tugas pik-1 6 sangga hadi pratama co(nh2)2-urea

8/19/2019 Tugas Pik-1 6 Sangga Hadi Pratama Co(Nh2)2-Urea

1/11

TUGAS 6 PIK

PROSES PRODUKSI PUPUK UREA SKALA INDUSTRI

(TUGAS PIK-1_6_SANGGA HADI PRATAMA_CO(NH2)2-UREA)

Disusun oleh:

Sangga Hadi Pratama

14/367126/TK/42362

Departemen Teknik Kimia

Fakultas Teknik

UNIVERSITAS GADJAH MADA


2/11

Pupuk urea, disebut juga pupuk nitrogen (N), memiliki kandungan nitrogen 46%. Urea dibuat

dari reaksi antara amoniak dengan karbon dioksida dalam suatu proses kimia menjadi urea

padat dalam bentuk prill (ukuran 1-3 mm) atau granul (ukuran 2-4 mm) yang keduanya

diproduksi oleh Pupuk Kaltim. Urea prill paling banyak digunakan untuk segmen tanaman

pangan dan industri, sedangkan urea granul lebih cocok untuk segmen perkebunan, meskipun

dapat juga untuk tanaman pangan. Pupuk Urea dipasarkan dan dijual dengan merek

dagang Daun Buah dan Pupuk Indonesia. Khusus urea bersubsidi dengan merek Pupuk

Indonesia, produk urea berwarna pink.

Proses pembuatan Urea dibuat dengan bahan baku gas CO2 dan liquid NH3 yang disupply

dari Pabrik Amonia. Proses pembuatan Urea tersebut dibagi menjadi 6 unit seperti yang

diterapkan di PT Pusri dan PT Kaltim, yaitu:

(1) Sintesa Unit

Unit ini merupakan bagian terpenting dari pabrik Urea, untuk mensintesa Urea dengan

mereaksikan Liquid NH3 dan gas CO2 di dalam Urea Reaktor dan ke dalam reaktor ini

dimasukkan juga larutan recycle karbamat yang berasal dari bagian Recovery. Tekanan

operasi di Sintesa adalah 175 Kg/cm2 G. Hasil Sintesa Urea dikirim ke bagian Purifikasi

untuk dipisahkan ammonium karbamat dan kelebihan ammonianya setelah dilakukan

stripping oleh CO2.

(2) Purifikasi Unit

Ammonium karbamat yang tidak terkonversi dan kelebihan amonia di unit Sintesa diuraikan

dan dipisahkan dengan cara tekanan dan pemanasan dengan dua step penurunan tekanan,

yaitu pada 17kg/cm2 G dan 22,2 kg/cm2 G. Hasil peruraian berupa gas CO2 dan NH3

dikirim ke bagian Recovery, sedangkan larutan ureanya dikirim ke bagian kristaliser.

(3) Kristaliser Unit

Larutan urea dari unit Purifikasi dikristalkan dibagian ini secara vacuum. Kemudian kristal

ureanya dipisahkan di Centrifuge. Panas yang diperlukan untuk menguapkan air diambil dari

panas sensibel larutan urea, maupun panas kristalisasi urea dan panas yang diambil dari

sirkulasi Urea Slurry ke HP Absorber dari Recovery.

(4) Prilling Unit

Kristal urea keluaran Centrifuge dikeringkan sampai menjadi 99,8% berat dengan udara

panas, kemudian dikirimkan ke bagian atas Prilling Tower untuk dilelehkan dandidistribusikan merata ke seluruh distributor, dan dari distributor dijatuhkan ke bawah sambil

didinginkan oleh udara dari bawah dan menghasilkan produk urea butiran (prill). Produk urea

dikirim ke bulk storage dengan belt conveyor.

(5) Recovery Unit

Gas ammonia dan gas CO2 yang dipisahkan dibagian purifikasi diambil kembali dengan 2

step absorbsi dengan menggunakan mother liquor sebagian absorbent kemudian di-recycle

kembali ke bagian sintesa.


3/11

(6) Proses Kondensat Treatment Unit

Uap air yang menguap dan terpisahkan dibagian kristaliser didinginkan dan dikondensasikan.

Sejumlah kecil urea, NH3, dan CO2 ikut kondensat kemudian diolah dan dipisahkan di

stripper dan hydrolizer. Gas CO2 dan gas NH3-nya dikirim kembali ke bagian purifikasi

untuk di-recover. Sedang air kondensatnya dikirim ke utilitas.

Gambar 1. Skema Produksi Pupuk Urea

Pupuk Urea adalah pupuk kimia mengandung Nitrogen (N) berkadar tinggi. Unsur Nitrogen

merupakan zat hara yang sangat diperlukan tanaman. Pupuk urea berbentuk butir-butir kristal

berwarna putih. Pupuk urea dengan rumus kimia NH2 CONH2 merupakan pupu yang mudah

larut dalam air dan sifatnya sangat mudah menghisap air (higroskopis), karena itu sebaiknya

disimpan di tempat yang kering dan tertutup rapat. Pupuk urea mengandung unsur hara N

sebesar 46% dengan pengertian setiap 100kg mengandung 46 Kg Nitrogen, Moisture 0,5%,

Kadar Biuret 1%, ukuran 1-3,35MM 90% Min serta berbentuk Prill.

Ciri-ciri pupuk Urea:

Mengandung Nitrogen (N) berkadar tinggi.

Berbentuk butir-butir Kristal berwarna putih.

Memiliki rumus kimia NH2 CONH2.

Mudah larut dalam air dan sifatnya sangat mudah menghisap air (higroskopis).

Mengandung unsur hara N sebesar 46%.

Standar SNI-02-2801-1998.


4/11

Unsur hara Nitrogen dikandung dalam pupuk urea sangat besar kegunaannya bagi tanaman

untuk pertumbuhan dan perkembangan, diantaranya :

Membuat daun tanaman lebih hijau segar dan banyak mengandung butir hijau daun

(chlorophyl) yang mempunyai peranan sangat penting dalam proses fotosintesa.

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

Menambah kandungan protein tanaman

Dapat dipakai untuk semua jenis tanaman baik tanaman pangan, holtikultura, tanaman

perkebunan, usaha peternakan dan usaha perikanan.

Dengan pemupukan yang tepat & benar (berimbang) secara teratur, tanaman akan tumbuh

segar, sehat dan memberikan hasil yang berlipat ganda dan tidak merusak struktur tanah.

Dalam rangka pengamanan dan menghindari penyalahgunaan oleh pihak yang tidak

bertanggung jawab untuk Penyaluran Pupuk Bersubsidi, maka dilakukan perubahan pupuk

urea berwarna PUTIH menjadi pupuk urea berwarna PINK (merah muda). Pupuk urea pink

tidak mengubah komposisi dan kandungannya, pupuk urea pink tetap aman gunakan, ramah

lingkungan dan tidak meracuni tanaman. Adapun bahan pewarna yang digunakan terbuat dari

bahan kimia organik yang tidak berbahaya bagi tanaman karena larut dalam air.

A. Unit Sintesa

Berikut adalah tahapan reaksi yang terjadi pada pembuatan UREA:

2 NH3( l ) + CO2 ( g ) , NH 4COONH 2 (l) ……………..(1)

NH4COONH2 (l) NH2CONH2 (l) + H2O …….(2)

- Reaksi pembentukan amonium karbamat (Reaksi 1) bersifat sangat eksothermis, cepat dan

sempurna

- Amonium karbamat mudah terdekomposisi kembali menjadi komponen penyusunnya

- Reaksi dehidrasi amonium karbamat (reaksi 2) membentuk urea dan air bersifat

endotermis, lambat dan konversi tidak sempurna

- Secara keseluruhan reaksi pembentukan Urea adalah Eksotermis

- Temperature yang tinggi akan menaikkan konversi. Temperature yang tinggi akan

menaikkan laju korosi, menaikkan tekanan kesetimbangan, menaikkan potensi pembentukan

biuret

-Tekanan yang tinggi akan menaikkan konversi CO2. Pada tekanan tinggi, perlu energi yang

besar, tekanan stripping akan tinggi

Temp. 170 190 200 210

X

CO2

66.7 69 69.1 67.2


5/11


6/11

- Ammonia dibuat berlebih untuk menaikkan laju konversi dan menekan pembentukanBiuret. Ekses ammonia yang berlebihan akan menaikkan beban unit recovery

Ekses Teoritis 150 180 220

X

CO2

57 71.2 76.8 82.1

- Air diperlukan untuk mengirim larutan karbamat dari Recovery ke Unit Sintesa. Air yang

banyak akan menurunkan laju konversi. Air yang sedikit akan berpotensi terjadi solidifikasi

larutan karbamat

• Pemilihan Kondisi Operasi

Kondisi operasi dipilih dengan pertimbangan Korosi, Energi, dan Konversi. Optimum

• Pemilihan Material

Tahan terhadap Korosi, Biaya, dan kemudahan dalam pengelasan

• Vessel Carbon steel (pressure vessel) dan dilengkapi dengan lining pada inside vessel-

nya untuk menghindari korosi

• Perkembangan material untuk Unit Sintesa

Titanium

SS-316L-UG


7/11

25Cr-22Ni-2Mo

DP12

DP28W

•

SS-316-UG (dahulu Titanium) lebih mudah dilakukan pengelasan dan low cost (trend pada new design)

• Dilengkapi dengan alat deteksi kebocoran pada lining (on line atau dengan Methil

Red)

• Diinjeksikan udara untuk mem-pasiv-kan material lining

Mixed

Carbama

CO2Lar Urea

Carba

Steam


8/11

B. Unit Purifikasi

Fungsi : memurnikan larutan urea dari ammonia ekses dan larutan karbamat denganmenurunkan tekanan dan memanaskan. Hasil produksi unit sintesa adalah : Larutan

karbamat, Larutan Urea, Ammonia Ekses, Biuret, dan Air

Larutan Karbamant, Ammonia Ekses, dan Air dihilangkan dengan cara menurunkan

tekanan (2 – 3 level) dan pemanasan

Reaksi yang terjadi :

NH4COONH2 NH3 + CO2

Temperature operasi biasanya 120 oC - 165 oC

• Potensi terjadi Reaksi Hidrolisa Urea dan pembentukan Biuret (tidak dikehendaki)

- Temperature tinggi, tekanan rendah, dan residence time yang lama• Reaksi hidrolisa

NH2CONH2 + H2O CO2 + 2NH3

• Ammonia Ekses dari unit sintesa mengurangi potensi terbentuknya Biuret

• Setiap step decomposisi, hasil atasnya (NH3 & CO2) dikirim ke Absorber Recovery

Sistem untuk dikembalikan ke Unit Sintesa

• Konsentrasi Urea keluar Unit Purifikasi : 68 % wt

Urea

Ke Unit

Dari

Mixed GasDari

High

Flash

Low


9/11

C.

Unit Finishing

Fungsi : Memekatkan larutan urea untuk dikirim ke unit finishing (prilling atau granulasi)

Pemekatan dengan penurunan tekanan (vakum) dan menaikkan temperature

Potensi terbentuk larutan biuret karena konsentrasi ammonia yang rendah, temperature tinggi,

waktu tinggal lama

Air hasil pemekatan harus diproses kembali sebelum digunakan kembali (dikirim ke Proses

Condensate Treatment)

Larutan/molten urea (99.8 %) dikirim ke Urea Prilling Tower untuk dijadikan Product

Beberapa teknologi menggunakan kristal urea (Crystalizer)

• Fungsi : Memekatkan larutan urea untuk dikirim ke unit finishing (prilling atau granulasi)

• Pemekatan dengan penurunan tekanan (vakum) dan menaikkan temperature

• Potensi terbentuk larutan biuret karena konsentrasi ammonia yang rendah, temperature tinggi,

waktu tinggal lama

•

Air hasil pemekatan harus diproses kembali sebelum digunakan kembali (dikirim ke Proses

Condensate Treatment)

Larutan

Lar. Urea

Mixed

Larutan

Larutan Urea

Vacuum

Concentrator

Vacuum

Concentr

Final


10/11

• Larutan/molten urea (99.8 %) dikirim ke Urea Prilling Tower untuk dijadikan Product

• Beberapa teknologi menggunakan kristal urea (Crystalizer)

D. Recovery System

• Fungsi : menyerap gas CO2 dan ammonia dari unit purifikasi untuk dikirim ke unit sintesa

• CO2 dan NH3 dikembalikan ke Sintesa dalam bentuk larutan

• Dua metode dalam pengembalian gas yang tidak bereaksi :

a. Sebagian gas dalam bentuk larutan dan

sebagai tetap sebagai gas

b. Semua dalam bentuk larutan

• Gas NH3 dan CO2 diabsorb dengan air dan larutan karbamat sebelum dikirim kembali ke

Unit Sintesa/Reaktor

• Temperature rendah sehingga harus dijaga diatas temperature solidifikasi/menjaga

konsentrasi larutan karbamate

• Membuang gas-gas yang tidak dapat diserap (gas inert) seperti gas N2, Ar dll


11/11

Sumber Pustaka

- Budhijanto, Bahan Kuliah 1 Proses Industri Kimia.

- Website resmi PT.Pupuk Sriwidjaja dan PT Pupuk Kaltim

- Kobe, K.A., 1957, Inorganic Process Industries, The MacMillan Company, New York.

-

Maryono, “ PIK UGM Urea Filosofi”.

Mixed Mixed

Process

Lar.

Was

tugas pik-1 6 sangga hadi pratama co(nh2)2-urea

Documents