siap pdf kabeh

LAPORAN PRAKTEK KERJA DEPARTEMEN OPERASI KALTIM-3 PT PUPUK KALIMANTAN TIMUR

Disusun oleh :

Arkie S. Alphita M Zaini Mahdi

L2C0 08 016 L2C0 08 073

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2011LEMBAR PENGESAHAN

Laporan Kerja Praktek

Laporan praktek kerja di Departemen Operasi Kaltim-3 PT Pupuk Kalimantan Timur telah diperiksa dan disetujui oleh : Tempat Tanggal : Bontang, Kalimantan Timur : Desember 2011

Mengetahui, Pembimbing I Pembimbing II

Suyanto NPK. 8100519

Sujak, ST NPK. 9903371

Mengesahkan,

Manager Departemen Operasi Kaltim 3

Manager Diklat & Pengembangan SDM

Ir. Susanto NPK. 9003160 Ir. Agus Subekti, M.Si NPK. 9203276

JURUSAN TEKNIK KIMIA FT UNIVERSITAS DIPONEGORO 1


Halaman Pengesahan Praktek Kerja

UNIVERSITAS DIPONEGORO FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK KIMIA

Nama / NIM

: Arkie S. Alphita M Zaini Mahdi

L2C008016 L2C008073

Pabrik

: PT. Pupuk Kalimantan Timur

Dosen Pembimbing :

Semarang, Desember 2011 Dosen Pembimbing,

Ir. Budiyono, M.Si. NIP.196602201991021001

KATA PENGANTAR



Segala puji dan syukur kehadirat Tuhan yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga laporan praktek kerja di PT Pupuk Kalimantan Timur dapat diselesaikan dengan baik. Laporan praktek kerja ini disusun berdasarkan pengamatan lapangan dan studi lapangan yang dilakukan pada saat kerja praktek di PT Pupuk Kalimantan Timur. Praktek kerja merupakan salah satu tugas yang harus ditempuh sebagai persyaratan meyelesaikan studi program strata 1 (S1) di Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Diponegoro. Pada kesempatan ini penyusun mengucapkan terima kasih kepada PT Pupuk Kalimantan Timur yang telah memberikan kesempatan kepada penyusun untuk melaksanakan praktek kerja selama dua bulan sejak 16 Oktober - 14 Desember 2011. Selain itu penyusun juga mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Prof. Dr. Ir. Abdullah, MS selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro 2. Bapak Ir. Budiyono, M.Si. selaku Dosen Pembimbing Praktek Kerja 3. Bapak Ir. Agus Subekti, M.Si. selaku Manager Diklat & Pengembangan SDM PT. Pupuk Kaltim. 4. Bapak Ir. Susanto selaku Manager Operasi Kaltim-3 5. Bapak Suyanto, selaku Pembimbing dan Kepala Bagian Utilitas Kaltim3 6. Bapak Sujak S.T, selaku Pembimbing dan Kepala Bagian Urea Kaltim-3 7. Bapak Robert S, ST. MT selaku Kepala Bagian Ammonia Kaltim-3



8. Bapak bapak Wakabag, supervisor, foreman dan operator ammonia, urea, utilitas Kaltim-3 8. Bapak Yuli, Bapak Turni, Mas Hendy, Mas Dade yang telah membantu proses orientasi selama berlangsungnya Kerja Praktek ini. 9. Bapak Khanan, Ibu Mulyanti, dan Mbak Revita selaku Sekretaris Bagian yang membantu kelancaran Kerja Praktek kami di Kaltim-3. 8. Semua pihak yang membantu terselesaikannya laporan ini. Penyusun menyadari bahwa laporan ini jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan. Akhir kata semoga laporan ini dapat memberikan manfaat bagi penulis khususnya dan pembaca pada umumnya.

Bontang, Desember 2011

Penyusun

DAFTAR ISI

Halaman Judul i



Halaman Pengesahan I ii Halaman Pengesahan II iii Kata Pengantar iv Daftar Isi vi Daftar Tabel x Daftar Gambar xi Intisari xii BAB I PENDAHULUAN 1.1. Sejarah dan Perkembangan 1 1.1.1. Sejarah Pendirian Pabrik 1 1.1.2. Proyek Pembangunan Pabrik dan Perkembangannya 2 1.1.3. Jenis Pabrik 4 1.2. Lokasi Pabrik 7



1.3. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk 9 1.3.1. Spesifikasi Bahan Baku Ammonia 9 1.3.2. Spesifikasi Produk Ammonia 10 1.3.3. Spesifikasi Bahan Baku Urea 10 1.3.4. Spesifikasi Produk Urea 12 1.4. Struktur Organisasi Perusahaan 13 1.5. Keselamatan dan Kesehatan Kerja 16 1.6. Penanganan Limbah 17 BAB II UNIT AMMONIA 2.1. Konsep Proses 20 2.2. Langkah Proses 22 2.2.1. Desulfurisasi 22 2.2.2. Seksi Reforming 23



2.2.3. Seksi Pemurnian Gas 27 2.2.4. Seksi Sintesa Ammonia 34 2.2.5. Seksi Refrigerasi dan Let Down 36 BAB III UNIT UREA 3.1. Konsep Proses 39 3.1.1. Dasar Reaksi 39 3.1.2. Kondisi Operasi 39 3.1.3. Tahapan Proses 40 3.2. Langkah Proses 41 3.2.1. Persiapan Bahan Baku 41 3.2.2. Synthesis 43 3.2.3. Resirkulasi 47 3.2.4. Evaporasi 49



3.2.5. Prilling dan Finishing 51 3.2.6. Desorpsi dan Hidrolisis 52 3.2.7. Steam System 54 BAB IV UNIT UTILITAS 4.1. Unit Cooling Water 57 4.1.1. Sea Water Intake 58 4.1.2. Unit Klorinasi 59 4.1.3. Sweet Cooling Water 60 4.2. Unit Desalinasi 62 4.3. Unit Demineralisasi 64 4.3.1. Cation Exchanger 64 4.3.2. Degasifier 65 4.3.3. Mixed Bed Polisher 65



4.4. Unit Power Generation 66 4.4.1. Pembangkit Tenaga Listrik Normal 67 4.4.2. Pembangkit Tenaga Listrik Emergency 67 4.4.3. Distribusi Listrik 68 4.4.4. Uninterruptable Power Supply 68 4.5. Unit Steam Generation 69 4.5.1. Unit Deaerator 69 4.5.2. Unit WHB 71 4.6. Unit Plant Air dan Instrument Air 73 4.6.1. Plant Air 73 4.6.2. Instrument Air 74 Daftar Pustaka 75



DAFTAR TABEL

Tabel 8

1.1.

Komposisi

Natural

Gas



DAFTAR GAMBAR

Gambar 8 Gambar 17

1.1.

Peta

Lokasi

PT.

Pupuk

Kaltim

1.2.

Struktur

Organisasi

Departemen

Operasi

Kaltim-3



INTISARI Dalam rangka memenuhi kebutuhan pupuk nasional yang semakin meningkat, mulai tahun 1987 diputuskan untuk mendirikan pabrik Kaltim-3 (dengan konsep hemat energi) dengan kapasitas 1.000 ton/hari ammonia dan 1.725 ton/hari untuk urea. Adapun proses yang digunakan oleh Kaltim-3 adalah proses Haldoer Topsoe untuk ammonia dan proses Stamicarbon Stripping untuk urea. Secara umum proses ammonia dihasilkan dari reaksi katalitik antara gas hidrogen (H2) dan nitrogen (N2) dengan perbandingan H2 : N2 = 3 : 1. Pada unit ammonia Kaltim-3, langkah proses sintesa ammonia terdiri dari seksi desulfurisasi, seksi reforming, seksi pemurnian gas (seksi konversi shift CO, seksi CO2 removal, dan seksi methanasi), seksi sintesa, seksi refrigerasi dan steam system. Proses pembuatan urea berdasarkan pada dua tahap reaksi, yaitu pembentukan ammonium carbamat dari ammonia dan karbon dioksida, dan dehidrasi ammonium carbamat menjadi urea. Uraian proses pembuatan urea dibagi menjadi beberapa tahap yaitu persiapan bahan baku, seksi sintesa, seksi resirkulasi, seksi evaporasi, seksi prilling dan finishing, seksi waste water treatment, dan steam system. Unit utilitas berfungsi untuk menyediakan bahan penunjang proses. Unit utilitas terdiri dari beberapa unit proses, yaitu unit cooling water, unit desalinasi, unit demineralisasi, unit power generation, unit steam generation, dan unit instrument air dan plant air.



BAB I PENDAHULUAN

1.1. Sejarah dan Perkembangan 1.1.1. Sejarah Pendirian Pabrik Pertanian merupakan salah satu sektor pembangunan yang mendapat perhatian besar dari pemerintah mengingat sebagian besar masyarakat Indonesia adalah petani serta dalam rangka memenuhi kebutuhan pangan masyarakat, karena itu pupuk memegang peranan penting dalam rangka meningkatkan produksi hasil hasil pertanian. Di samping itu juga saat ini pupuk tidak hanya dibutuhkan oleh sektor pertanian namun juga dibutuhkan oleh sektor industri. Oleh karena itu kebutuhan pupuk tiap tahun bertambah besar. Untuk memenuhi akan kebutuhan pupuk itu, maka didirikan PT. Pupuk Kalimantan Timur. PT. Pupuk Kaltim dengan status sebagai Badan Usaha Milik Negara (BUMN) didirikan dengan tujuan melanjutkan proyek pembangunan pabrik ammonia dan urea yang dikelola Pertamina sebelumnya. Menurut rencana semula, pabrik tersebut akan dibangun di atas dua kapal terapung dengan fasilitas pendukung yang ada di darat dan terletak dekat dermaga dimana kedua kapal tersebut tertambat. Pabrik ammonia dibangun di atas SS Dominique yang berukuran 35.000 DWT dengan kapasitas 1.500 ton/hari, sedangkan kapal SS Mary Elisabeth yang berukuran 30.000 DWT merupakan pabrik urea dengan kapasitas 1.700 ton/hari. Pembuatan peralatan pabrik mulai dilaksanakan pada tahun 1974 di Eropa dengan dana dari pinjaman Bank Dunia yaitu negara negara MEE.

JURUSAN TEKNIK KIMIA FT UNIVERSITAS DIPONEGORO

1


Setelah

dilaksanakan

pengkajian

ulang

maka

diputuskan

bahwa

pembangunan proyek ini dilanjutkan sebagai proyek darat, dengan pertimbangan bahwa sumber gas di Kalimantan Timur diperkirakan dapat menjamin persediaan selama 25 tahun. Berdasarkan Kepres No. 39 Tahun 1976 dilakukan serah terima proyek tersebut dari Pertamina kepada Departemen Perindustrian (Persero). Pendirian perusahaan ini dituangkan dalam akte notaris Yanuar Hamid, SH. nomor 15 tanggal 7 Desember 1977 di Jakarta, dengan pengesahan Menteri Kehakiman nomor Y.A.5/5/11 tertanggal Januari 1979, dengan bentuk Perseroan Negara yang bernama PT. Pupuk Kalimantan Timur. 1.1.2. Proyek Pembangunan Pabrik dan Perkembangannya Pembangunan proyek pabrik Kaltim-1 diserahkan kepada Lumnus Co. Ltd. dari Inggris sebagai kontraktor utama yang bekerja sama dengan Lurgi dari Jerman Barat dan Coppee Rust dari Belgia. Pelaksanaan pembangunan pabrik Kaltim-1 mulai dilaksanakan pada tanggal 16 November 1979 dan seharusnya selesai tanggal 20 Maret 1982. Karena alat alat pabrik ternyata tidak layak dipasang, maka pabrik Kaltim-1 baru dapat berproduksi tanggal 30 Desember 1983 untuk ammonia sedangkan urea mulai berproduksi pada tanggal 15 April 1984. Pabrik Kaltim-1 ini menggunakan proses Lurgi untuk pembuatan ammonia dan proses Stamicarbon BV Gellen Holland untuk urea. Pada tahun 1982 mulai dibangun pabrik Kaltim-2 dengan kapasitas 1.500 ton/hari ammonia dan 1.725 ton/hari urea. MW Kellog Cooperation sebagai kontraktor utama menandatangani kontrak pembangunan proyek pabrik tersebut bersama sama dengan Toyo Menka Kaisha dan Kobe Steel dari Jepang pada tanggal 24 Maret 1982. Pembangunan pabrik ini selesai pada tanggal 29 Oktober 1984 dan mulai berproduksi secara komersial pada tangggal 1 April 1985. ProsesJURUSAN TEKNIK KIMIA FT UNIVERSITAS DIPONEGORO

3


yang digunakan adalah proses MW Kellog untuk pembuatan ammonia dan proses Stamicarbon untuk urea. Dalam rangka memenuhi kebutuhan pupuk nasional yang semakin meningkat, mulai tahun 1987 diputuskan untuk mendirikan pabrik Kaltim-3 (dengan konsep hemat energi) dengan kapasitas 1.000 ton/hari ammonia dan 1.725 ton/hari untuk urea dengan pemancangan tiang pertama pada tanggal 19 Juni 1986 oleh Ir. Hartarto dan diresmikan oleh Presiden RI Soeharto. Pembangunan proyek tersebut dipercayakan kepada PT. Rekayasa Industri (Persero) sebagai kontraktor utama yang bekerja sama dengan Chiyoda Chemical Engineering & Contr. Co. dan Toyo Menka Cooperation. Pabrik tersebut dilengkapi pula dengan sebuah unit recovery hidrogen yang mengolah flash gas dan purge gas Kaltim-1, Kaltim-2, dan Kaltim-3 yang disebut Hidrogen Recovery Unit (HRU) dari proses Constain Petrocarbon dan ditempatkan di area Kaltim-2. Bila dioperasikan unit ini dapat memberi tambahan produksi ammonia Kaltim-3 sebesar 180 ton/hari. Adapun proses yang digunakan oleh Kaltim-3 adalah proses Haldoer Topsoe untuk ammonia dan proses Stamicarbon Stripping untuk urea. Pada perkembangan selanjutnya dilakukan kegiatan peningkatan kapasitas pabrik Kaltim-1 (optimalisasi) pada pertengahan tahun 1995. Kapasitas Kaltim-1 yang semula adalah 1.500 ton/hari untuk ammonia dapat ditingkatkan menjadi 1.800 ton/hari. Sedangkan kapasitas urea berubah dari 1.700 ton/hari menjadi 2.125 ton/hari. Pada tahun 1997 mulai dibangun pabrik Urea IV (POPKA) dan mulai berproduksi pada awal tahun 1999. Pabrik ini didirikan dengan melihat potensi yang ada di PT. Pupuk Kalimantan Timur yaitu adanya kelebihan produksi ammonia dan CO2 di Kaltim-1 dan Kaltim-2. Pabrik POPKA yang diresmikanJURUSAN TEKNIK KIMIA FT UNIVERSITAS DIPONEGORO

4


oleh Presiden Abdurrahman Wahid pada tanggal 7 Juni 2000 ini memproduksi urea granul dengan kapasitas 1.725 ton/hari. Sebagai kontraktor utama adalah PT. Rekayasa Industri yang bekerja sama dengan Chiyoda Chemical Engineering Construction Company, yang menggunakan lisensi proses dari Stamicarbon. Sebagai upaya untuk mengantisipasi meningkatnya kebutuhan akan pupuk urea oleh masyarakat Indonesia dan sekaligus sebagai replacement pabrik pabrik yang sudah tua, maka pada tahun 1999 pemerintah menyetujui untuk membangun 3 buah pabrik urea di Indonesia yang salah satunya adalah pendirian pabrik Kaltim-4 di PT. Pupuk Kalimantan Timur. Proyek pembangunan pabrik kaltim-4 ditangani oleh kontraktor utama PT. Rekayasa Industri dengan Mitsubishi Heavy Industries, Japan. Kapasitas produksi untuk ammonia adalah 330.000 ton/tahun dan 570.000 ton/tahun untuk urea. Peresmian pabrik Kaltim-4 dilaksanakan pada bulan Mei 2003. 1.1.3. Jenis Pabrik Pada saat ini PT. Pupuk Kaltim telah mengoperasikan 5 buah pabrik yaitu Kaltim-1, Kaltim-2, Kaltim-3, POPKA, dan Kaltim-4. Setiap pabrik terdiri dari 3 unit yaitu unit utilitas, unit ammonia dan unit urea, kecuali POPKA yang hanya memproduksi urea. Selain menghasilkan ammonia dan urea, pabrik PT. Pupuk Kaltim juga menghasilkan produk sampingan berupa nitrogen, oksigen dan CO2. Dan selanjutnya untuk perkembangan usaha selain produk tersebut, maka dibuka beberapa anak perusahaan sebagai berikut : 1. PT. Kaltim Nusa Etika (KNE) 2. PT. Kaltim Multi Boga Utama (KMBU) 3. PT. Daun BuahJURUSAN TEKNIK KIMIA FT UNIVERSITAS DIPONEGORO

5


4. PT. Kaltim Cipta Yasa (KCY) 5. PT. Kaltim Adiguna Dermaga (KAD) 6. PT. Kaltim Bahtera Adiguna (KBA) 7. PT. Kaltim Adventure Tours and Travel (KATT) 8. PT. Kaltim Industrial Estate (KIE) Untuk menunjang kelancaran operasi pabrik, PT. Pupuk Kaltim mempunyai sarana pendukung sebagai berikut : 1. Pelabuhan : - Dermaga I (Construction Jetty) untuk kapal sampai 6.000 DWT - Dermaga II (Production Jetty) untuk kapal sampai 40.000 DWT (ammonia dan urea) - Dermaga III (Tursina Jetty) untuk kapal sampai 20.000 DWT - Dermaga Quadran Arm Loader untuk kapal sampai 40.000 DWT (urea) Untuk operasi pelabuhan dipergunakan tiga tugboat dengan total kekuatan 4.700 HP dan rambu rambu laut sepanjang 12 km, sedangkan fasilitas muat barang; urea curah : 1.000 ton/jam, urea kantong :125 ton/jam, ammonia : 500 ton/jam. 2. Gudang - Urea curah - Urea kantong - Ammonia : 70.000 ton : 10.000 ton : 52.000 ton

- Gudang Spare Part dan Chemical 3. Unit Pengantongan berkapasitas 2.500 ton/hari 4. Laboratorium Uji Mutu 5. Industri Peralatan Pabrik (IPP)JURUSAN TEKNIK KIMIA FT UNIVERSITAS DIPONEGORO

3


6. Fasilitas Pemeliharaan Pabrik dan Pengadaan Suku Cadang 7. Unit Pembangkit Listrik. Pemasaran ammonia dilakukan oleh PT. Pupuk Kalimantan Timur sendiri atas dasar negosiasi harga dengan pembeli. Sebagian besar ammonia ditujukan untuk konsumen di luar negeri (ekspor). Urea untuk daerah Kalimantan Timur dan sekitarnya dijual dalam kemasan kantong. Pengantongannya langsung dilakukan oleh PT. Pupuk Kalimantan Timur, sedangkan urea yang dijual di luar daerah Kalimantan Timur sebagian masih dalam bentuk curah yang dibawa ke unit pengantongan pupuk PT. PUSRI di Meneng, Ujung Pandang dan Surabaya. Produk pupuk urea PT. Pupuk Kalimantan Timur dipasarkan untuk memenuhi kebutuhan Indonesia bagian tengah dan timur, yaitu : 1. Jawa Timur bagian timur 2. Bali 3. Kalimantan Timur, Tengah dan Selatan 4. Sulawesi Selatan, Tengah, Tenggara, dan Utara 5. Nusa Tenggara Barat dan Timur 6. Maluku 7. Papua. Adapun untuk penyaluran urea di dalam negeri ditangani oleh PT. Pupuk Sriwijaya Palembang, sesuai dengan kebijaksanaan Menteri Perdagangan dan Koperasi No. 56/KP/11/79 tanggal 15 Februari 1979. Sedangkan mulai tahun 2003, PT. Pupuk Kalimantan Timur melayani penyaluran urea dalam negeri untuk 14 provinsi. Pemasaran urea untuk sektor industri dilaksanakan oleh PT. Pupuk Kalimantan Timur sendiri, misalnya sebagai perekat (lem) pada pabrik Plywood.JURUSAN TEKNIK KIMIA FT UNIVERSITAS DIPONEGORO

3


Selain untuk kebutuhan dalam negeri, PT. Pupuk Kalimantan Timur juga melakukan ekspor. Pasaran negara yang dilayani oleh PT. Pupuk Kalimantan Timur meliputi Malaysia, Vietnam, Cina, Sri Lanka, Korea Selatan, India, Yordania, Tanzania, Spanyol, Jepang, Filipina, dll. Dalam usaha pengembangan produksinya, strategi yang diambil oleh PT. Pupuk Kalimantan Timur adalah : 1. Pengembangan usaha pokok Proyek optimalisasi Kaltim-1, proyek Retrofit Kaltim-2, Proyek Optimalisasi Pupuk Kaltim (POPKA), perluasan pabrik dengan mendirikan Kaltim-4. 2. Diversifikasi produk melamin, soda abu, pupuk majemuk (NPK), ammonium nitrat (NH4NO3) 3. Diversifikasi produk sebagai inisiator dan sponsor ammonium bikarbonat, hexamine, metanol.

1.2. Lokasi Pabrik Lokasi pabrik pupuk Kaltim terletak di wilayah pantai kota Administratif Bontang, Kabupaten Kutai kira-kira 121 km sebelah utara Samarinda, ibukota provinsi Kalimantan Timur. Secara geografis terletak pada 0 10 46,9 LU dan 117 29 30,6 BT. Pabrik tersebut terletak pada areal seluas 493 Ha. Di sebelah selatan lokasi pabrik (kira kira 10 km) terdapat lokasi pabrik pencarian gas alam PT. Badak NGL Co. Lokasi perumahan dinas karyawan terletak sekitar 6 km sebelah barat lokasi pabrik seluas 765 Ha. Pada daerah ini juga tersedia perumahan BTN. Dasar pertimbang pemilihan lokasi pabrik : 1. Dekat dengan sumber bahan baku berupa gas alamJURUSAN TEKNIK KIMIA FT UNIVERSITAS DIPONEGORO

5


2. Dekat dengan pantai (dermaga / pelabuhan) sehingga memudahkan dalam pengangkutan maupun transportasi 3. Berada di tengah tengah daerah pemasaran pupuk ekspor dan pemasaran dalam negeri (Indonesia Bagian Timur) 4. Kemungkinan perluasan pabrik dengan adanya lahan yang luas. Untuk kebutuhan transportasi ke daerah Bontang dapat digunakan jalan darat, laut maupun jalan udara. Jalan udara menggunakan pesawat charter PT. Pupuk Kaltim dari Balikpapan yang terbang dengan jadwal rutin dua kali sehari. Transportasi udara tersebut memakan waktu sekitar 45 menit.

Gambar 1.1. Peta Lokasi PT. Pupuk Kaltim 1.3. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk 1.3.1. Spesifikasi Bahan Baku Ammonia Bahan baku proses pembuatan ammonia Kaltim-3 adalah natural gas (gas alam), udara proses, dan steam. a. Natural Gas (Gas Alam) Gas alam digunakan sebagai bahan baku dan bahan bakar (Fuel). Adapun spesifikasi gas alam tersebut adalah sebagai berikut (dalam % vol).


3


Tabel 1.1. Komposisi Natural GasKomponen CO2 N2 CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 i-C5H12 n-C5H12 C6H14 C7H16 Total Xi (% vol) 6.13 0.08 83.72 5.40 2.88 0.55 0.62 0.21 0.14 0.12 6.13 100.00

b. Udara Proses Udara diperoleh dari atmosfer dengan komposisi N2 : O2 = 78 : 21 dan inert sekitar 1 % c. Steam Steam yang digunakan sebagai bahan baku adalah steam bertekanan 38 kg/cm2G (MP Steam). 1.3.2. Spesifikasi Produk Ammonia Produk ammonia yang dihasilkan unit ammonia Kaltim-3 memiliki spesifikasi sebagai berikut : - Bentuk - Komposisi ammonia - Moisture - Kandungan oil : cair : min. 99,9 % berat : max. 0.1 % berat : max. 5 ppm

- Kondisi (tekanan pada BL): min. 9 kg/cm2G (storage) min. 25 kg/cm2G (unit urea) 1.3.3. Spesifikasi Bahan Baku UreaJURUSAN TEKNIK KIMIA FT UNIVERSITAS DIPONEGORO

5


Bahan baku pembuatan urea Kaltim-3 adalah ammonia dan karbon dioksida yang didapat dari pabrik ammonia Kaltim-3. a. Ammonia : i. Spesifikasi : - Kandungan NH3 - Kandungan H2O - Oil content : min. 99,9 % berat : max. 0,1 % berat : max. 5 ppm

- Kondisi (tekanan pada BL) : min. 9 kg/cm2G (Storage) min. 25 kg/cm2G (Unit Urea) - Suhu - Gas terlarut ii. Sifat sifat : - Titik beku (1 atm) - Titik didih (1 atm) - Titik nyala : - 77,7 oC : - 33 oC : 850 oC : 30 oC : max. 500 ppm berat

- Batas ledakan dalam udara : 16 25 % volume - Berat molekul - Temperatur kritis - Tekanan kritis - Triple point - Density (gas 0 oC 1 atm) - Spesific gravity (gas) : 17,03 kg/kgmol : 133 oC : 11,425 kPa : -77,7 oC pada 6,1 kPa abs : 0,771 kg/m3 : 0,597

- Pada temperatur kamar berupa gas tidak berwarna - Mempunyai bau tajam b. Karbondioksida (CO2)JURUSAN TEKNIK KIMIA FT UNIVERSITAS DIPONEGORO

7


i. Spesifikasi : - Kandungan CO2 - Kandungan H2 - Kandungan N2 - Kandungan CH4 - Kandungan CO - Kandungan sulfur - Tekanan - Suhu : min. 99 % volume : max. 0,8 % volume : max. 0,2 % volume : max. 0,005 % volume : max. 0,05 % volume : max. 1 ppm volume : min. 1,15 kg/cm2 A : 40 oC

ii. Sifat sifat : - Pada suhu kamar berupa gas tidak berwarna - Tidak berbau - Tidak beracun, akan tetapi dapat menimbulkan efek sesak nafas akibat kekurangan O2 - Berat molekul - Titik kritis : 44,01 kg/kgmol : 31 oC dan 72,8 atm

- Kerapatan gas (25 oC 1 atm): 1800 kg/m3

c. Udara Udara yang digunakan adalah udara ambien dengan komposisi N2 : O2 sekitar 79 : 21. Tekanan minimum 0,7 kg/cm2 G dan suhu 35 oC. 1.3.4. Spesifikasi Produk Urea Produk urea prill yang dihasilkan unit urea Kaltim-3 memiliki spesifikasi sebagai berikut :JURUSAN TEKNIK KIMIA FT UNIVERSITAS DIPONEGORO

9


a. Spesifikasi : - Kandungan ammonia - Kandungan moisture - Biuret - Fe - Ammonia bebas - Ukuran partikel : min. 46,2 % berat : max. 0,5 % berat : max. 1 % berat : max. 1 ppm berat : max. 150 ppm berat : 95 % lolos antara 6 8 US mesh 100 % lolos pada 6 US mesh - UFC - Bentuk b. Sifat sifat : - Pada temperatur kamar berupa zat padat kristal warna putih, tidak mudah terbakar dan bersifat isolator - Densitas (20 oC) - Titik leleh - Kapasitas panas - Panas pelelehan - Berat molekul : 1335 kg/m3 : 132,7 oC : 126 J/mol oC : 13,6 kJ/mol : 60,056 kg/kgmol : 0 0,35 % berat : prill (free flowing)

1.4. Struktur Organisasi Perusahaan Struktur organisasi perusahaan dibentuk untuk

mempersatukan dan menggalang semua aktivitas yang ada, untuk mencapai tujuan. Bentuk perusahaan adalah perseroan terbatas dengan nama PT. Pupuk Kalimantan Timur, Tbk. dengan sistem organisasi mengikuti garis


11


dan staf yang terdiri dari Dewan Direksi, Kepala Kompartemen, Kepala Departemen atau Biro, Kepala Bagian, Kepala Seksi, Kepala Regu dan Pelaksana. Dewan Direksi terdiri dari seorang direktur utama dan empat orang direktur. Dewan Direksi bertanggung jawab kepada Dewan Komisaris yang mewakili pemerintahan sebagai pemegang saham, adapun Dewan Direksi tersebut adalah: 1. Direktur utama 2. Direktur Teknik dan Pengembangan 3. Direktur Komersil 4. Direktur SDM dan Umum 5. Direktur Produksi Pada Pelaksanaan sehari-hari dewan direksi dibantu oleh: 1. Kepala Kompartemen 2. Kepala Departemen 3. Kepala Bagian 4. Wakil Kepala Bagian 5. Kepala Seksi 6. Kepala Regu 7. Pelaksana Struktur organisasi yang perlu diamati lebih lanjut adalah yang dibawahi oleh direktur produksi. Direktur Produksi dibantu oleh seorang kepala kompartemen operasi yang mengatur departemen departemen operasi (I, II, III, IV) dan departemen pemeliharaan. Pada departemen operasi Kaltim-3, yang memimpin operasi Kaltim-3 adalah seorangJURUSAN TEKNIK KIMIA FT UNIVERSITAS DIPONEGORO

2


Manager operasi yang membawahi bagian bagian (unit) utility, ammonia, dan urea. Setiap bagian dipimpin oleh seorang kepala bagian yang membawahi beberapa regu shift. Setiap regu shift dipimpin oleh seorang foreman. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 1.2 tentang struktur organisasi departemen operasi Kaltim-3.

KEPALA DEPARTEMEN OPERASI KALTIM- 3

Staff Koordinator Operasi Kaltim -3

Kabag dan Wakabag Utility

Kabag dan Wakabag Ammonia

Kabag dan Wakabag urea

Kabag dan Wakabag popka

Shift Supervisor

Foreman

F oreman

Foreman

Foreman

Kepala Regu

Kepala Regu

Kepala Regu

Kepala Regu

Operator Panel

Operator Panel

Operator Panel

Operator Panel

Operator Lapangan

Operator Lapangan

Operator Lapangan

Operator Lapangan

Gambar 1.2. Struktur Organisasi Departemen Operasi Kaltim-3

Waktu kerja bagi karyawan PT. Pupuk Kaltim dibagi 2, yaitu karyawan shift dan karyawan non shift. Karyawan shift terbagi menjadi empat regu, yaitu tiga regu shift bekerja dan satu regu shift libur. Tiap regu


2


shift bekerja selama tujuh hari selama bergantian waktu kerjanya dan memperoleh 2 atau 3 hari libur. Waktu kerja karyawan shift : Day shift Swing shift Night shift (jam 07.00-15.00 WITA) (jam 15.00-23.00 WITA) (jam 23.00-07.00 WITA)

Pada jam kerja day shift, foreman bertanggung jawab kepada kepala bagian, sedang pada swing shift dan night shift bertanggung jawab kepada shift supervisor. Waktu kerja karyawan non shift : -Senin Kamis: Pukul 07.00-16.00 WITA (Istirahat pukul 12.00-13.00) -Jumat : Pukul 07.00-17.00 WITA (Istirahat pukul 11.30-13.30)

1.5 Keselamatan dan Kesehatan Kerja Usaha kesehatan dan keselamatan kerja di PT. Pupuk Kaltim mempunyai sasaran umum dan sasaran khusus. Sasaran umum yang ingin dicapai adalah sebagai berikut : 1. Perlindungan terhadap karyawan yang berada di tempat kerja agar selalu terjamin keselamatan dan kesehatannya sehingga dapat diwujudkan peningkatan produksi dan produktivitas kerja 2. Perlindungan terhadap setiap orang yang berada di tempat kerja agar selalu dalam keadaan aman dan sehat 3. Perlindungan terhadap bahan dan peralatan produksi agar dapat dipakai dan digunakan secara aman dan efisien. Sedangkan secara khusus usaha keselamatan dan kesehatan kerja antara lain:JURUSAN TEKNIK KIMIA FT UNIVERSITAS DIPONEGORO

3


1. Mencegah dan atau mengurangi kecelakaan, kebakaran, peledakan dan penyakit akibat kerja 2. Mengamankan mesin, instalasi, pesawat, alat kerja, bahan baku dan bahan hasil produksi 3. Menciptakan lingkungan dan tempat kerja yang aman, nyaman, sehat dan penyesuaian antara pekerjaan dengan manusia atau manusia dengan pekerjaan. 1.6 Penanganan Limbah Salah satu kegiatan lingkungan yang dilakukan adalah melaksanakan Sistem Manajemen ISO 14001 / 9002, yang diaudit secara internal dan eksternal untuk mendapatkan cara yang lebih baik lagi untuk mengontrol bahan pencemar. Kegiatan lainnya meliputi monitoring rutin agar tidak ada bahan pencemar yang mengalir ke laut. Hasil dari monitoring kehidupan laut di perairan Pupuk Kaltim menunjukkan hasil tetap sama dengan keadaan sebelumnya. Monitoring terhadap gas buangan juga dilakukan untuk menjaga standart kualitas yang ditetapkan oleh Menteri Lingkungan Hidup. Monitoring bulanan terhadap polusi suara juga dilakukan untuk mencapai batas toleransi. Limbah yang dihasilkan dari proses produksi ammonia dan urea adalah: a. Limbah Cair Buangan tersebut berasal dari : Unit utility yang berupa air yang tidak terkontaminasi dan yang terkontaminasi Pabrik ammonia dan urea yang berupa air terkontaminasi


4


-

Mesin mesin dan penampang pelumas yang berupa air dengan kandungan minyak sangat tinggi

Pengolahan air buangan dilakukan dalam sebuah bak yang disebut Neutralization Pond. Air buangan tersebut berupa larutan regeneran dan regenerasi resin penukar ion, buangan benfield, buangan dari penampungan asam dan basa serta dari buangan unit ammonia dan urea dengan kandungan CO2 yang tinggi. Pengolahan dilakukan dengan penambahan asam dan basa untuk netralisasi. Kondensat kondensat air dari berbagai proses kondensasi, Absorpsi atau scrubbing mengandung sejumlah urea, ammonia dan karbon dioksida terlarut. Kondensat kondensat tersebut mengalir turun melalui kaki barometric dan dikumpulkan dalam tanki air ammonia. Ammonia dan CO2 terlarut dalam air tersebut dikeluarkan dengan proses desorpsi. Urea dihidrolisa terlebih dulu agar menjadi ammonia dan CO2. Air dari tanki air ammonia setelah mengalami pemindahan panas (pemanasan) dimasukkan ke kolom desorpsi. Dalam kolom ini bertemu langsung dengan aliran gas / uap dari hasil hidrolisa dan desorpsi tahap kedua. Aliran gas membawa NH3 dan CO2 yang terlarut, sejumlah air keluar kolom desorpsi dan mengalir ke kondensor karbamat tekanan rendah untuk selanjutnya mengikuti proses daur ulang. Hidrolisa berlangsung pada tekanan 17 kg/cm2 abs dan dipanasi dengan steam tekanan tinggi. Uap / gas dari hidrolisa diteruskan untuk desorpsi pada kolom ke satu. Air yang keluar dari kolom hidrolisa diekspansikan dalam pemindah panas untuk diteruskan ke kolom desorpsi ke dua.JURUSAN TEKNIK KIMIA FT UNIVERSITAS DIPONEGORO

3


Pada kolom desorpsi kedua, ammonia dan CO2 sisa yang terbentuk pada hidrolisa dikeluarkan dengan menggunakan steam tekanan rendah. Uap / gas yang keluar dari kolom ini diumpankan ke kolom desorpsi pertama. Air yang telah dibebaskan dari zat terlarut (dari desorpsi ke dua) dilewatkan pemindah panas untuk memanaskan air ammonia yang masuk ke kolom desorpsi pertama dan seterusnya didinginkan. Air yang diperoleh diharapkan hanya mengandung 100 ppm urea dan 50 ppm ammonia. b. Limbah Gas Berupa gas NH3 dan CO2 yang dihasilkan dari proses kondensasi pada Condensate Stripper di pabrik ammonia. Limbah ini dimanfaatkan kembali untuk meningkatkan efisiensi bahan baku dan mengurangi pencemaran lingkungan. c. Limbah Padat Debu urea yang lolos ke atmosfer dari sistem dust chamber pada unit prilling tower diminimalisir dengan menghembuskan kembali ke prilling tower dengan ejector debu.


5


BAB II UNIT AMMONIA

2.1. Konsep Proses Unit ammonia Kaltim - 3 memproduksi ammonia anhidrous, yang digunakan sebagai bahan baku di unit urea sedangkan sisanya dikirim ke storage. Hasil sampingnya berupa CO2 yang merupakan bahan baku proses pembuatan urea. Kapasitas produksi ammonia adalah 1000 MTPD yang merupakan rate produksi 100 % ammonia tanpa HRU (Hydrogen Recovery Unit). Unit ini dapat memproduksi 1180 MTPD ammonia jika menerima hidrogen dari HRU. Secara umum proses ammonia dihasilkan dari reaksi katalitik antara gas hidrogen (H2) dan nitrogen (N2) dengan perbandingan H2 : N2 = 3 : 1 dengan persamaan reaksi : (JM. Smith V, 1971)N 2( g ) + 3H 2 ( g ) 2 NH 3( g ) H = 92200 J / mol

Reaksi sintesa ammonia di atas adalah reaksi kesetimbangan yang bersifat eksotermis. Hidrogen diperoleh dari reaksi hidrocarbon (gas alam) dengan steam (reforming) dan nitrogen diperoleh dari udara bebas. Reaksi reforming antara gas alam dengan steam adalah sebagai berikut : -QCn H m + 2H 2O C n 1 H m 2 + 3H 2


7


-QCH 4 + H 2 O CO + 3H 2

+QCO + H 2 O CO2 + H 2

Kualitas produk ammonia cair yang dihasilkan sebesar 99,9 % berat ammonia dan impuritas 0,1 % berat. Sedangkan produk samping CO2 memiliki kualitas 99,9 % volume CO2 dan impuritas berupa H2, N2, CH4, CO, Ar maksimum 0,1 % volume. Proses yang dipakai adalah Haldor Topsoe A/S, Denmark. Beberapa variabel yang mempengaruhi reaksi di ammonia converter : 1. Temperatur reaksi Reaksi pembentukan ammonia bersifat eksotermis. Sesuai prinsip kesetimbangan, untuk mendapatkan hasil reaksi yang optimal pada reaksi tersebut akan lebih baik dijalankan pada temperatur yang rendah. Namun, apabila reaksi berlangsung pada temperatur yang terlalu rendah, maka kecepatan reaksi akan lambat. 2. Tekanan Operasi Reaksi pembentukan ammonia ini baik dijalankan pada tekanan yang tinggi. Pada operasi dengan tekanan yang tinggi, reaksi akan lebih bergeser ke arah kanan / produk (NH3). 3. Rasio H2/N2 Secara teoritis konversi optimum akan dicapai pada rasio gas H2 : N2 yang hampir sama dengan keadaan stoikiometri yaitu 3 : 1. 4. Aktifitas Katalis


3


Keaktifan katalis akan sangat mempengaruhi konversi yang dihasilkan. Keaktifan katalis akan semakin turun dengan bertambahnya usia katalis. Temperatur yang terlalu tinggi dan racun katalis seperti, senyawa sulfur, CO, dan CO2 dapat merusak katalis. 2.2. Langkah Proses 2.2.1. Desulfurisasi Proses desulfurisasi berguna untuk menghilangkan / mengurangi senyawa sulfur yang terkandung di dalam gas alam yang merupakan racun pada katalis nikel di seksi reforming. Gas alam pada umumnya mengandung sulfur dalam bentuk H2S / sulfur anorganik dan sulfur organik seperti mercaptan yang rumus molekulnya RS. Kandungan senyawa sulfur dalam gas yang keluar desulfurizer maximal 0,1 ppm (dry basis) sebagai syarat umpan masuk primary reformer. Material dasar yang ada di dalam Desulfurizer adalah ZnO (katalis produksi Topsoe type HTZ 3). Gas alam proses 42 kg/cm2.G, 30o

C sebelum masuk desulfurizer

dimasukkan kedalam Natural Gas KO drum (1-S-101) yang berfungsi untuk memisahkan hidrokarbon berat yang berada dalam gas proses. Kemudian dipanaskan di Process NG Preheater (1-E-111) sampai 80 oC dan dicampur dengan H2 recycle dari seksi sintesa ammonia (Hidrogen Recovery Unit / HRU). Campuran gas dipanaskan sampai temperatur 120 oC di NG Preheater (1-E-104B) yang terletak di seksi Waste Heat Recovery Primary Reformer (1-H-101). Penambahan H2 recycle dari HRU ini dimaksudkan untuk merubah sulfur organik menjadi sulfur anorganik. Reaksinya adalah sebagai berikut :H 2 + RHS H 2 S + RHJURUSAN TEKNIK KIMIA FT UNIVERSITAS DIPONEGORO

5


Sebelum memasuki Sulfur Absorber (1-R-101A/B), campuran Process NG dan H2 recycle ini dipanaskan sampai temperatur 400 oC di NG Preheater (1-E104A). Gas alam masuk ke Sulfur Absorber (1-R-101A/B) pada tekanan 39,2 kg/cm2.G dan temperatur 400C. Kandungan sulfur dalam gas yang keluar dari Desulfurizer selalu kurang dari 0,1 ppm. Di dalam desulfurizer terjadi reaksi sebagai berikut :ZnO + H 2 S ZnS + H 2 O

Reaksi tersebut diatas bersifat endotermis. Gas proses keluar dari desulfurizer pada tekanan 38,6 kg/cm2 G dan temperatur 390 C.

2.2.2. Seksi Reforming Tujuan dari proses reforming ini adalah untuk memperoleh gas H2 sebagai bahan baku yang digunakan dalam reaksi sintesa ammonia. Gas H2 diproduksi melalui suatu reaksi katalitik reforming yang merupakan reaksi antara hidrokarbon dengan steam. Reaksi reforming berlangsung dalam dua tahap, yaitu di Primary Reformer (1-H-101) dan di Secondary Reformer (1-R-102). Kebutuhan panas di kedua reaktor ini disuplai dengan cara yang berbeda. Di Primary Reformer (1-H-101), panas disuplai secara tidak langsung melalui firing (panas pembakaran dari Fuel NG), sedangkan di Secondary Reformer (1-R-102), panas berasal dari reaksi pembakaran sebagian gas H2 dengan udara. Berikut penjelasan mengenai masing masing Reformer.JURUSAN TEKNIK KIMIA FT UNIVERSITAS DIPONEGORO

7


1. Primary Reformer (1-H-101) Primary Reformer (1-H-101) mempunyai tube sebanyak 168 buah yang dipasang di dua radian chamber. Reformer diisi dengan 15,96 m3 katalis R-67 dan 6,84 m3 katalis R-67-R dalam bentuk ring, dengan diameter 16 / 8 mm dan tinggi 16 mm. Kedua katalis ini berbasis NiO. Reaksi steam reforming dari hidrokarbon dapat diuraikan sebagai berikut :C n H m + 2 H 2 O C n 1 H m 2 + 3H 2 + CO2

CH 4 + H 2 O

CO + 3H 2

CO + H 2 O

CO 2 + H 2

Di seksi reforming ini, campuran steam MP (tekanan 38 kg/cm2 G, temperatur 375 oC, laju alir 73200 Nm3/jam) dan Process NG (laju alir 24900 Nm3/jam) dipanaskan terlebih dahulu sampai temperatur 527 oC di Process Gas and Steam Preheater (1-E-101), kemudian dilewatkan ke tube vertikal yang berisi katalis melalui manifold. Tube tube ini ditempatkan di dalam fire heater dalam Primary Reformer (1-H-101). Panas hasil pembakaran fuel NG ditransfer ke tube katalis secara radiasi dari dinding tube dan konveksi oleh fuel gas yang dihasilkan dari sejumlah burner. Untuk meyakinkan bahwa penyalaan fuel gas sempurna, maka harus dioperasikan dengan udara ekses (ekses 5 %). Gas proses (Process NG) meninggalkan Primary reformer (1-H101) pada temperatur 811 0C, dan tekanan 32 kg/cm2 G untuk kemudian menuju Secondary Reformer (1-R-102). Kandungan hidrokarbon (methan) setelah keluar Primary reformer (1-H-101) ini 10,4 % mol (basis kering).JURUSAN TEKNIK KIMIA FT UNIVERSITAS DIPONEGORO

3


Primary Reformer (1-H-101) dipanaskan dengan pembakaran Fuel NG dengan campuran purge gas, flash gas, dan fuel gas dari seksi sintesa. Fuel NG dipanaskan sampai 90o

C di Fuel NG Preheater (1-E-110) kemudian

diumpankan ke burner. Sedangkan campuran purge gas, flash gas, dan fuel gas dipanaskan sampai 50 oC di Fuel Gas Preheater (1-E-107). Flue gas keluar dari Radian Section dengan suhu 1020 oC dan panasnya dimanfaatkan di convection section yang terdiri dari : 1. Process Gas and Steam Preheater (1-E-101) 2. Process Air Preheater (1-E-102 A/B) 3. HP Steam Superheater (1-E-103) 4. Process Natural Gas Preheater (1-E-104 A/B) 5. HP BFW Preheater (1-E-105) 6. LP BFW Preheater (1-E-106) 2. Secondary Reformer (1-R-102) Secondary reformer berguna untuk menyempurnakan reaksi steam reforming di Primary Reformer dan memasukkan udara sebagai sumber N2 pada pembuatan amonia, dengan panas reaksi diambil dari reaksi oksidasi H2 dengan udara. Secondary Reformer (1-R-102) berisi 26 m3 katalis type RKS-2 berbasis NiO dengan tinggi bed 2,8 m. Katalis berbentuk ring dengan ukuran diameter 19 / 9 mm dengan tinggi 19 mm. Reaksi yang terjadi pada Secondary Reformer adalah : -QCH 4 + 2 H 2 O CO2 + 4H 2


3


+Q1 H 2O H 2 + O2 2

Di

dalam

Secondary

Reformer

(1-R-102),

pembakaran

akan

mengakibatkan temperatur yang tinggi di bed katalis bagian atas. Reaksi reforming methan akan menurunkan temperatur sepanjang katalis. Pada Secondary Reformer (1-R-102), sebagian gas H2 bereaksi dengan udara. Sebelum bereaksi dengan H2 di Secondary Reformer (1-R-102), udara ini terlebih dahulu dikompresi dengan Process Air Compressor (1-K-402) sampai tekanan 33 kg/cm2 (temperatur 126 oC) kemudian dipanaskan di dalam Process Air Preheater (1-E-102 A/B) di convection section dari Primary Reformer (1-H-101). Di 1-E-102 B, udara dipanaskan sampai 300 oC dan selanjutnya dipanaskan di 1-E-102 A sampai temperatur 550 oC (tekanan 32 kg/cm2 G). Reaksi antara H2 dan udara ini berlangsung pada ruang kosong bagian atas dari Secondary Reformer (1-R-102). Reaksi pembakaran sebagian gas H2 ini akan mengakibatkan adanya kenaikan temperatur. Dari ruang kosong ini gas melewati bed katalis Secondary Reformer (1-R-102), dimana reaksi reforming disempurnakan yang secara simultan akan mendinginkan gas proses. Temperatur outlet dari Secondary Reformer (1-R-102) ini sekitar 1000 0C, dengan kandungan methan 0,26 % mol (basis kering). Selain itu juga, gas outlet dari seksi reforming ini mengandung sekitar 14 % mol CO dan 8 % mol CO2. Temperatur gas keluar Secondary reformer masih tinggi sekitar 1000C dan tekanan 31,5 kg/cm2 G sehingga dimanfaatkan untuk membangkitkan steam HP. Gas outlet dari Secondary Reformer didinginkan di No. 1 HP WHR


3


(1-E-108) sampai temperatur sekitar 530 oC. Pendinginan gas dilanjutkan di HP Steam Presuperheater (1-E-109) sampai temperatur 360 oC. Setelah keluar dari seksi reforming, Gas Process selanjutnya masuk ke Seksi Pemurnian Gas (konversi CO, CO2 removal, dan Methanasi). 2.2.3. Seksi Pemurnian Gas Tujuan adanya seksi pemurnian gas adalah untuk memurnikan gas sintesa keluaran reforming sehingga mengandung H2 dan N2 dalam perbandingan 3 : 1 dan disamping itu hanya mengandung gas inert seperti methane dan argon dalam konsentrasi serendah mungkin. Gas keluar dari reforming mempunyai komposisi sebagai berikut (dalam % volume basis kering) :

Senyawa Hydrogen (H2) Carbon Monoxide (CO) Carbon Dioxide (CO2) Nitrogen (N2) Argon (Ar) Methane (CH4)

Komposis Kisaran (%) 55.04 13.97 8.01 22.39 0.33 0.26

CO dikonversikan dalam 2 konverter shift, High Temperature Shift Converter / HTS (1-R-201) dan Low Temperature Shift Converter / LTS (1-R202). Reaksinya adalah sebagai berikut :CO + H 2 O CO2 + H 2 + Panas


1


Setelah bereaksi, kandungan CO dalam gas 0,3 % vol. Sebagian dari CO setelah bereaksi akan menaikkan jumlah H2 , yang terbentuk bersamaan dengan terbentuknya CO2 yang dengan mudah dapat dipisahkan. Setelah gas didinginkan dan sebagian besar air dalam gas terkondensasi, CO2 dipisahkan di Seksi CO2 Removal sampai kandungan CO2 kurang dari 0,1 % mol (basis kering). Meskipun CO dan CO2 yang tersisa sedikit, namun gas ini merupakan racun bagi katalis sintesa ammonia. Oleh karena itu, konsentrasi dari CO dan CO2 tersebut diturunkan sampai hanya beberapa ppm. Hal ini dilakukan dalam Methanator (1-R-301), dimana reaksi yang terjadi merupakan reaksi kebalikan dari reforming. Reaksinya adalah sebagai berikut :CO + 3H 2 CH 4 + H 2 O + Panas

CO2 + 4H 2

CH 4 + 2 H 2 O + Panas

Gas yang mengandung sedikit CO maupun CO2 yang keluar dari Methanator (1R-301), siap masuk ke seksi sintesa. Seksi pemurnian gas terdiri dari seksi konversi shift ( HTS dan LTS converter), Absorpsi CO2 (CO2 removal), dan Methanasi (Methanator). Untuk lebih jelasnya adalah sebagai berikut : 1. Seksi Konversi Shift CO Konversi CO adalah proses yang berguna untuk menghilangkan atau mengurangi gas CO yang merupakan racun bagi katalis konverter sintesa amonia. Gas CO sulit untuk dipisahkan sehingga senyawa ini dikonversikan menjadi CO2 dalam 2 konverter shift yaitu High Temperature Shift (HTS) dan Low Temperature Shift (LTS).JURUSAN TEKNIK KIMIA FT UNIVERSITAS DIPONEGORO

2


Reaksi shift yang terjadi di konverter shift 1-R-201 dan 1-R-202 adalah sebagai berikut :CO + H 2 O CO 2 + H 2 + Panas

Reaksi akan terjadi karena adanya kontak dengan katalis. Kesetimbangan akan semakin baik apabila temperatur lebih rendah dan kandungan air lebih banyak, sementara temperatur yang tinggi akan mempercepat reaksi. Reaksi akan menghasilkan kenaikan temperatur sehingga apabila panas tidak segera diambil sebelum konversi berakhir, kesetimbangan yang tidak diharapkan akan terjadi, oleh karena itu konversi dilakukan dalam dua tahap. Tahap pertama dilakukan di HTS Converter (1-R-201) yang berisi 55 m3 katalis SK-12 dengan material dasar Fe2O3. Kandungan CO dalam gas diturunkan dari 14 % ke 3,21 % volume ( basis kering). Sebagian besar reaksi terjadi di HTS Converter ini, sehingga menyebabkan temperatur naik sekitar 73o

C, temperatur outlet sekitar 433 oC. Gas proses keluar dari HTS Converter

dimanfaatkan panasnya di Methanator Trim Heater (1-E-203), No.2 HP WHB (1-E-201) yang membangkitkan HP steam di Shell side 1-E-201, dan akhirnya gas didinginkan di No.2 HP BFW Preheater (1-E-202) sampai 210 oC dan tekanan 29,9 kg/cm2 G. Setelah gas didinginkan, kemudian masuk ke LTS Converter. LTS Converter (1-R-202) terdiri dari bagian upper dan lower. Bagian upper berisi 6 m3 katalis LSK yang berbasis ZnO dan Cr2O3, serta 14 m3 katalis LK-801 yang berbasis CuO. Bagian lower berisi 55 m3 katalis yang berbasis CuO. Kandungan CO keluar LTS akan turun sampai sekitar 0,32 % mol (basis kering).JURUSAN TEKNIK KIMIA FT UNIVERSITAS DIPONEGORO

4


Proses gas keluar dari LTS dengan suhu 231 oC dan tekanan 29,6 kg/cm2 G didinginkan di No.1 HP BFW Preheater (1-E-209) sampai 164 oC. Panas dimanfaatkan lagi di LP Steam Generator (1-E-204) sehingga temperatur turun sampai 153 oC. Produk LP Steam dikirim ke Regenerator (1-C-302) melalui Steam Ejector (1-J-301/304) untuk mengekstraksi steam dari Flash drum (1-V301). Pendinginan dilanjutkan di HPC Reboiler (1-E-301) sampai temperatur 133 oC. Proses gas selanjutnya dimasukkan di No.1 Process Condensate Separator (1-S-201) untuk dipisahkan kondensatnya. Gas didinginkan lagi di No.2 Feed BFW Preheater (1-E-206) dimana kandungan panas dimanfaatkan untuk memanaskan air demin yang akan dikirim ke Deaerator (1-V-201). Gas dimasukkan ke No.2 Process Condensate Separator (1-S-202). Kondensat yang terpisahkan di 1-S-201 dan 1-S-202 dikirim ke Proces Condensate Degasifier (1-C-601) lewat Condensate Water Preheater (1-E-602) untuk dimanfaatkan kembali sebagai umpan air demin. Sedangkan shift gasnya menuju ke CO2 removal pada temperatur 100 oC dan tekanan 28,3 kg/cm2 G. 2. Seksi CO2 Removal Proses ini berfungsi untuk mengambil gas CO2 yang terbentuk dari proses reforming sebagai produk samping yang dibutuhkan pada pembuatan urea, sehingga Syntesa Gas H2 dan N2 sesedikit mungkin kandungan CO2nya. Proses ini memakai HPC (larutan K2CO3) untuk mengAbsorpsi campuran gas. Setelah CO diubah menjadi CO2 di seksi konversi shift sampai kandungan CO sekitar 0,32 % mol, selanjutnya CO2 tersebut diturunkan kandungannya sampai 0,1 % mol (basis kering) dengan cara Absorpsi menggunakan larutan Benfield / K2CO3. Larutan benfield mengandung sekitarJURUSAN TEKNIK KIMIA FT UNIVERSITAS DIPONEGORO

6


29,13 % berat K2CO3, DEA sekitar 2,91 % berat sebagai aktivator, dan Vanadium Okside (V2O5) fungsinya sebagai inhibitor korosi dengan konsetrasi sekitar 0,7 % berat. Bentuk dari kolom adalah single stage regenerator dan split type absorber. Di absorber (1-C-301), penyerapan dilakukan selama 2 tahap. Absorpsi di bagian bawah dilakukan dengan larutan karbonat dengan temperatur 115 oC, sedangkan untuk penyerapan selanjutnya dilakukan di bagian atas absorber dengan larutan karbonat bertemperatur 70 oC. Tujuan tahapan ini adalah untuk meningkatkan penyerapan CO2. Absorber (1-C-301) adalah kolom yang berisi sloted ring M-MAK ring yang tersusun dalam 3 bed. Material dari M-MAK ring adalah karbon steel. Gas CO2 dipisahkan dari gas process menurut reaksi sebagai berikut :CO2 + K 2 CO3 + H 2 O 2KHCO 3

Gas sintesa yang mengandung 16 18 % berat CO2 diumpankan dari bawah menara sedangkan larutan karbonat (Benfield) 75 % diumpankan dari tengah menara dan 25 % dari puncak menara. Shift gas mengalir ke atas melewati packing, sehingga dapat kontak langsung dengan larutan penyerap (HPC Lean Solution) yang dispray ke bawah. Gas keluar dari bagian atas absorber menuju ke Mist Separator (1-S-302). Washed gas keluar dari mist separator mengandung 0,1 % mol CO2 (basis kering). Washed gas selanjutnya dipanaskan di Methanator Heat Exchanger (1-E-306) dan di Methanator Trim Heater (1-E-203), hingga temperatur 320 oC. Larutan karbonat yang menyerap CO2 dari absorber disebut dengan rich solution yang untuk kemudian diregenerasi di dalam Regenerator (1-C-302).JURUSAN TEKNIK KIMIA FT UNIVERSITAS DIPONEGORO

7


Menara regenerator terdiri dari 4 bed M-PAK Ring yang masing masing bed mempunyai tinggi 9150 mm dengan diameter 3960 mm dan total berisi sekitar 450,8 m3. Material dari M-PAK Ring adalah Carbon Steel. Di bagian atas regenerator dipasang demister dengan bahan M-PAK Ring setebal 610 mm. Rich solution dialirkan melalui bagian atas regenerator dimana tekanan diturunkan dan sebagian dari CO2 terlepas. Sisa CO2 dilepas dari larutan yang dialirkan ke bawah dalam regenerator yang berlawanan arah dengan aliran steam. Setelah melalui regenerator, larutan HPC / Benfield dialirkan ke Flash Drum (1-V-301) dimana penambahan steam untuk regenerator diperoleh dengan jalan flashing solution panas pada tekanan yang lebih rendah daripada tekanan di regenerator. Flash Drum (1-V-301) mempunyai 4 ruangan yang masing masing ruangan divakumkan oleh ejektor (1-J-301 / 304) dengan memakai steam regenerasi sebagai penggeraknya. Tekanan pada ruang pertama yaitu 0,92 kg/cm2 G, lebih rendah daripada tekanan di regenerator dan tekanan ruang ke empat mempunyai tekanan yang paling rendah yaitu 0,46 kg/cm2 G. Flash steam dari setiap ruangan dihisap oleh ejektor 1-J-301 sampai 1-J-304 dan dikembalikan ke bagian bawah dari regenerator besamaan dengan exhaust steam sebagai pemanas regenerasi. Larutan yang telah diregenerasi dan diflash, dipompa dengan HPC Solution Circulation Pump (1-P-301A/B) ke Absorber (1-C-301). Setelah distripping, gas CO2 meninggalkan bagian atas regenerator lalu didinginkan sampai 96 oC di No.1 Feed BFW Preheater (1-E-304) dan kondensat terakumulasi di 1-E-304. Kondensat tersebut dipompa dengan Hot


8


Condensate Pump (1-P-304 A/B). Sebagian kondensat masuk ke LP Steam Generator (1-E-204) dan sisanya dikembalikan ke HPC Reboiler (1-E-301). Gas CO2 dari 1-E-304 didinginkan lagi sampai 40 oC dengan sea water di CO2 Cooler (1-E-305) dan kondensatnya dipisahkan di CO2 Separator (1-S301). Gas CO2 hasil pemisahan dikirim ke Unit Urea pada kondisi temperatur 40 oC dan tekanan 0,8 kg/cm2 G. Setelah keluar dari CO2 removal, gas sintesa masih mengandung 0,32 % mol CO dan 0,1 % mol CO2 yang harus dikurangi lagi kadarnya. Pengurangan kadar ini dilakukan di Methanator (1-R-201) hingga kadarnya mencapai maksimal 10 ppm. 3. Methanasi Metanasi bertujuan mengkonversi gas CO dan CO2 sisa menjadi metana. Hal ini dilakukan karena CO dan CO2 merupakan racun bagi katalis di Ammonia Converter (1-R-501). Gas proses setelah dipisahkan kondensatnya dan dipanaskan di methanator heat exchanger dan methanator trim heater, masuk ke Methanator (1-R-301) pada temperatur 320 oC dan tekanan 27,9 kg/cm2 G. Reaksi metanasi bersifat eksotermis. Dalam methanator terjadi reaksi kebalikan dari reaksi reforming. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :CO + 3H 2 CH 4 + H 2 O + Panas

CO2 + 4H 2

CH 4 + 2 H 2 O + Panas

Methanator berisi 13,5 m3 katalis PK-5 berbasis NiO dalam single bed dengan tinggi 2,75 m. Karena reaksi terjadi pada temperatur yang jauh lebihJURUSAN TEKNIK KIMIA FT UNIVERSITAS DIPONEGORO

9


rendah dari temperatur reaksi di reformer, katalis harus mempunyai keaktifan yang tinggi pada temperatur rendah. Gas outlet methanator pada temperatur 352 C dan tekanan 27,6 kg/cm2 G, dimanfaatkan panasnya untuk memanaskan washed gas inlet metanator sampai temperaturnya 102 C dan selanjutnya didinginkan lagi di Final Cooler (1-E-307) sampai temperatur 40 C sebelum dikirim ke bagian kompresi gas pada tekanan 27 kg/cm2 G 2.2.4. Seksi Sintesa Ammonia Reaksi pembentukan ammonia merupakan reaksi kesetimbangan dan eksotermis dengan katalis Fe2O3 sehingga reaksi harus dijaga sesuai dengan kondisi operasi di reaktor. Gas sintesa dari metanator dikompresi hingga mencapai tekanan loop sintesa yaitu 127 kg/cm2 G dan temperatur 98,5 oC oleh Syn. Gas / Recycle Gas Compressor (1-K-403 / 404). Gas make up dari kompresor didinginkan di After Cooler (1-E-433) hingga temperatur 41 oC dan di Make Up Gas Chiller (1-E-434) hingga temperatur 18 oC. Air yang terkandung di dalam gas make up dipisahkan di Make Up Gas Separator (1-S-434) sebelum gas tersebut dimasukkan ke loop sintesa di antara 2nd Cold HE (1-E-507) dan 2nd Ammonia Chiller (1-E-508) dimana gas tersebut bercampur dengan gas sintesa dan ammonia cair. Di 2nd Ammonia Chiller (1-E-508) terjadi kondensasi ammonia. Ammonia cair dipisahkan di Ammonia Separator (1-S-501) yang dilengkapi dengan dua inter changeable level control valve LV-503 A/B dan juga high serta low level alarm untuk mencegah terjadinya liquid carry over ke syn gas kompresor (high level) dan gas lolos melalui liquid let down system (low level). Gas yang tidak terkondensasi digunakan sebagai pendingin pada 2nd Cold HE (1E-507) dan 1st Cold HE (1-E-505), hingga temperatur inlet kompresor 1-E-404JURUSAN TEKNIK KIMIA FT UNIVERSITAS DIPONEGORO

10


sekitar 36 oC dan tekanan 125 kg/cm2 G. Gas outlet kompresor 1-E-404 dengan tekanan 134 kg/cm2 G dan temperatur 44 oC, dipanaskan di Hot Heat Exchanger (1-E-503) dengan gas keluar dari Converter sebagai media pemanas. Gas masuk ke converter pada temperatur 272 oC dan tekanan 133 kg/cm2 G. Ammonia Converter (1-R-501) adalah dari jenis radial flow seri 200 dari Topsoe A/S, Denmark. Gas keluar ammonia converter (tekanan 130 kg/cm2 G dan temperatur 439 oC) dimanfaatkan untuk memanaskan HP BW di Syn Loop WHB (1-E-501) sampai temperatur 340 oC, HP BFW di Syn Loop BFW Preheater (1-E502) sampai temperatur 300 oC, dan recycle gas di Hot Heat Exchanger (1-E-503) sampai temperatur 64 oC. Selanjutnya pendinginan dilakukan di Water Cooler (1E-504) hingga temperatur 40 oC, 1st Cold HE (1-E-505) hingga temperatur 30 oC, 1st Ammonia Chiller (1-E-506) hingga temperatur 18 oC, 2nd Cold HE (1-E-507) hingga temperatur 10 oC, dan di 2nd Ammonia Chiller (1-E-508) hingga temperatur -5 oC. Setelah 1-E-507 gas make up ditambahkan sehingga loop tertutup. Untuk menghindari terjadinya akumulasi gas inert seperti argon dan methane di loop sintesa, maka sebagian gas di purge pada line menuju 1-E-508 sebelum make-up gas masuk. Purge gas didinginkan dan dipisahkan dari ammonia cair di Purge Gas Chiller (1-E-512). Setelah gas yang tidak terkondensasi dipisahkan, purge gas dipanaskan di Fuel Purge Gas Heater (1-E-514) secara counter current dengan purge gas dari loop sintesa dan dialirkan ke HRU. Ammonia yang terkondensasi di 1-E-512 dikembalikan ke Ammonia Separator (1-S-501). Ammonia cair dari ammonia separator diturunkan tekanannya ke 17,2 kg/cm2 G oleh Let Down Valve (LV-503 A/B). Gas yang terlepas karena adanyaJURUSAN TEKNIK KIMIA FT UNIVERSITAS DIPONEGORO

2


penurunan tekanan, dipisahkan di Let Down Vessel (1-S-502). Gas hasil letdown dari let down vessel bercampur dengan gas inert dari Inert Gas Chiller (1-E-509) dan didinginkan di Flash Gas Chiller (1-E-513) untuk mengkondensasikan sebagian besar ammonia dalam gas. Ammonia yang terkondensasi dipisahkan di Inert Gas KO Drum (1-S-504) dan dikembalikan lagi ke Let Down Vessel (1-S502). Flash gas dari inert gas KO drum dikirim ke HRU atau ke Fuel Gas Preheater (1-E-107) untuk firing di Primary Reformer. Apabila ammonia dikirim ke storage, maka dialirkan dari let down vessel ke Flash Vessel (1-S-503) yang dengan Ammonia Pump for Storage (1-P-501 A/B) dialirkan ke storage pada tekanan 9 kg/cm2 G dan temperatur -33 oC. Uap ammonia yang terlepas karena penurunan tekanan di flash vessel mengalir ke suction Refrigeration Ammonia Compressor (1-K-405). Apabila ammonia dikirim ke unit urea, maka ammonia dialirkan dari letdown vessel ke 1st Ammonia Chiller (1-E-506). Ammonia produk yang akan dikirim ke unit urea melewati level control dan kelebihan produk ammonia akan dikirim ke storage. 2.2.5. Seksi Refrigerasi dan Let Down Tujuan dari tahap refrigerasi adalah untuk menghasilkan ammonia cair pada temperatur 33 C dan tekanan 9 kg/cm2 G untuk dikirim ke storage, dan untuk umpan urea pada temperatur 36 C dan tekanan 25 kg/cm2 G serta digunakan untuk menyuplai pendingin di chiler chiler ammonia. Sirkuit refrigerasi terdiri atas Ammonia Refrigerant Compressor (1-K-405), Ammonia Condenser (1-E-510 A/B), Ammonia Accumulator (1-V-501), Refrigeration Ammonia Cooler (1-E-511) dan Chiller chiller (1-E-434, 1-E-506, 1-E-508, 1-E-509, 1-E-512, dan 1-E-513).


3


Ammonia cair masuk ke 1st Ammonia Chiller (1-E-506) yang berhubungan dengan Make up Gas Chiller (1-E-434) di bagian shell side. Uap ammonia dari 1E-506 dan 1-E-434 masuk ke 3rd stage Refrigeration Ammonia Compressor (1-K405) sedang sebagian ammonia cair masuk ke 2nd Ammonia Chiller (1-E-508). Sebagian besar uap ammonia dari 1-E-508 masuk ke 2 nd stage Refrigeration Ammonia Compressor (1-K-405). Ammonia dikompresi di 1-K-405 sampai 18 kg/cm2 G dan dikondensasikan di Ammonia Condenser (1-E-510 A/B) yang kemudian ditampung di Ammonia Accumulator (1-V-501). Produk ammonia didinginkan di Refrigeration Ammonia Cooler (1-E-511) dan dikirim ke unit urea melalui Ammonia Pump (1-P-502 A/B) dengan tekanan 25 kg/cm2 G dan temperatur 36 oC. Untuk mencegah terakumulasinya gas inert dalam loop refrigerasi, maka gas dipurge dari 1-E-510 A/B dan 1-V-501. Gas inert didinginkan di Inert Gas Chiller (1-E-509). Cairan hasil kondensasi dipisahkan di Inert Gas Chiller KO Drum (1S-505) yang dialirkan ke Let Down Vessel (1-S-502). Gas inert yang tidak terkondensasi bersama dengan flash gas dari 1-S-502 dikirim ke Flash Gas Chiller (1-E-513), dikondensasikan pada temperatur -25 oC, dan dipisahkan di Inert Gas KO Drum (1-S-504). Cairan ammonia dikembalikan ke 1-S-502. Uap ammonia dari Purge Gas Chiller (1-E-512) dan Flash Gas Chiller (1-E513) dikirim ke Flash Vessel (1-S-503). Uap ammonianya masuk ke 1st stage 1-K405 dan bercampur dengan uap ammonia dari 1-E-508 di 2nd stage 1-K-405, terakhir bercampur dengan uap ammonia dari 1-E-506, 1-E-509, dan 1-E-434 di 3rd stage 1-K-405.


3


Untuk menghindari terakumulasinya air dalam loop refrigerasi, sejumlah ammonia cair dari 1-E-508 dikeluarkan melalui pompa 1-P-502 A/B ke unit urea atau storage.

BAB III UNIT UREA


5


3.1. Konsep Proses 3.1.1. Dasar Reaksi Proses pembuatan urea didasarkan pada reaksi penguraian ammonium karbamat. Ammonium karbamat dibuat dari ammonia (NH3) dan karbon dioksida (CO2) menurut reaksi berikut : H = -28,5 kkal/mol2 NH 3 + CO 2 NH 2 COONH 4

(1)

Reaksi ini merupakan reaksi eksotermis yang berlangsung cepat (mengeluarkan panas dan kesetimbangan karbamat cepat tercapai). Reaksi penguraian ammonium karbamat bersifat sedikit endotermis (membutuhkan panas) dan berlangsung lebih lambat. H = 3 6 kkal/molNH 2 COONH 4 NH 2 CONH 2 + H 2 O

(2)

Panas yang dibutuhkan reaksi (2) dapat dipenuhi dari sebagian panas yang dihasilkan reaksi (1). 3.1.2. Kondisi Operasi Reaksi pembentukan urea, disebut juga reaksi penarikan air (dehidrasi), hanya berlangsung pada fasa cair. Reaksi ini tidak berlangsung dengan sempurna (40 60 % saja) sehingga harus diikuti dengan pemisahan zat zat yang tak / belum bereaksi. Tekanan reaksi yang tinggi menjamin agar sistem tetap dalam fase cair. Kondisi proses (suhu, tekanan, perbandingan mol) ditentukan oleh sifat sifat campuran empat komponen yang terdiri dari ammonia, karbon dioksida, air dan urea, dan juga oleh adanya zat zat inert (yang tidak ikut bereaksi). Pada proses Stamicarbon yang dipakai di pupuk Kaltim mengunakan kondisi operasi sebagai berikut :JURUSAN TEKNIK KIMIA FT UNIVERSITAS DIPONEGORO

1


Tekanan Suhu Ratio N/C Ratio NH3/CO2

143 kg/cm2 G 183 oC 2,9 3 3 3,7

Hasil reaksi akan berupa campuran yang terdiri dari urea, karbamat, air, kelebihan ammonia, karbon dioksida, dan zat-zat yang tak bereaksi (inert) yang terbawa bersama bahan baku. Terhadap hasil reaksi ini selanjutnya dilakukan proses-proses pemisahan dan pemulihan (recovery) zat zat yang masih dapat dipakai. 3.1.3. Tahapan Proses Unit Urea Kaltim-3 memakai Proses Total Recycle CO2 Stripping dari Stamicarbon BV Geleen Holland, dengan kapasitas pabrik 1725 ton/hari. Uraian proses unit urea ini dibagi dalam beberapa tahap yaitu : 1. Persiapan bahan baku 2. Sintesis 3. Resirkulasi 4. Evaporasi 5. Finishing dan Prilling 6. Desorpsi dan Hidrolisis (Pengolahan air buangan) 7. Steam system

3.2. Langkah Proses 3.2.1. Persiapan Bahan Baku Peralatan utama yang dipakai pada tahap ini, antara lain : 1. CO2 Knock Out (KO) Drum (2-S-101)JURUSAN TEKNIK KIMIA FT UNIVERSITAS DIPONEGORO

3


Fungsi : Melindungi CO2 Compressor terhadap cairan yang terbawa dari unit Ammonia atau kondensat dari saluran perpipaan yang dilaluinya. 2. CO2 Compressor (2-K-102) Fungsi : Menaikkan tekanan CO2 sampai 145 kg/cm2 G sebelum diumpankan ke HP Stripper. 3. H2 Converter (2-R-101) Fungsi : Menurunkan atau menghilangkan kandungan H2 dan bahan-bahan yang mudah terbakar lainnya di dalam gas umpan CO2. 4. HP Ammonia Pump (2-P-102 A/B) Fungsi : Menaikkan tekanan ammonia sampai 162 kg/cm2 G

Gas CO2 pada temperatur 40 C dan tekanan 0,7 kg/cm2 G dari battery limit mengalir melalui CO2 Knock Out Drum menuju ke suction CO2 Compressor. Kemurnian CO2 yang diharapkan 99,3 % (volume), dengan kandungan hidrogen 0,58 % (volume). Sebelum gas CO2 melalui KO Drum, terlebih dahulu diinjeksikan udara ke dalam aliran gas CO2 tersebut sebanyak 1272,5 Nm3/jam atau kira-kira 1605 kg/jam, dengan maksud untuk memasukkan oksigen ke dalam sistem untuk mengikat hidrogen di H2 Converter dan sebagian lagi diperlukan untuk passivasi atau melindungi material peralatan sintesis dari korosi. Suplai udara ini dilakukan dari kompresor udara di unit ammonia. Gas CO2 dikompresi sampai tekanan sekitar 145 kg/cm2 G di dalam CO2 Compressor yaitu Centrifugal Multi Stage Compressor yang dilengkapi dengan intercooler intercooler. Kompresor ini digerakkan oleh steam turbin, speed turbin atau kompresor diatur oleh woodward governor sesuai dengan flow padaJURUSAN TEKNIK KIMIA FT UNIVERSITAS DIPONEGORO

3


discharge kompresor yang dikehendaki (sesuai dengan rate pabrik). Tekanan suction dikontrol secara otomatis oleh kontrol valve yang bercabang dengan line vent CO2 yang ada di unit ammonia. Untuk menghindari kemungkinan terjadinya ledakan dalam operasi scrubbing di dalam HP Scrubber, maka dilakukan penghilangan / penurunan kandungan hidrogen dan bahan-bahan yang mudah terbakar lainnya di dalam gas umpan CO2 dengan menggunakan H2 Converter. Pada tekanan discharge CO2 Compressor, aliran CO2 dilewatkan ke H2 Converter yang berisi katalis platina (Pt) dengan penyangga Al2O3. Di dalam reaktor ini hidrogen dan bahan bahan yang mudah terbakar yang terkandung dalam gas CO2 akan bereaksi secara katalitik dengan oksigen membentuk uap air dan gas CO2. Reaksi yang terjadi adalah eksotermis sehingga aliran gas CO2 yang keluar dari reaktor ini temperaturnya naik. Besarnya kenaikan temperatur ini tergantung dari kandungan hidrogen di dalam umpan gas CO2. Kandungan hidrogen di dalam umpan gas CO2 setelah melewati reaktor ini diharapkan kurang dari 100 ppm. Sebelum umpan gas CO2 dimasukkan ke seksi synthesis, terlebih dahulu didinginkan hinggga temperatur 145 oC di dalam CO2 Cooler. Ammonia cair dari battery limit dengan tekanan 24,9 kg/cm2 G dan temperatur 36 oC dialirkan ke HP Ammonia Pump untuk menaikkan tekanannya sampai 162 kg/cm2 G. Sebelum masuk ke seksi synthesis, umpan ammonia ini dipanaskan hingga 80,4 oC dengan memanfaatkan panas dari proses kondensat sebelum dibuang ke sewer (seksi pengolahan air buangan).


4


Ammonia yang telah dipanasi ini selanjutnya dialirkan ke seksi synthesis (HP Carbamate Condensor) melalui HP Ejector, sekaligus menghisap dan membawa larutan carbamate dari HP Scrubber. Ammonia dan carbamate tersebut selanjutnya bersama - sama masuk HP Carbamate Condensor (HPCC). 3.2.2. Synthesis Peralatan utama yang dipakai pada tahap ini antara lain : 1. HP Carbamate Condensor (2-E-202) Fungsi : Mengkondensasikan gas menjadi carbamate sebelum diumpankan ke reaktor. 2. HP Stripper (2-E-201) Fungsi : Memisahkan reaktan - reaktan yang tidak terkonversi menjadi urea di dalam reaktor dan mengembalikannya ke seksi synthesa. 3. Reaktor (2-R-201) Fungsi : Mengubah carbamate menjadi urea. 4. HP Scrubber (2-E-203) Fungsi : Mengkondensasikan gas NH3 dan CO2 yang tidak terkonversi di dalam reaktor menjadi carbamate, kemudian dialirkan ke HPCC bersama-sama dengan umpan ammonia.

HP Carbamate Condenser, Reaktor dan HP Stripper bersama sama membentuk synthesis loop. Seksi synthesis ini bekerja pada tekanan yang sama. Urea dihasilkan dari reaksi ammonia cair dan gas CO2 menurut persamaan reaksi sebagai berikut : (1)2 NH 3 + CO 2 NH 2 COONH 4


5


(2)NH 2 COONH 4 NH 2 CONH 2 + H 2 O

Reaksi (1) berlangsung cepat dan eksotermis, sedangkan reaksi (2) berlangsung lambat dan endotermis. Variabel-variabel proses synthesis yang penting adalah : - Molar ratio NH3 / CO2 (fase gas) optimum pada outlet gas dari reaktor yang berkisar antara 3,0 3,7 atau ratio N / C (fase cair) optimum dari cairan di dalam reaktor yang berkisar antara 2,9 3,0. - Tekanan synthesis yang berkisar 141,7 kg/cm2 G. Pada kondisi yang demikian akan diperoleh : - Konversi CO2 menjadi urea di dalam reaktor antara 59 % - 60 %. - Efisiensi Stripping di dalam Stripper sekitar 85 %. Campuran umpan ammonia dan larutan carbamate dari HP Ejector bersamasama dengan campuran gas dari HP Stripper masuk ke bagian atas HP Carbamate Condenser (dari dua line yang berbeda). Di dalam HP Carbamate Condenser sebagian besar (80%) gas dikondensasikan membentuk carbamate, panas kondensasi yang dihasilkan dimanfaatkan untuk membangkitkan steam tekanan rendah (3,5 kg/cm2 G) di dalam LP Steam Drum. LP Steam Drum ini selanjutnya dipakai untuk proses di down stream seksi synthesis dan steam admission turbin. Derajat kondensasi dari ammonia dan CO2 yang membentuk carbamate di HP Carbamate Condenser diatur oleh tekanan steam yang dibangkitkan tersebut, sehingga hal ini juga berarti mengatur tekanan sintesa. Derajat kondensasi ini harus diatur agar gas-gas yang belum terkondensasi akan terkondensasi di dalam reaktor, sehingga cukup untuk menghasilkan panas di dalam reaktor yang diperlukan untuk reaksi pembentukan urea.JURUSAN TEKNIK KIMIA FT UNIVERSITAS DIPONEGORO

3


Campuran gas dan larutan dengan temperatur sekitar 168,4 oC keluar dari HP Carbamate Condenser menuju bagian bawah dari reaktor melalui dua line yang berbeda agar diperoleh keadaan yang stabil sehingga memperkecil pressure drop. Di dalam reaktor, sebagian gas dari HP Carbamate Condenser akan mengkondensasi membentuk carbamate, panas yang dihasilkan dimanfaatkan untuk reaksi pembentukan urea dan menaikkan temperatur campuran zat-zat yang ada di dalam reaktor. Pada kondisi synthesis yang optimum, produk yang meninggalkan Reaktor akan mempunyai temperatur maksimum. Pada tekanan sistem yang ada, temperatur ini berkisar 183 oC. Pada tekanan konstan, temperatur campuran zatzat yang ada akan naik sepanjang reaktor. Hal ini disebabkan karena reaksi pembentukan urea berlangsung pada temperatur didihnya, makin ke atas makin banyak reaksi pembentukan urea yang juga menghasilkan H2O (kandungan H2O naik) sehingga temperatur didih campuran zat-zat juga akan naik. Reaktor ini dilengkapi dengan 10 buah sieve tray dengan jumlah lubanglubang pada tiap tray makin ke atas makin sedikit dengan maksud untuk : - Memperoleh kontak yang intensif antara fase gas dan cair agar reaksi dapat berlangsung pada temperatur yang setinggi mungkin (plug flow yang baik). - Memperoleh waktu tinggal yang cukup untuk mencapai kesetimbangan urea yang hampir sempurna. Larutan yang meninggalkan Reaktor dengan temperatur 183o

C

mengandung urea, air, carbamate dan kelebihan ammonia dikirim ke HP Stripper. Di dalam HP Stripper reaktan-reaktan yang tidak terkonversi menjadi urea dipisahkan dari larutannya dan dikembalikan lagi ke seksi synthesa.


3


Stripper dirancang sebagai counter current film evaporator. Cairan atau larutan mengalir turun membasahi sepanjang dinding tube membentuk lapisan tipis atau film dan gas CO2 yang masuk dari bagian bawah stripper akan membawa carbamate yang telah diuraikan menjadi NH3 dan gas CO2 kembali ke HP Carbamate Condenser. Panas yang diperlukan untuk proses stripping (penguraian) carbamate ini disuplai oleh kondensasi HP Steam (Steam 20 kg/cm2 G). Fungsi dari gas CO2 di dalam proses stripping ini adalah : - Menurunkan tekanan parsial NH3 di dalam larutan dari reaktor, sehingga sebagian besar dari carbamate akan terurai (menaikkan tingkat penguraian carbamate). - Membawa reaktan yang tidak terkonversi kembali ke seksi synthesa. - Menurunkan temperatur larutan yang akan meninggalkan HP Stripper (dibagian bawah) sehingga mengurangi pembentukan biuret dan hidrolisis urea. - Sebagai gas carrier (pembawa) yang membawa O2 untuk passivasi peralatan di seksi synthesis. Larutan urea yang mengandung relatif kecil carbamate meninggalkan bagian bawah HP Stripper pada temperatur 165 oC menuju seksi resirkulasi. Sedangkan campuran gas keluar dari bagian atas HP Stripper pada temperatur 187 oC menuju HP Carbamate Condenser. Fase gas dari reaktor mengandung NH3 dan CO2 yang tidak terkonversi bersama-sama dengan inert mengalir ke HP Scrubber. Di dalam HP Scrubber, gas NH3 dan CO2 ini sebagian dikondensasikan dengan memakai sistem air pendingin yang disirkulasikan (panas kondensasi diambi l oleh air pendingin) melalui bagianJURUSAN TEKNIK KIMIA FT UNIVERSITAS DIPONEGORO

5


bawah evaporator tingkat I dan sebagian lagi diserap oleh larutan carbamate encer dari seksi resirkulasi. Larutan carbamate pada temperatur 165 oC dihisap oleh HP Ejector dan mengalir bersama-sama dengan umpan NH3 menuju HP Carbamate Condenser. Sedangkan gas inert dari HP Scrubber yang mengandung sedikit sekali NH3 dan CO2 divent ke atmosfer melalui inert vent.

3.2.3. Resirkulasi Peralatan utama yang dipakai pada tahap ini antara lain : 1. Rectifying Column (2-C-303) Fungsi : Memisahkan gas gas yang masih terikut dari larutan urea 2. Heater Resirkulasi (2-E-302) Fungsi : Menguraikan larutan carbamate menjadi CO2 dan NH3 dengan bantuan LP Steam. 3. Flash Tank (2-S-304) Fungsi : Memisahkan air dan NH3 dari larutan urea sebelum dialirkan ke urea solution tank. 4. LP Carbamate Condenser (2-E-303) Fungsi : Mengkondensasikan gas-gas dari rectifiying column menjadi carbamate yang selanjutnya dipompakan kembali ke HP Scrubber.

Larutan urea - carbamate (konsentrasi urea 59,5 %) keluar dari bagian bawah HP Stripper, diekspansikan sampai tekanan 3,2 kg/cm2 G sehingga sebagian carbamate akan terurai menjadi NH3 dan CO2. Panas penguraian ini


6


diambil dari larutan itu sendiri sehingga temperatur larutan akan turun dari 165 oC menjadi 119,7 oC. Campuran gas cairan ini kemudian dispraykan ke packed bed yang ada di bagian atas Rectifiying Column. Gas-gas yang terjadi akan dilepaskan keluar dari kolom, sedangkan cairannya mengalir ke bawah melalui packed bed menuju Heater Resirkulasi yang ada di bagian bawah Rectifiying Column. Di dalam heater ini, temperatur larutan akan dinaikkan sampai 138 oC oleh LP Steam, sehingga carbamate yang masih ada akan terurai lagi. Campuran larutan gas ini keluar dari heater menuju ke Separator Resirkulasi (2-S-303) dimana gas dan cairan akan dipisahkan. Larutan urea yang terjadi akan mengalir menuju ke bagian bawah separator resirkulasi menuju flash tank (2-S-304). Sedangkan gasnya (dengan temperatur 138 oC) mengalir ke atas melalui packed bed dan akan kontak dengan cairan yang relatif lebih dingin (119,7 oC) dari HP Stripper. Akibat dari kontak ini, uap air akan mengkondensasi kembali dan bersama-sama cairan dari atas akan mengalir turun lagi. Gas dengan sedikit kandungan air meninggalkan Rectifiying Column menuju LP Carbamate Condenser (bersama-sama dengan larutan dari Reflux Condenser serta proses kondensat dari tangki proses kondensat). Di dalam LP Carbamate Condenser, gas-gas dari Rectifiying Column dikondensasikan membentuk carbamate, panas kondensasi yang dihasilkan diserap oleh sirkulasi air pendingin. Larutan carbamate yang terbentuk pada temperatur 82,1 oC overflow menuju level tank LP Carbamate Condenser (2-V-301) dan selanjutnya dipompakan kembali ke seksi synthesa (HP Scrubber). Gas yang tidak terkondensasi sebelum divent di absorb di LP Absorber (2-C-305), sehingga


2


hampir semua gas akan diserap oleh proses kondensat di LP Absorber tersebut dan dikembalikan ke tangki proses kondensat (Ammonia Water Tank). Larutan dari Rectifiying Column diturunkan tekanannya dari 3,2 kg/cm2 G menjadi -0,635 kg/cm2 G di dalam flash tank, sehingga sejumlah besar air dan sedikit NH3 akan menguap. Uap air dan NH3 tersebut mengalir ke bagian atas flash tank menuju Condenser 1st Stage Evaporator. Sedangkan temperatur larutan turun dari 138 oC menjadi 87 oC dan konsentrasi urea akan naik menjadi 75 %. Dari flash tank ini larutan akan mengalir turun ke tangki larutan urea (Urea Solution Tank). 3.2.4. Evaporasi Peralatan yang digunakan pada tahap ini antara lain : 1. 1st Stage Evaporator (2-E-401 A/B) Fungsi : Menaikkan konsentrasi urea sampai 95 % pada temperatur 130 oC dan tekanan -0,693 kg/cm2 G. 2. 2nd Stage Evaporator (2-E-402) Fungsi : Menaikkan konsentrasi urea sampai 99,7 % pada temperatur 140 oC dan tekanan -0,99 kg/cm2 G.

Larutan urea dengan konsentrasi 75 % dari tangki larutan urea dipekatkan sampai konsentrasi 99,7 % di dalam dua tahap Evaporator. Dari tangki larutan urea, larutan urea dipompakan ke bagian bawah Evaporator tingkat I. Temperatur larutan urea dinaikkan sampai 97 oC oleh sirkulasi air pendingin dari HP Scrubber. Larutan ini selanjutnya dipanaskan lagi di bagian atas 1st Stage Evaporator dengan LP Steam sehingga temperatur larutan menjadi 130 oC dan tekanan -0,693 kg/cm2 G. Di dalam Separator 1st Stage Evaporator (2-S-401),JURUSAN TEKNIK KIMIA FT UNIVERSITAS DIPONEGORO

3


konsentrasi urea dinaikkan sampai 94 % dengan kondisi temperatur 130 oC dan tekanan -0,693 kg/cm2 G dimana cairan dan uap dipisahkan. Uapnya dikondensasikan di dalam Condenser 1st Stage Evaporator (2-E-702) sedangkan cairannya overflow ke 2nd Stage Evaporator. Pada 2nd Stage Evaporator, konsentrasi urea dinaikkan sampai 99,7 % dengan temperatur 140 oC dan tekanan -0,99 kg/cm2 G. Di dalam Separator 2nd Stage Evaporator, fase uap dan cair dipisahkan. Uapnya dengan Booster (2-J-703) dikirim ke 1st Condenser 2nd Stage Evaporator (2-E-703) untuk dikondensasikan dan dialirkan ke Proses Condensat Tank. Sedangkan urea melt dari 2nd Stage Evaporator dipompakan ke menara pembutir (Prilling Tower).

3.2.5. Prilling dan Finishing Peralatan utama dalam tahap ini, antara lain : 1. Prilling Tower (2-G-601) Fungsi : Mengubah urea melt dari evaporator menjadi urea prill. 2. Prilling Bucket (2-G-602) Fungsi : Mengalirkan urea melt ke bawah menara melalui lubang-lubang kecil dengan gaya centrifugal. 3. Scraper (2-B-604) Fungsi : Mengumpulkan urea prill di tengah menara pembutir dan dialirkan menuju Fluid Bed Cooler. 4. Fluid Bed Cooler (2-X-611) Fungsi : Mendinginkan urea prill sampai 50 oC dan dipisahkan dari debudebu urea yang ada dengan udara kering.JURUSAN TEKNIK KIMIA FT UNIVERSITAS DIPONEGORO

2


Urea melt dengan konsentrasi 99,7 % dan temperatur 140 oC dimasukkan ke Prilling Bucket. Prilling Bucket ini berbentuk kerucut dan berlubang - lubang kecil, berputar dengan kecepatan tertentu dan terletak di atas menara pembutir. Sekat sekat / kisi - kisi di bagian dalam bucket berhubungan dengan putaran bucket yang mengalirkan urea melt melalui lubang-lubang tersebut karena gaya sentrifugal. Dengan cara ini urea dengan bentuk droplet kecil-kecil didistribusikan secara merata ke seluruh penampang melintang dari menara. Droplet-droplet ini selama jatuh di dalam menara akan berkontak dengan debu-debu urea seeding yang dispraykan dari bagian bawah menara dan udara yang mengalir dari bagian bawah menara yang terbuka karena dihisap oleh 4 buah fan yang diletakkan di bagian atas menara. Akibatnya droplet-droplet itu akan mengeras dan membentuk prill yang homogen dan temperaturnya turun menjadi 60 oC. Di dasar Prilling Tower, urea prill ini discrap (dikumpulkan) dan dimasukkan di Fluid Bed Cooler (FBC) melalui parit di tengah-tengah lantai bawah Prilling Tower. Di dalam FBC ini urea prill didinginkan sampai 50 oC dan dipisahkan dari debu - debu urea yang ada dengan udara kering (temperatur sekitar 23 oC). Selanjutnya urea prill dikirim ke unit penyimpanan melalui Belt Conveyor. 3.2.6. Desorpsi dan Hidrolisis Peralatan yang digunakan dalam tahap ini antara lain : 1. NH3 Water Tank (2-T-703) Fungsi : Menampung semua proses kondensat dari Condenser - Condenser Evaporator yang masih mengandung NH3, CO2 dan urea. 2. Desorption Column I (2-C-801)


3


Fungsi : Menurunkan kandungan NH3 dengan jalan pengontakan antara kondensat dengan uap panas dari Desorber II sehingga temperatur naik sampai 137 oC dan tekanan 2,8 kg/cm2 G. 3. Desorption Column II (2-C-802) Fungsi : Memanaskan larutan dari Desorber I dengan pengontakkan dengan larutan dari hidroliser sehingga temperatur larutan hidroliser ini turun sampai 148 oC. 4. Hydrolizer (2-C-803) Fungsi : Memanaskan kondensat dari Desorber I dengan memakai larutan dari Hydrolizer sebagai pemanas sehingga temperaturnya naik sampai 180 oC. Semua proses kondensat dari Condenser - Condenser Evaporator yang mengandung NH3, CO2 dan urea dikumpulkan dan ditampung di dalam NH3 Water Tank. Sedangkan semua gas-gas yang divent dari beberapa tempat dicuci (diabsorb) di dalam LP Absorber untuk diambil sisa NH3 yang masih ada. NH3 Water Tank (tangki proses kondensat) dibagi menjadi 3 bagian yaitu 1 bagian yang besar dan 2 bagian yang kecil. Kondensat dari 1st Condenser 2nd Stage Evaporator dimasukkan ke bagian kecil yang pertama, karena kandungan ureanya tinggi maka kondensat ini dipakai sebagai umpan untuk LP Carbamate Condenser. Proses kondensat dari bagian kecil yang kedua dipompakan ke bagian atas Desorber I melalui Desorber Heat Exchanger (2-E-802) untuk menaikkan temperaturnya dari 59,4 oC menjadi sekitar 112,5 oC, dengan memakai larutan dari Desorber II sebagai pemanas. Di dalam desorber I, proses kondensat ini mengalir ke bawah melalui traytray sebanyak 15 buah dan berkontak dengan uap panas dari Desorber II yangJURUSAN TEKNIK KIMIA FT UNIVERSITAS DIPONEGORO

3


masuk dari bagian bawah. Akibat kontak tersebut, temperatur proses kondensat naik menjadi sekitar 137,4 oC dengan tekanan sekitar 2,8 kg/cm2 G sehingga kandungan NH3 nya akan turun. Dari bagian bawah Desorber I, cairan yang masih mengandung sejumlah NH3 dan urea dipompakan ke Hydrolizer melalui Hydrolizer Heat Exchanger (2E-803 A/B) untuk dinaikkan temperaturnya sampai sekitar 180 oC dengan memakai larutan dari Hydrolizer tersebut sebagai pemanas. Temperatur larutan di dalam Hydrolizer dinaikkan dengan memakai MP Steam (20 kg/cm2 G). Hydrolizer dilengkapi dengan 19 buah tray yang berlubang-lubang untuk memperoleh kontak yang baik antara proses kondensat dengan steam. Selama waktu tinggal lebih dari satu jam, urea akan terhidrolisa menjadi NH3 dan CO2 sehingga kandungan urea di dalam proses kondensat sebelum dibuang ke sewer akan turun. Dari bagian atas Hydrolizer, gas-gas yang dibebaskan akan mengalir ke Desorber I, sedangkan larutannya dari bagian bawah dipompakan ke bagian atas Desorber II melalui Hydrolizer Heat Exchanger untuk memanaskan larutan dari Desorber I seperti yang telah disebutkan diatas. Karena hal tersebut maka temperatur larutan Hydrolizer ini turun menjadi sekitar 148 oC. Di dalam Desorber II dengan 21 buah tray, larutan yang mengalir turun akan berkontak dengan LP Steam yang disuplai dari bagian bawah, sehingga NH3 yang ada akan distripping dan dibawa ke atas oleh steam tersebut. Air dari bagian Desorber II yang mengandung tidak lebih dari 5 ppm NH3 dan 5 ppm urea dengan temperatur 142,9 oC dikirim ke sewer (dalam pabrik ini ke sea water return) melalui Desorber Heat Exchanger (2-E-802), pemanas awal umpan NH3 dan pendingin air buangan, untuk menurunkan temperatur air tersebut menjadi sekitar 50 oC.JURUSAN TEKNIK KIMIA FT UNIVERSITAS DIPONEGORO

4


Gas-gas dari bagian atas Desorber I dikirim ke Reflux Condenser (2-E-804), untuk dikondensasikan. Larutan dari Reflux Condenser ini dikirim ke LP Carbamate Condenser. Gas-gas yang tidak terkondensasi di dalam Reflux Condenser dimasukkan ke LP Absorber. 3.2.7. Steam System Steam bertekanan tinggi (sekitar 80 kg/cm2) dari battery limit diekspansikan di dalam turbin penggerak kompresor CO2 sehingga tekanannya menjadi sekitar 25 kg/cm2 abs (maksimum). Setelah ekspansi ini, sejumlah besar uap diekstraksi dikirim ke pabrik urea untuk proses yang dikehendaki, sisanya diekspansikan di dalam turbin sampai 0,12 kg/cm2 abs (91,2 mmHg abs). Exhaust steam ini dikondensasikan dalam Surface Vacuum Condenser, kondensatnya dipompakan untuk dikirim kembali ke Raw Condensat Tank Utility. Steam ekstraksi dari turbin ini sebagian besar diekspansikan tekanannya menjadi 21 kg/cm2 abs dan dijenuhkan di dalam HP Steam Saturator, sisanya langsung dipakai di dalam Hydrolizer untuk make up MP Steam dan untuk keperluan Gas Chromatograph. Steam yang dijenuhkan pada tekanan 21 kg/cm2 abs di dalam HP Steam Saturator diatur langsung di dalam shell side HP Stripper dimana disini steam tersebut terkondensasi menjadi kondensat. Kondensat ini kembali lagi ke HP Steam Saturator yang juga berfungsi untuk menurunkan temperatur steam yang masuk. Pengontrol level untuk HP Steam Saturator melepaskan kondensat ke MP Steam Saturator dimana dijenuhkan pada tekanan 9 kg/cm2 abs. MP Steam ini dipakai di 2nd Stage Evaporator dan untuk tracing di seksi sintesa.


5


Kondensat dari MP Steam Saturator dilepaskan di bawah kontrol levelnya ke LP Steam Drum dari HP Carbamate Condenser yang berfungsi sebagai air umpan Boiler. Panas yang dihasilkan dari proses kondensasi di dalam HP Carbamate Condenser dipakai untuk membangkitkan steam saturated (jenuh) pada tekanan 4,5 kg/cm2 abs di dalam LP Steam Drum. LP Steam (tekanan 4,5 kg/cm2 abs) dipakai di dalam Heater Resirkulasi, 2nd Stage Evaporator, Desorber II, Ejector Ejector dan tracing-tracing di bagian bertekanan rendah. Kelebihannya diekspor ke battery limit sebagai admission steam turbin penggerak kompresor CO2. Kondensat-kondensat dari heater resirkulasi dan 1st Stage Evaporator

dikumpulkan di dalam BFW Collecting Drum dan dari sini dikembalikan ke LP Steam Drum.


3


BAB IV UNIT UTILITAS

Utilitas merupakan salah satu bagian dari Departemen Operasi Kaltim-3, yang berfungsi untuk menyediakan bahan penunjang proses pada pabrik Kaltim-3. Kesemua bahan penunjang disediakan oleh beberapa unit proses yaitu : 1. Unit Cooling Water 2. Unit Desalinasi 3. Unit Demineralisasi 4. Unit Power Generation 5. Unit Steam Generation 6. Unit Instrument Air dan Plant Air

4.1. Unit Cooling Water (Unit 1200) Unit ini meliputi sea water intake yang berfungsi untuk memanfaatkan air laut yang dilewatkan beberapa saringan yang sebagian besar untuk air pendingin proses (sekali lewat) dan lainnya untuk umpan desalinasi dan bahan proses klorinasi, klorinasi untuk menyediakan klorine (Natrium Hypochlorite), dan sweet cooling water merupakan air pendingin proses (aliran tertutup) denganJURUSAN TEKNIK KIMIA FT UNIVERSITAS DIPONEGORO

5


menggunakan make up air yang mengandung mineral sangat kecil (air demineralisasi).

4.1.1. Sea Water Intake Sumber utama air yang dipakai untuk kebutuhan di pabrik Kaltim-3 berasal dari air laut. Agar air ini dapat memenuhi kebutuhan yang diperlukan oleh pabrik, maka air ini harus ditreatment terlebih dahulu. Air laut masuk pada ujung sea water basin (12-T-101) mengalami penyaringan pertama di bar screen (12-X-101 A/B) untuk menyaring kotoran yang relatif besar. Bar screen dilengkapi dengan traversing trash rake (12-X-102) yang berfungsi untuk mengangkut kotoran kotoran yang tersangkut di bar screen. Penyaring berikutnya adalah Rotary Screen (12-X-103 A/B) yang merupakan saringan kawat yang berukuran kecil dan berputar untuk menyaring material yang kecil yang lolos dari bar screen. Kotoran kotoran yang tersangkut disemprot dengan air laut dari sea water header dan dibuang ke trash basket (12X-105). Unit ini dilengkapi dengan stop log (12-X-104 A/B) yang berfungsi untuk menahan aliran masuk ke sea water intake basin saat dilakukan pembersihan. Air laut kemudian dipompakan oleh pompa 12-P-101 A/B/C dengan kapasitas masing masing pompa adalah 10760 m3/jam, tekanan 4 kg/ cm2 G, power setiap pompa 1,5 MW, dan voltage setiap pompa 6,6 kV untuk selanjutnya dari sea water header didistribusikan ke masing masing pabrik. Pada normal operasi, pompa dijalankan dua unit dan satu unit stand by auto start.


2


Untuk menghilangkan / mengurangi dan pencegahan pertumbuhan adanya ganggang laut, karang, tumbuhan laut dan mikroorganisme, maka dilakukan injeksi kontinyu Natrium Hypochlorite di sea water intake basin dengan konsentrasi 1 ppm. Selama injeksi kontinyu ada beberapa mikroorganisme yang lama kelamaan kebal maka dilakukan juga injeksi secara shock dosing dengan konsentrasi 10 ppm di sea water header, yaitu setiap 12 jam sekali selama 30 menit atau saat larutan Natrium Hypochlorite yang dihasilkan pada tangki penampung mencapai ketinggian tertentu. 4.1.2. Unit Klorinasi Kebutuhan desinfektan hipoklorit dipenuhi melalui proses elektrolisa air laut. Prinsip dari elektrolisa adalah penguraian suatu senyawa karena adanya aliran elektron, yang dalam hal ini disuplai oleh suatu sumber arus listrik searah (DC). Ion ion klorida dari air laut akan mengalami oksidasi menjadi klorin, sedang air akan tereduksi menjadi ion hidroksil dan gas hidrogen. Dengan adanya ion hidroksil ini, klorin akan mengalami disproporsionasi menjadi ion klorida dan hipoklorit. Air laut masuk unit klorinasi dengan flow 26 m3/jam dialirkan ke sel elektrolisa (12-X-111 A/B) setelah sebelumnya disaring terlebih dahulu dalam sea water strainer (12-F-101 A/B) untuk mencegah kotoran masuk ke dalam cell bank. Kaltim-3 mempunyai 2 buah cell bank, tiap cell bank terdiri dari 10 buah cell yang disusun secara seri, dimana masing masing cell terdiri dari anoda dan katoda yang disusun paralel. Sumber arus DC disuplai dari travo dan rectifier yang dapat menyediakan arus maksimum 2880 Ampere dan tegangan 50 Volt. Reaksi yang terjadi pada proses khlorinasi adalah :JURUSAN TEKNIK KIMIA FT UNIVERSITAS DIPONEGORO

3


NaCl + H 2 O NaOCl + H 2

Anoda :2Cl Cl 2 + 2e

Katoda :2 Na + + H 2 O + 2e 2 NaOH + H 2

Reaksi di elektroliser :

2OH + Cl 2

2OCl + H 2

2 Na + + OCl NaOCl

Larutan khlorine yang dihasilkan adalah 30,5 kg/jam dengan konsentrasi 1173 ppm yang dikirim ke hypochloride storage drum (12-V-101) dengan kapasitas 127 m3. Tangki ini dilengkapi dengan blower udara (12-K-101) untuk menurunkan konsentrasi gas hidrogen yang terbentuk sehingga konsentrasinya dibawah ambang peledakan (dibawah 4% volume). Larutan khlorine hasil elektrolisa diinjeksikan melalui pompa shock dosing (12-P-103 A/B) ke sea water header sebesar 10 ppm dan continous dosing (12-P102 A/B) ke sea water intake sebesar 1 ppm. 4.1.3. Sweet Cooling Water (SCW) Sweet Cooling Water merupakan air pendingin proses yang berasal dari air demin yang telah ditambahkan aditif. Sweet Cooling Water yang sudah digunakan sebagai pendingin proses di unit ammonia dan unit urea akan naik temperaturnya. Untuk memanfaatkan air tersebut sebagai pendingin lagi, maka harus diturunkanJURUSAN TEKNIK KIMIA FT UNIVERSITAS DIPONEGORO

3


temperaturnya. Proses ini merupakan aliran tertutup yang disebut dengan sweet cooling water sistem (closed circulation), dimana sebagai alat penukar panasnya dipakai marine plate exchanger dan sebagai media pendinginnya adalah air laut yang digunakan sekali pakai (once through). Marine Plate Exchanger (MPE) yang digunakan ada 6 buah, 4 buah untuk bagian Ammonia (12-E-201 A/B/C/D) dan 2 buah untuk bagian urea (12-E-211 A/B). Pada normal operasi, plate exchanger 12-E-201 D stand by. Untuk mengatasi kekurangan air selama sirkulasi, dilakukan make up mengg

siap pdf kabeh

Documents