TUGAS KELOMPOK V dan KELOMPOK IX

PROSES INDUSTRI KIMIA II

INDUSTRI PUPUK UREADosen Pengampu :Ir. Wahyuningsih, M.SiDisusun Oleh :

Fitri Muliawati

21030112060037Ekanisa Tri Lestari

21030112060038Amalia Khoirunnisa

21030112060039Novia Kartika Candra P21030112060041Hasanudin Siregar

21030112060042Restu Ayu Sella

21030112060043Herman Felani

21030112060044Widya Wahyu Tonica

21030112060045Fendi Saefulah

21030112060065PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA

PROGRAM DIPLOMA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG

2014KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan kepada Allah SWT atas segala rahmat-Nya sehingga Makalah Industri Pupuk Urea dapat diselesaikan.Terima kasih penyusun ucapkan kepada :1. Ir. Wahyuningsih, M.Si, sebagai dosen pengampu mata kuliah Proses Industri Kimia II2. Teman teman yang telah membantu dalam penyusunan makalah ini.

Kami berharap makalah ini dapat memberikan manfaat. Sekalipun demikian kami menyadari bahwa penyusunan makalah ini masih terdapat banyak kekurangan baik dalam tata bahasa maupun isinya. Oleh karena itu kami sangat mengharapkan saran, kritik, maupun masukan dari pembaca yang bersifat membangun.

Semarang, 07 April 2014

Penyusun

DAFTAR PUSTAKA

KATA PENGANTAR..2DAFTAR ISI3BAB I PENDAHULUAN 1.1 Pengertian Urea.41.2 Pembuatan dan Sifat-sifat Urea..41.3 Bentuk Urea...7

1.4 Syarat Mutu Standart Pupuk Urea.91.5 Kegunaan Urea.10BAB II ISI

2.1 Bahan Baku.............112.2 Bahan Penunjang....................................................12BAB III DESKRIPSI PROSES3.1 Tahap Sintesis..133.2 Tahap Purifikasi163.3 Tahap Konsentrasi17

3.4 Tahap Pembutiram18

3.5 Tahap Recovery.19

3.6 Tahap Pengolahan Kondesat20

BAB IV21DAFTAR PUSTAKA ........22BAB IPENDAHULUAN

1.1 Pengertian Urea

Urea merupakan persenyawaan organik, tidak bermuatan listrik, titik leleh sebesar 132,7oC, panas leleh 60 kal/gram, titik didih dalam air 115 oC, berbentuk butiran berwarna putih, rumus kimia CO(NH2)2 secara kimiawi maupun fisiologis urea merupakan pupuk netral, tidak menyebabkan tanah menjadi asam, dan urea juga bersifat higroskopis. (Sumaryo, 1983). Urea pertama kali ditemukan oleh Roulle di tahun 1773 didalam urine. Kemudian pada tahun 1823 Provost dan Dumas mengatakan bahwa urea dikeluarkan dari ginjal yang berasal dari dalam hati. Penemuan-penemuan ini diikuti oleh Wohler tahun 1823 dengan mensintesis urea dari ammoniak dan asam sianida. Kemudian pada tahun 1870 Bassarow memproduksi urea dengan memanaskan ammonium karbamat ( NH4COONH4) yang merupakan sintesis urea pertama kali dilakukan secara dehidrasi yang merupakan dasar dari pembuatan proses pembuatan urea secara industry atau komersil. Pabrik urea yang pertama kali berdiri di Jerman tahun 1920 oleh I.G. Faber berdasarkan cara pembuatan yang dilakukan Bassarow. (Considine,1970) Urea merupakan padatan butiran atau prill yang diperoleh dari hasil sintesa reaksi antara ammonia (NH3) dengan karbondioksida (CO2). Pupuk ini mengandung nitrogen minimal 46% diantara semua pupuk padatan. Pupuk nitrogen ini digunakan untuk pertumbuhan batang dan daun. Urea mudah larut dalam air dan tidak mempunyai residu garam sesudah pemakaian untuk tanaman. (Austin, 1996).

(sumber:Anonim.2013PengertianUrea.http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/27998/3/Chapter%20II.pdf.Diakses tanggal 01 April 2014)

1.2 Pembuatan dan Sifat-sifat UreaUrea diperoleh dari reaksi eksotermis antara ammonia dan CO2 yang menghasilkan karbamat, selanjutnya ammonia karbamat diuraikan dengan reaksi endotermis menjadi urea dan air.

Reaksi yang terjadi adalah :

2NH3 + CO2 NH2COONH4

NH2COONH4 NH2CONH2 + NH3

Reaksi antar CO2 dan NH3 menjadi urea berlangsung secara bolak balik dan sangat dipengaruhi oleh tekanan, temperatur, komposisi dan waktu reaksi. Perubahan ammonium karbamat menjadi urea dalam fase cair, sehingga dibutuhkan temperature dan tekanan yang tinggi. Dalam reactor, reaksi akan berlangsung selama 25 menit yang dibutuhkan residence time (waktu tinggal).

Faktor-faktor yang mempengaruhi pembuatan urea, antara lain:

a. Temperatur

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. Kondisi yang paling optimal dalam reaktor adalah sekitar 200oC 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

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 CO2Perbandingan 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. Sebagai hasil reaksi di atas maka komponen yang keluar reaktor adalah urea, biuret , ammonium karbamat, kelebihan ammonia dan air. (Sauchelli,V,1960)

Pupuk urea adalah pupuk yang paling banyak digunakan di Indonesia. Bila pupuk urea ditambahkan kedalam tanah yang lembab, maka urea mngalami hidrolisis dan berubah menjadi ammonium karbonat. Maka sebelum hidrolisis terjadi, urea bersifat mobil seperi nitrat dan ada kemungkinan tercuci kebawah zona perakaran. Kejadian ini dimungkinkan terutama jika curah hujan tinggi dan strukur tanah yang lemah. Disamping itu perlu diperhatikan sifat urea yang dapat berubah menjadi nitrat ini, karena hal ini memperbesar turunnya efisiensi urea. Untuk mengurangi sifat sifat yang merugikan dari urea diusahakan membungkus butiran urea dendan SCU (Sulfur Coated Urea ). (Madjid,M, 2010)

Sifat-sifat urea antara lain :

a. Rumus molekulnya CH4N2Ob. Mudah larut dalam air dan alcohol c. Sedikit larut dalam eter d. Berat molekulnya 60,06 e. Titik lebur 132,70C f. Kandungan nitrogen (material murni) mengandung 46,6% g. Pada temperatur kamar tidak berwarna, tidak berasa, tidak berbau. h. Bentuk kristal tetragonal. i. Indeks bias 1,484. (Corominas,L.F, 1986)

1.3 Bentuk UreaAda beberapa bentuk pada urea. Bentuk ysng pertama dikenal dengan nama urea prill (urea curah). Kekurangan urea bentuk prill ini adalah mudah menguap dan mudah larut sehingga unusur hara yang terkandung cepat menghilang. Untuk mengurangi kekurangan urea bentuk curah ini, urea kemudian dibuat dalam bentuk bola-bola, kotak-kotak dan tablet. Sehingga lebih sukar larut.

Cara lainnya adalah dengan melapisi urea dengan bahan yang tidak tembus air atau bahan kimia. Pelindung ini diberi lubang lubang kecil sehingga urea dapat larut sedikit. Adapun jenis dari bentuk urea, antara lain;

a. Urea Prill (urea curah)

Urea ini merupakan urea yang berbentuk butiran halus berwarna putih.

b. Urea gelintiran (urea butiran)

Bentuk nya hamper sama dengan urea curah, hanya ukuran butirannya lebih besar. Dari hasil penelitian, bentuk ini mampu meningkatkan produksi tanaman (padi) 3,4-20,4 % lebih tinggi dibandingkan dengan penggunaan urea curah.

c. Urea bola

Bentuk ini memilki daya respon cukup tinggi terhadap pertumbuhan tanaman, unsure N-nya dapat dilepas secara lambat dan diikat kuat oleh partikal tanah dan kemudian akan diserap oleh akar tanaman.

d. Urea kaplet U

Urea kaplet dihasilkan dari proses pemadatan urea curah dan penyempurnaan urea butir. Bentuknya pipih seperti cakram, bersifat rapuh, mudah pecah dan cepat lengket.

e. Urea tablet

Urea tablet juga berbahan dasar urea curah. Dengan proses pengempasan bertekanan tinggi, urea curah berubah bentuk menjadi tablet. (Marsono,S.P,2004).Urea baik dalam bentuk prill maupun bentuk granular, akan kehilangan unsur Nitrogen itu berkisar 40% melalui penguapan ammonia dan beberapa persen melalui penguapan dalam bentuk N2O dan N2, pencucian (leaching), terikat oleh jasad renik atau mineral tanah (immobilization dan fixation) ketika penebaran pada tanaman. Usaha membendung kerugian akibat kehilangan dalam pemupukan padi sawah ditempuh berbagai cara antara lain perbaikan cara-cara pemupukan dan penciptaan pupuk yang lambat melepaskan Nitrogen. Cara pemupukan yang dianjurkan untuk menekan kehilangan unsur Nitrogen ialah penebaran merata di sawah, jumlahnya dibagi dan ditebarkan sesuai masa pertumbuhan padi serta diusahakan pupuk terbenam di lapisan tanah yang oxygen (reduction zone). Pada perusahaan yang bergerak pada bidang industry pupuk dimana adalah hal yang harus diperhatikan, ukuran butiran urea. Standar Nasional untuk butiran urea prill dengan ukuran 1,00 3,35 mm minimal 90%. Sedangkan pada butiran urea granural dengan ukuran 2,00 4,75 mm minimal 90%. Dengan tidak terpenuhinya standar diatas, tidak hanya merugikan perusahaan dengan menurunnya harga jual, juga merugikan petani. Utama nya urea prill dimana bentuk urea akan lebih mengaju pada bentuk bubuk yang bila disebarkan petani akan lebih banyak nitrogen yang tidak diserap tanah dengan baik . Sehingga kebutuhan Nitrogen tumbuhan tidak cukup terpenuhi. Karena nya petani lebih memilih urea granular dalam pemupukannya.Sedangkan pupuk Nitrogen yang termasuk lambat melepaskan kandungan Nitrogennya dan mempunyai masa depan yang baik ialah pupuk Urea yang dilapisi Sulfur dan disebut Sulphur Coated Urea (SCU). Urea yang dijadikan bahan utama ialah Urea granular (urea gelintiran), urea yang berukuran lebih besar dari Urea butiran (Urea Prill). Berat Urea butiran kira-kira 0.0035 gram/butir dan Urea granular 0.01g/granular. Ukuran besar butir Urea granular mudah diatur dalam proses produksi, sehingga besar butir dapat disesuaikan dengan keperluan. Flexibilitas ini merupakan salah satu daya tarik dari pembuatan Urea granular. Urea granular selain berukuran lebih besar, juga lebih keras dan tak mudah menjadi tepung dibanding dengan Urea butir. Sifat-sifat ini sangat menguntungkan dalam pengelolaan dan pengangkutan pupuk-pupuk curah. Karena sifat-sifat ini pula maka di Amerika Serikat, Urea granular luas dipakai dalam industri pupuk campuran (bulk blending). Untuk kawasan tropis yang lembab, tentunya keuntungan tersebut masih perlu dibuktikan. Pengaruh Urea granular terhadap tanaman sama dengan Urea butiran, begitu juga cara penebarannya. Hanya diharapkan manfaatnya akan timbul dari segi penyimpanan dan pemakaian di lapangan. Dengan Urea yang tak membatu, maka penyebaran pupuk di sawah akan lebih merata dari pada pupuk yang membatu atau yang terlalu halus butirannya. Meskipun demikian, kesimpulan yang diambil dari satu musim percobaan ialah petani cenderung menyenangi Urea granular karena butirannya yang utuh dan tidak membatu seperti Urea butiran yang sering mereka terima. Untuk masa depan study semacam itu masih perlu diadakan dengan persiapan dan perencanaan yang lebih baik. Percobaan yang berhubungan dengan pemakaian pupuk Urea granular di lapangan banyak dilakukan, terutama membandingkan efisiensi pupuk. Urea yang banyak digunakan ialah Urea Supergranule yaitu Urea granule yang ukuran butirnya lebih besar yang beratnya 1 gram perbutir, dan Urea granular yang dilapisi Sulfur (SCU). Dari percobaan-percobaan yang dilakukan oleh INSFER (International Fertilizer Soil Fertility 8-Fertilizer) dari tahun 1975-1978 di beberapa negara termasuk Indonesia, didapat suatu kesimpulan bahwa hasil rata-rata yang diperoleh dengan pemakaian pupuk Urea granular yang lebih besar ukuran butirnya (dalam hal ini yang dimaksud Urea Super granule) dengan membenamkannya di antara jajaran tanaman padi, begitu juga penggunaan SCU yang ditebarkan, keduanya menunjukkan hasil yang lebih baik dibandingkan dengan penggunaan pupuk Urea butiran yang disebar seperti biasa dilakukan. Pemakaian Urea Supergranule di tanah sawah yang banyak mengandung pasir (light texture) menunjukkan hasil yang kurang memuaskan dibanding dengan penggunaan pupuk urea butiran yang disebar merata dan terpisah (split application). (sumber:Anonim.2007.Urea.http://pusri.wordpress.com/2007/11/08/urea-granular-langkah-pertama-menuju efisiensi-pemupukan/.Di akses tanggal 01 April 2014)1.4 Syarat Mutu Standart Pupuk UreaUrea akan terserap oleh akar tanaman dalam bentuk ammonia dan nitrat. Di dalam tanah, urea akan dihidrolisis oleh enzim urease menjadi ammonium. Akibat pengaruh pH dalam keadaan asam, ammonium akan membentuk ammonia pada permukaan tanah. Penggunaan pupuk urea saja dalam tataran yang tinggi, akan menyebabkan tanaman tumbuh terlalu subur tapi hasilnya rendah. Kualitas urea sangat ditentukan oleh komposisi yang terkandung dalam pupuk urea tersebut. Zat-zat beracun dan kadar maksimumnya dalam urea yang diizinkan sesuai dengan Standar Nasional Indonesia (SNI) adalah :Tabel 2.1 Syarat mutu standar pupuk urea

Sumber : SNI-02-2801, 1992

Pupuk urea merupakan sumber nitrogen bagi tumbuhan, berguna untuk membuat daun tanaman lebih hijau, mempercepat pertumbuhan dan menambah jumlah anakan tumbuhan , menambah ukuran daun, besar gabah dan memperbaiki mutu gabah , merangsang pembentukan protein biji, dan menyediakan makanan bagi jasad renik tanah yang bekerja mengurai bahan organik dalam tanah.

Ammonia merupakan senyawa yang sangat bermanfaat dan diproduksi secara komersil dalam jumlah yang sangat besar. Salah satu kunci keberhasilan pembuatan amonia oleh Haber-Bosch dalah dengan menggunakan bahan baku hidrogen. Dewasa ini hidrogen diperoleh dengan cara mereaksikan gas alam dengan uap air . Ammonia banyak digunakan dalam industri pupuk, bahan peledak, plastik, detergen dan lain-lain. (Trainess PT. PIM BAG LAB, 1994).

(sumber:Anonim.2013PengertianUrea.http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/27998/3/Chapter%20II.pdf.Diakses tanggal 01 April 2014)1.5 Kegunaan UreaUnsur hara Nitrogen yang dikandung dalam pupuk Urea sangat besar kegunaannya bagi tanaman untuk pertumbuhan dan perkembangan, antara lain:

a. Membuat daun tanaman lebih hijau segar dan banyak mengandung butir hijau daun (chlorophyl) yang mempunyai peranan sangat panting dalam proses fotosintesa

b. Mempercepat pertumbuhan tanaman (tinggi, jumlah anakan, cabang dan lain-lain)

c. Menambah kandungan protein tanaman

d. Dapat dipakai untuk semua jenis tanaman baik tanaman pangan, holtikultura, tanaman perkebunan, usaha peternakan dan usaha perikanan.

(sumber:Aditia.2011.KegunaanUrea.http://aditsipemalas.blogspot.com/2011/01/pengertian-pupuk-urea.htmlI. Diakses tangga 01 April 2014)BAB II

ISI1.1 Bahan Baku

a. Amonia

Ammonia adalah persenyawaan antara gas N2 dan H2 yang saling bereaksi membentuk persenyawaan baru NH3 baik dalam fase gas maupun cair. Amonia yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan urea berasal dari unit amonia.Spesifikasi ammonia cair :

NH3: minimal 99.5 % berat H2O: maksimal 0.5 % berat Oil: maksimal 5 ppm berat Tekanan: minimal 18 kg/cm2g Suhu: 30oCSifat Fisika ammonia cair :

Rumus Molekul NH3 Berat Molekul 17.04 gr/mol Gas tak berwarna, berbau menyengat, dapat dicairkan melaui kompresi Titik lelh -77oC Titik didih -33.35 oC Tekanan Uap 10 atm pada 25.7 oC Densitas uap 0.6 gr/mlSifat kimia ammonia cair :

Sangat larut dalam air Sedikit larut dalam alcohol

Senyawa NH3 dalam air akan bereaksi menjadi basa Reaksi yang terjadi :NH3 (g) + H2O (l) ( NH4OH (l)b. CO2CO2 yang digunakan dalam pembuatan urea merupakan hasil samping dari pembuatan amonia. Karbondioksida merupakan senyawa kimia terdiri dari dua atom oksigen yang terikat secara kovalen dengan sebuah atom karbon.Spesifikasi gas karbondioksida :

CO2: minimal 99.2 % vol H2O: maksimal 0.8 % vol Total S: maksimal 1 ppm vol Tekanan: minimal 0.8 kg/cm2 Suhu: maksimal 35 oCSifat fisika gas karbondioksida :

Rumus molekul CO2 Berat molekul 44.01 gr/mol Gas tak berwarna, tak berbau Titik Leleh -78.5 oC Titik didih -56.6 oC Specific Gravity 1.53 Sifat kimia gas karbondioksida :

Dengan NaOH membentuk karbonatCO2 (g) + 2NaOH ( Na2CO3 (l) + H2O1.2 Bahan Penunjang

a. AnticakingBahan penunjang yang digunakan dalam proses pembuatan urea di Departemen Produksi I PT Petrokimia Gresik berupa anti caking, yaitu jenis petrocoat (PC.01). Anti caking ini berfungsi untuk memperlambat penggumpalan pada pupuk bila disimpan dalam waktu yang cukup lama. Penggunaan anticaking ini juga bervariasi bergantung pada lamanya penyimpanan. Petrocoat memiliki harga yang lebih murah dan pengirimannya lebih mudah.Spesifikasi dari petrocoat tersebut adalah :

Spesific Gravity: 1,04

pH

: 8,6

Volatil

: 80,98 ppm

Total Solid

: 19,02 ppm

Viskositas

: 60,9 CpBAB III

DESKRIPSI PROSES

3.1 Seksi Sintesis

Tahap ini berfungsi membentuk urea dengan mereaksikan NH3 cair dan gas CO2 yang dikirim dari unit NH3 dan sirkulasi kembali larutan karbamat yang diperoleh dari tahap recovery. Reaksi yang terjadi :

2NH3 + CO2 NH4COONH2 + Q

NH4COONH2 NH2CONH2 + H2O - QDi dalam reaktor terjadi pengontakkan NH3 cair dan larutan karbamat. NH3 cair dipompa ke reaktor menggunakan NH3 feed pump dan melalui ammonia preheater. Larutan karbamat berasal dari carbamat condenser. Dengan pengontakkan ini terjadi reaksi pembentukkan karbamat dan urea. Reaksi konversi urea merupakan reaksi endotermis dan untuk mencapai konversi yang tinggi diperlukan temperatur reaksi tinggi. Temperatur terlalu tinggi menurunkan pembentukkan urea, karena terjadi penambahan volum gas. Pertambahan volum gas dengan sendirinya akan menambah laju alir gas ke scrubber. Temperatur rendah juga menurunkan konversi urea, karena reaksi pembentukkan urea adalah reaksi endotermis. Reaktor beroperasi pada temperatur 180-184oC dan ini tergantung pada jumlah produksi. Temperatur dalam reaktor diatur dengan menaikkan atau menurunkan steam pemanas pada ammonia preheater, mengatur ekses NH3 dan laju larutan recycle.Konversi amonium karbamat menjadi urea hanya berlangsung pada fasa cairan, jadi diperlukan tekanan tinggi Tekanan operasi yang terlalu tinggi akan dapat menyebabkan kerusakkan pada dinding reaktor apabila melebihi tekanan desain. Tekanan yang rendah akan menurunkan pembentukkan urea karena larutan yang menguap bertambah. Reaktor beroperasi pada tekanan 163-170 kg/cm2. Untuk mencapai konversi urea yang tinggi, diperlukan waktu reaksi yang cukup. Waktu reaksi diatur/dikendalikan dengan ketinggian level cairan dalam reaktor. Level tinggi menyebabkan adanya larutan yang terbawa ke scrubber. Level yang rendah akan mengurangi waktu reaksi sehingga konversi yang didinginkan tidak tercapai. Level operasi berkisar 51-53%. Ketinggian level diatur dengan bukaan valve pada bagian keluaran reaktor. Untuk mencapai homogenitas rekasi diperlukan reaktan dengan konsentrasi tinggi. Di antara kedua reaktan (NH3 dan CO2), NH3 lebih mudah dipisahkan dari aliran gas daripada CO2. Untuk memisahkan NH3 dari aliran gas dapat dilakukan dengan absorpsi menggunakan air. Untuk ekses reaktan digunakan ekses NH3. Perbandingan NH3/CO2 desain alat adalah 4. Perbandingan ini berfungsi untuk menjaga konversi. Perbandingan rendah akan menurunkan laju pembentukkan urea dan menambah beban pada stripper. Perbandingan tinggi akan menambah laju gas menuju scrubber. Perbandingan molar dikendalikan dengan mengatur laju NH3.Larutan urea yang terbentuk di dalam reaktor keluar melalui down pipe dan masuk ke stripper secara garvitasi dan gas yang terbentuk mengalir ke scrubber.Stripper berfungsi untuk menguraikan larutan karbamat yang tidak terkonversi dan memisahkan NH3 dan CO2 dari larutan urea. Ekses NH3 dipisahkan dari aliran dengan menggunakan tray-tray pada bagian atas stripper. Reaksi penguraian yang terjadi :NH2COONH4 2NH3 + CO2 - QKalor untuk reaksi penguraian diperoleh dari steam yang dialirkan pada falling type heater. Pada stripper dialirkan gas CO2, dengan adanya aliran ini akan meningkatkan tekanan parsial CO2 yang mengakibatkan larutan karbamat terurai. Gas CO2 terlebih dahulu dikompresi dengan CO2 compressor dan diinjeksikan udara lewat interstage CO2 compressor. Penginjeksian udara berfungsi anti korosi/pasivasi pada logam-logam peralatan proses. Supaya proses pada stripper sesuai dengan kebutuhannya diperlukan kontrol terhadap.Reaksi penguraian merupakan endotermis, untuk memenuhi kebutuhan kalor reaksi diperlukan temperatur yang tinggi. Temperatur yang terlalu tinggi dapat menyebabkan korosi pada dinding stripper. Temperatur rendah akan menurunkan laju penguraian. Stripper beroperasi pada temperatur 175-177oC.

Agar sebagian besar karbamat dapat diuraikan diperlukan waktu kontak antara larutan dengan pemanas yang mencukupi. Kontrol level digunakan untuk mengatur waktu kontak antara larutan dengan steam dan gas CO2. Level yang terlalu rendah akan menyebabkan banyak gas CO2 yang terbawa ke HP decomposer. Level yang tinggi akan meningkatkan reaksi pembentukkan biuret dan hidrolisa urea :NH2COONH2 + H2O 2NH3 + CO2 - Q2NH2CONH2 NH2COONH4 (biuret) + NH3 - QLevel dijaga pada rentang 30-38%. Pengendalian level dilakukan dengan mengatur bukaan valve pada bagian keluaran. Selain dengan menggunakan pemanas, penguraian karbamat dapat dilakukan dengan meningkatkan tekanan parsial CO2. Aliran CO2 rendah akan menurunkan penguraian karbamat, sedangkan aliran CO2 yang tinggi akan menurunkan perbandingan molar NH3/CO2 pada reaktor. Laju alir CO2 tergantung pada jumlah produksi. Steam berfungsi sebagai pemanas, apabila tekanan steam meningkat dengan sendirinya temperatur meningkat. Peningkatan temperatur dapat mengakibatkan terjadinya pembentukkan biuret dan hidrolisa urea. Tekanan steam rendah, kalor yang dibutuhkan untuk menguraikan karbamat tidak mencukupi sehingga efisiensi stripper menurun. Larutan urea keluaran stripper diekspansi hingga tekanan menjadi 18-19 kg/cm2 dan temperatur 135-136oC.

Scrubber berfungsi untuk mengabsorp gas-gas dari reaktor dengan menggunkan larutan karbamat recycle. Absorpsi terjadi dengan adanya reaksi pembentukkan karbamat dari gas-gas tersebut.

2NH3 + CO2 NH4COONH2 + Q

Larutan dialirkan ke carbamate condenser. Gas-gas yang tidak terabsorp dikirim ke HP decomposer untuk diabsorp lebih lanjut. Didalam carbamat condensor gas dikondensasikan dan diabsorbsi oleh larutan karbamat recycle dari tahap recovery. Kedua condenser dioperasikan tekanan 163-170 kg/cm2 dan temperatur 173,5-175oC. Sebagian besar larutan karbamat terbentuk pada bagian ini. 2NH3 + CO2 NH4COONH2 + QCarbamat condensor no 1 berfungsi mengabsorp gas menggunakan larutan karbamat dari scrubber dan memanfaatkan panas reaksi untuk menghasilkan steam. Larutan karbamat yang terbentuk dialirkan ke reaktor. Apabila temperatur tinggi maka temperatur pada reaktor meningkat dan sebaliknya. Steam yang dihasilkan diperlukan kontrol terhadap tekananya. Peningkatan tekanan steam akan menurunkan kalor yang diserap dari carbamat condensor no 1, dan hal ini akan mengakibatkan peningkatan pada temperatur bawah reaktor. Carbamat condensor no 2 berfungsi mengabsorp gas menggunakan larutan karbamat recycle dan panas reaksi dimanfaatkan untuk memanaskan larutan urea sebelum masuk ke HP decomposer. Larutan karbamat yang terbentuk diproses lebih lanjut pada reaktor membentuk urea. Larutan urea dipanaskan pada bagian shell, dengan pemanasan ini karbamat yang tersisa akan terurai menjadi amoniak dan CO2. Temperatur reaksi perlu dikontrol, karena proses ini mempengaruhi kondisi proses pada reaktor dan HP decomposer. Apabila temperatur rendah maka temperatur reaktor dan HP decomposer turun. Penurunan temperatur pada HP decomposer akan menambah beban pada tahap purifikasi. Larutan urea yang dipanaskan pada bagian shell carbamat condensor no 2 dialirkan ke tahap purifikasi.Gambar 1. Blok Diagram Seksi Sintesis Urea

3.2 Seksi PurifikasiPada tahap ini ammonium karbamat, air dan NH3 yang terkandung larutan urea diuraikan dan dipisahkan dengan cara pemanasan dan penurunan tekanan. Reaksi yang terjadi :

NH2COONH4 2 NH3 + CO2 - Q

Di dalam HP decomposer karbamat yang masih diuraikan menggunakan pemanas menggunakan steam condensate di dalam falling film type internal heat exchanger. Untuk mencegah korosi pada vessel dimasukkan gas keluaran scrubber, karena gas mengandung oksigen. Temperatur operasi menunjukkan jumlah kalor yang tersedia . Temperatur rendah akan menurunkan jumlah dekomposisi karbamat sehingga menambah beban LP decomposer. Temperatur tinggi dapat menyebabkan korosi pada peralatan dan pembentukkan biuret serta hidrolisa air :

NH2COONH2 + H2O 2NH3 + CO2 - Q

2NH2CONH2 NH2COONH4 (biuret) + NH3 - Q

Hp decomposer beroperasi pada temperatur 158-159oC. Laju dekomposisi meningkat dengan penurunan tekanan operasi dan sebaliknya. Tetapi tekanan yang terlalu rendah akan menurunkan temperatur operasi. Beroperasi pada tekanan 17-17,5 kg/cm2. Level menunjukkan lamanya larutan di dalam HP decomposer. Level yang tinggi dapat menyebabkan terjadi reaksi samping berupa pembentukkan biuret. Level rendah akan menyebabkan terjadinya kesalahan pengukuran pada alat kontrol temperatur. Bila ini terus berlanjut akan menyebabkan tekanan larutan menuju LP decomposer melebihi tekanan desain. Level pada HP decomposer dijaga pada 31-33%. Larutan urea dari HP decomposer dialirkan ke LP Decomposer.Larutan urea dari HP Decomposer yang masih mengandung NH3, CO2 dan karbamat dimurnikan lebih lanjut. Proses pemurnian dilakukan dengan penurunan tekanan menjadi 2,5-2,6 kg/cm2, pemanasan dengan steam condensate dan CO2 stripping. Agar proses pemurnian berjalan dengan baik perlu dikontrol. Peningkatan temperatur akan mempermudah pelepasan gas dari larutan, tetapi apabila temperatur terlalu tinggi akan terjadi pembentukkan biuret dan hidrolisa urea. Temperatur operasi LP decomposer adalah 123-1250C.Penurunan tekanan akan meningkatkan laju dekomposisi dan pelepasan gas dari larutan. Tekanan terlalu rendah dapat membuat larutan menjadi pekat dan sulit untuk dialirkan. Tekanan operasi pada 2,5-2,6 kg/cm2. Penambahan gas CO2 pada LP Decomposer berfungsi untuk mempercepat proses dekomposisi karbamat dan pemisahan gas-gas yang terlarut. Aliran gas CO2 rendah akan menurunkan kemampuan dari decomposer. Tetapi laju CO2 terlalu tinggi akan meningkatkan kadar CO2 dan titik leleh larutan meningkat. Penurunan tititk leleh akan menyebabkan pembentukkan kristal urea dalam aliran dan sulit untuk dialirkan. Laju alir CO2 dijaga pada laju 150-160 Nm3/jam. Larutan urea selanjutnya dikirim flash separator untuk memisahkan gas-gas yang masih tersisa. Larutan urea diekspansi menjadi tekanan atmosfer dan gas-gas yang terlarut akan terlepas. Gas yang terbentuk dipisahkan dalam flash separator dan dikirim ke tahap recovery. Larutan urea dialirkan ke urea solution tank.

Gambar 2. Blok Diagram Seksi Purifikasi3.3 Seksi Konsentrasi

Dalam tahap ini larutan urea dipekatkan mencapai 99,7% berat sebelum dikirim ke prilling tower. Pemekatan larutan dilakukan dengan menguap air yang terdapat dalam larutan menggunakan pemanasan dan tekanan vakum. Larutan urea dari urea solution tank dipompakan ke dalam vacum consentration. Larutan urea divakumkan menggunakan steam ejector hingga kevakuman 125-185 mmHg (kondisi desain 150 mmHg) Dengan pemvakuman akan menurunkan titik didih air. Panas untuk penguapan diperoleh dari panas reaksi pada HP absorber.

Pada tekanan vakum 150 mmHg air memiliki titik didih 80oC. Dengan penurunan titik didih air akan mempermudah pemisahan air dari larutan. Temperatur operasi dijaga di atas titik didih air. Temperatur operasi pada 81-81oC. Kondisi vakum mempengaruhi densitas kristal. Tingkat kevakuman rendah akan meningkatkan temperatur dan densitas kristal menurun. Tingkat kevakuman tinggi menurunkan titik didih air sehingga banyak air yang menguap dan densitas kristal meningkat. Peningkatan kristal terlalu tinggi dan menyebabkan penyumbatan pada pipa. Larutan dengan kepekatan sekitar 84% berat selanjutnya dipanaskan pada heater menggunakan steam tekanan rendah hingga temperatur 133-134oC. Larutan selanjutnya dimasukkan ke dalam vacuum concentrator atas. Di dalam alat ini larutan urea dipekatkan lebih lanjut hingga mencapai konsentrasi 97,7% berat. Temperatur operasi berkisar 133-134oC. Temperatur terlalu rendah akan menyebabkan terjadinya choking (penyumbatan pada pipa karena pembentukkan kristal urea). Temperatur terlalu tinggi akan mendorong terbentuknya biuret. Tingkat kevakuman yang tinggi akan meningkatkan konsentrasi urea, tetapi apabila terlalu tinggi dapat menyebabkan choking pada pipa aliran. Tingkat kevakuman rendah akan menurunkan konsentrasi urea dan menambah beban pada final separator.

Pada bagian ini larutan urea dipekatkan hingga konsentrasi 99,7%. Pemekatan dilakukan dengan cara pemanasan pada Final Concentration dan pemvakuman di final separator. Larutan urea dari dipanaskan menggunakan steam tekanan rendah hingga temperatur 138,5-140oC. Apabila temperatur rendah dari rentang ini akan menyebabkan pembentukkan padatan/kristal uera pada pipa dan vessel, karena titik leleh urea pada tekanan desain alat adalah 138oC. Tetapi temperatur terlalu tinggi akan meningkatkan pembentukkan biuret.

Tekanan operasi pada final separator 36-47 mmHg. Tingkat kevakuman yang rendah akan menyebabkan kadar uap air dalam urea prill meningkat. Waktu pemekatan dalam diatur dengan ketinggian level bawah vessel. Level operasi pada 70-86% dan ini tergantung pada kapasitas produksi. Level yang terlalu tinggi akan menyebabkan peningkatan pembentukkan biuret. Larutan urea dikirim ke tahap pembutiran.

Gambar 3. Blok diagram Seksi Konsentrasi 3.2 Seksi PembutiranLarutan urea dengan konsentrasi 99,7% berat dilairkan ke dalam prilling tower. Di dalam prilling tower larutan urea dispray, didinginkan dan dipadatkan untuk memperoleh urea prill. Larutan urea dari FA-203 dipompakan ke Head tank. Kemudian, larutan dialirkan ke distributor yang berupa acoustic granulator. Pada acoustic granulator larutan urea dispray dalam bentuk tetesan-tetesan. Untuk menghasilkan butiran perlu dijaga temperatur dari larutan urea. Temperatur operasi 139-140oC. Temperatur di bawah rentang ini akan menyebabkan choking, karena larutan urea akan membentuk kristal/padatan. Temperatur lebih tinggi akan meningkatkan pembentukkan biuret. Larutan urea dialirkan secara gravitasi, maka perlu dijaga level pada head tank. Level tangki dijaga pada level 50-70%. Level lebih rendah akan menghasilkan aliran larutan urea yang lebih kecil sehingga kualitas produk menurun. Level tinggi meningkatkan pembentukkan biuret.

Tetesan urea dari accoustic granulator didinginkan pada fluidizing cooler menggunakan udara dari blower yang terlebih dahulu dipanaskan air heater menggunakan steam. Temperatur adalah variabel yang perlu dikendalikan. Temperatur operasi rendah akan menghasilkan produk urea prill dibawah temperatur lingkungan. Ketika produk keluar dari proses pembutiran akan kontak dengan lingkungan, temperatur produk akan naik mencapai temperatur lingkungan. Peningkatan temperatur diikuti dengan absorpsi uap air dari udara. Temperatur tinggi pendinginan tidak merata pada urea prill dan terbentuk aglomerasi. Butiran urea akan disaring menggunakan bar screen, butiran dengan ukuran diameter lebih besar dari 1,7 mm akan dilarutkan kembali di dissolving tank dicampur dengan larutan pencuci dari dust chamber. Urea prill yang memenuhi spesifikasi dispray dengan uresoft untuk mencegah pengumpalan sebelum dikirim ke pengantongan.Debu urea dari proses pembutiran akan direcover pada dedusting system. Dedusting system terdiri dari Dust Chamber untuk menangkap debu, circulation pump dan induce fan untuk menghisap udara panas. Debu urea yang terbawa oleh udara pendingin ditangkap pada dust chumber, debu yang tertangkap dicuci dengan menggunakan larutan pencuci dengan cara dispray. Pada bagian atas terdapat demister yang berfungsi untuk menahan debu dan cairan yang tidak terabsorp pada packed bed. Sebagian larutan dikirim ke urea solution tank dan sebagian lagi dikirim ke dissolving tank untuk dicampur dengan off spec urea dan disirkulasi untuk pencucian dust chamber dan demister.

Gambar 4. Blok diagram Seksi konsentrasi3.3 Tahap RecoveryGas NH3 dan CO2 yang terlepas dari tahap purifikasi diabsorpsi dalam tahap recovery menggunakan kondensat proses sebagai absorben. Gas NH3 dan CO2 diabsorpsi membentuk karbamat dan aqua amoniak :2NH3 + CO2 NH4COONH2 + QNH3 + H2O NH4OH+ QGas CO2 dan NH3 keluaran HP Decomposer dikontakkan absorben berupa larutan karbamat dari LP absorber. Aliran gas dimasukkan pada bagian bawah dan didistribusikan melalui nosel dan absorben dialirkan dari bagian atas. Pengontakkan menghasilkan reaksi pembentukkan karbamat dan aqua amoniak, kedua senyawa ini terlarut di dalam absorben. Proses absorpsi menghasilkan panas dan dimanfaatkan untuk pemanasan larutan urea di vacuum concentrator dan produksi air panas. Gas yang tidak terabsorp dialirkan ke washing column untuk diabsorp lebih lanjut. Agar proses absorpsi berlangsung dengan efisien perlu dikontrol :Level larutan dalam HP absorber menentukkan waktu kontak antara absorben dan gas. Level rendah akan menghasilkan proses absorpsi yang tidak efisien. Level tinggi akan menyebabkan sebagian absorben terbawa aliran gas. Level operasi 65-75%. Proses absorpsi bersifat eksotermis, sehingga temperatur tinggi akan menurunkan efisiensi absorpsi dan aliran gas meningkat. Dengan adanya pembentukkan karbamat dalam absorben, temperatur absorben harus dijaga agar tidak terjadi pembentukkan kristal karbamat. Pembentukkan kristal terjadi temperatur rendah dan ini akan menyumbat aliran larutan karbamat. Temperatur operasi dijaga pada 58-98oC. Larutan karbamat dipompa dengan carbamate pump menuju scrubber dan carbamate condenser.Gas NH3 dan CO2 keluaran LP decomposer diabsorp dengan larutan absorben. Proses absorpsi sama dengan proses di HP absorber. Temperatur operasi dijaga di atas 40oC. Pada temperatur ini akan terjadi pembentukkan padatan karbamat. Untuk menjaga efisiensi absorpsi diperlukan waktu kontak yang mencukupi. Level operasi 64-85%, pada level ini waktu kontak untuk absorpsi mencukupi. Gas yang tidak terabsorp dialirkan final absorber untuk diabsorp lebih lanjut. Larutan absorben dialirkan ke washing coloumn kolom bawah.

Washing column berfungsi mengabsorp gas-gas yang tidak terabsorp di HP Absorber. Washing coloumn terbagi atas dua kolom. Kolom bawah berfungsi mengabsorp gas keluaran dengan menggunakan absorben dari LP absorber dan kolom atas berfungsi mengabsorp gas dari kolom bawah menggunakan kondensat proses. Gas-gas yang tidak terabsorb dibuang ke atmosfer. Temperatur atas yang terlalu tinggi akan menyebabkan gas yang keluar mengandung banyak NH3 dan CO2. Tekanan operasi rendah akan menyebabkan gasifikasi larutan karbamat.

Gambar 5. Blok diagram Seksi recovery3.4 Pengolahan KondensatTahap ini berfungsi untuk mengambil urea, gas NH3 dan CO2 yang terikut dalam uap air yang terdapat pada tahap pemekatan. Uap air yang terbentuk di tahap evaporasi ditarik oleh steam ejector dan dikondensasikan di surface condenser. Uap air yang terkondensasi ditampung di dalam process condensate tank. Uap yang tidak terkondensasi ditarik oleh second ejector dan dimasukkan ke dalam final absorber. Di dalam absorber gas dikontakkan dengan kondensat proses dari proses condensate tank. Dengan pengontakkan ini uap air akan terkondensasi dan NH3 dan CO2 terkonversi menjadi karbamat dan aqua amoniak. Gas-gas yang tidak terabsorb diventing ke atmosfer membentuk karbamat dan aqua amoniak :2NH3 + CO2 NH4COONH2 + QNH3 + H2O NH4OH+ QDi dalam kondensat proses terdapat karbamat, urea dan aqua amoniak. Sebelum dikirim ke utilitas, senyawa-senyawa ini harus dipisahkan. Kondensat proses dari condensate tank dipompakan ke kolom atas. Pada kolom atas larutan distripping menggunakan gas keluaran urea hydrolizer dan pemanasan dengan steam. Karbamat dan aqua amoniak akan terurai menjadi NH3, CO2 dan H2O.NH4COONH2

2NH3 + CO2 - QNH4OH

NH3 + H2O - QGas yang terbentuk dari proses stripping dikirim ke LP Decomposer. Kondensat keluaran kolom atas dimasukkan ke bagian bawah kolom urea hydrolizer. Di dalam kolom kondensat dikontakkan dengan steam dan urea yang terkandung di dalamnya akan terhidrolisis :NH2CONH2 + H2O

2NH3 + CO2 - QGas dari proses dialirkan ke kolom atas PC Stripper dan kondensat dialirkan ke preheater for urea hydrolizer untuk memanaskan kondensat masukkan urea hydrolizer. Kondensat selanjutnya dialirkan ke kolom bawah PC Stripper dan kontak dengan steam untuk menguraikan dan memisahkan sisa-sisa urea, aqua amoniak dan karbamat. Kondensat keluar melalui bagian bawah kolom dan didinginkan pada preheater for PC stripper menggunakan kondensat masukkan PC stripper. Kondensat sebagian digunakan sebagai scrubber di prilling tower dan sebagian lagi dialirkan ke water tank.

Gambar 6. Blok Diagram Seksi Pengolahan Kondensat

BAB IV

PENUTUP3.1 KesimpulanUrea merupakan persenyawaan organik, tidak bermuatan listrik, titik leleh sebesar 132,7oC, panas leleh 60 kal/gram, titik didih dalam air 115 oC, berbentuk butiran berwarna putih, rumus kimia CO(NH2)2 secara kimiawi maupun fisiologis urea merupakan pupuk netral, tidak menyebabkan tanah menjadi asam, dan urea juga bersifat higroskopis.Industri pupuk unit amonia memiliki peranan penting untuk industri pupuk lainnya.Dalam pembuatan amonia ini harus diperhatikan komponen-komponen yang bisa mengurangi hasil amonia yang dihasilkan seperti adanya kadar CO,CO2 berlebih dan harus memperhatikan perlakuan terhadap kondisi operasinya. Urea merupakan padatan butiran atau prill yang diperoleh dari hasil sintesa reaksi antara ammonia (NH3) dengan karbondioksida (CO2). Pupuk ini mengandung nitrogen minimal 46% diantara semua pupuk padatan. Pupuk nitrogen ini digunakan untuk pertumbuhan batang dan daun. Urea mudah larut dalam air dan tidak mempunyai residu garam sesudah pemakaian untuk tanaman. Urea sendiri dibuat dalam 6 tahapan yaitu tahap sintesis, tahap purifikasi, tahap konsentrasi, tahap recovery, tahap pengolahan kondensat dan tahap pembutiran.3.2 Saran

Dari penyusunan makalah ini,dapat mengetahui bahwa proses pembuatan urea di industri itu perlu memperhatikan banyak hal.Penyusunan makalah ini memperoleh teori dari berbagai sumber sehingga ada beberapa kondisi operasi yang berbeda selain itu ada pula industri yang mempunya proses lebih lengkap namun masih kurang dalam pembuatan simbol alat.

Dalam perkembangan industri saat ini perlu diketahui hal-hal baru yang menyangkut proses di industri agar penggunaan bahan baku serta alat lebih efisien dan efektif. Diharapkan Indonesia mampu membuat alat industri sendiri sehingga tidak perlu impor peralatan industri yang bisa mengurangi anggaran belanja pemerintah.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim.2013.PengertianUrea.http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/27998/3/Chapter%20II.pdf. Diakses tanggal01 April 2014Anonim.2007.Urea.http://pusri.wordpress.com/2007/11/08/urea-granular-langkah-pertama-menuju efisiensi-pemupukan/.Di akses tanggal 01 April 2014Aditia.2011.KegunaanUrea.http://aditsipemalas.blogspot.com/2011/01/pengertian-pupuk-urea.htmlI. Diakses tangga 01 April 2014

Nina Herfiana. 2011. Laporan Kerja Praktek Unit Urea PT. Petrokimia Gresik Jawa Timur. Semarang.

UPN. 2011. Laporan Kerja Praktek Unit Urea IA PT. Petrokimia Gresik Jawa Timur. Jawa Timur

26