagian bawah HPAC selanjutnya dikirim kembali ke reaktor di seksi Sintesa sebagai larutan daur ulang (recycle carbamate). Gas NH 3 dari bagian atas HPA dialirkan ke Ammonia Condenser EA-404 untuk dikondensasikan dan dikirim kembali ke Ammonia Receiver FA-401. Sedangkan gas inert yang tidak terserap dibuang (venting) ke atmosfer melalui PIC-403 setelah terlebih dahulu diproses di Ammonia Recovery Absorber (EA-405).

1.4. Seksi Finishing (Kristalisasi dan Pembutiran).

Larutan urea dari Gas Separator di seksi Dekomposisi dikirim ke seksi Kristalisasi untuk dikristalkan dalam Crystalizer FA-201 yang terdiri dari 2 bagian yaitu: Vacum Concentrator di bagian atas untuk menguapkan air dan memekatkan larutan urea pada kondisi vakum dengan bantuan Vacum Generator EE-201. Tanki Pengkristal di bagian bawah yang terhubung dengan bagian atas melalui barometric leg dan dilengkapi agitator untuk mengaduk larutan dan kristal urea (slurry) yang terbentuk.Panas yang dibutuhkan untuk menguapkan air diperoleh dari sensible heat larutan urea yang masuk, panas kristalisasi urea, dan pengambilan panas dari sirkulasi slurry urea ke HPAC.Uap air dari Vacum Concentrator dikondensasikan di barometric condenser dan kondensat beserta air pendingin turun ke bawah masuk ke dalam sumur dan mengalir ke Cooling Tower WEF-602.Kristal dalam slurry yang terbentuk di Tanki Pengkristal dikirim ke Centrifuge GF-201 melalui Prethickner FD-201 untuk dipisahkan dari mother liquor. Kristal yang terpisah dikeringkan di Fluidizing Dryer FF-301 sampai kadar air (moisture) kurang dari 0,3% kemudian dikirim ke puncak Prilling Tower IA-301 melalui pneumatic system. Selanjutnya kristal urea terkumpul di Cyclone FC-301 dan masuk ke Melter EA-301 melalui Screw Conveyor JD-301. Di dalam Melter kristal urea dilelehkan dan dialirkan ke Head Tank FA-301 dan didistribusikan melalui Acoustic Granulator jatuh ke bagian bawah Prilling Tower seperti hujan. Sementara dari bagian bawah Prilling Tower dihembuskan udara pendingin dari Blower GB-303 melalui Fluidizing Cooler FD-302 sehingga butiran urea memadat dan terkumpul di Fluidizing Cooler. Butiran urea dikirim ke Bagian Pengantongan (PPU) melalui Belt Conveyor setelah disaring di Trommel Screen FD-303.Hembusan udara pendingin dari bawah Prilling Tower akan membawa sebagian debu urea. Sebelum udara ini dibuang ke atmosfer melalui Induced Fan (GB-304) di puncak Prilling Tower, debu urea yang terbawa disaring menggunakan Urethane Foam Filter dan diserap dengan air di dalam Dust Chamber.