NAMA: ADIYATNIM: 13/346762/TK/40615TUGAS 7 PIK-1A PROSES PEMBUATAN AMONIA(NH3)

Amonia merupakan senyawa yang tersusun atas gugus Nitrogen dan Hidrogen yang masing-masing diperoleh dari N2 dan H2. Gas nitrogen (N2) diperoleh langsung dari udara yang mengandung 79% N2 dan 21% O2. Sedangkan untuk gas hidrogen (H2) diperoleh dari pemrosesan gas alam yang mengandung 80-95 % CH4. Reaksi yang terjadi adalah kesetimbangan antara gas N2 , H2 dan NH3 N2 + H2 NH3 H = 92 kJSecara garis besara proses pembuatan amonia terdiri atas 4 tahap yakni:1. Feed Treating Unit2. Reforming Unit3. Purifikasi dan Methanasi4. Compression Synloop and Refrigeration Unit

Proses pertama yang dilakukan telebih dahulu adalah pengolahan gas alam terdapat beberapa tahapan yaitu pengolahan natural gas (CH4 , C2H6 , C3H8 , C4H10 dan H2S), masuk ke tangki preheater. Setelah dari preheater dimasukkan kedalam tangki Desulfurizer yang berfungsi untuk mereduksi kandungan sulfur pada gas alam. Sulfur harus dihilangkan diawal karena dapat menggangu proses pembuatan amoniak serta dapat merusak perlatan karena sulfur berisfat asam.Setelah itu masuk ke tahap primary reformer. Pada tahap ini gas H2 akan di bentuk. Gas alam yang sudah keluar dari unit desulufurisasi kemudian di kontakkan dengan steam atau uap air kemduian dimasukka kedalam tungku furnance. Reaksi yang terjadi pada tangki adalahCH4 (g) + H2O (g) CO (g) + H2 (g)Reaksi berlangusng pada suhu 700 750 oC dan tekana 35 atm dengan bantuan katalis Cobalt Molibdenium.Pada proses secondary reformer yaitu proses selanjutnya setelah proses primary reformer yang mana pada proses ini bertujuan untuk menghilangkan kandungan hidrokarbon. Pereduksian kandungan hidrokarbon dilakukan dengan mereaksikannya dengan udara. Yang mana nantinya dari reaksi antara gas alam dan udara akan menghasilkan panas yang dapat digunakan untuk memurnikan kandungan N2.Pada bagian ini terbagi 2 bagian reaksi yang pertama yaitu reaksi pada seksi oksidasi partial yang mana pada oksidasi ini akan mereksikan semua hidrokarbon dengan oksigen dan menghasilkan karbon dioksida dan air . Berbeda pada bagian seksi reforming akan terjadi rekasi antara methan dan air yang menghasilkan karbon monoksida dan hidrogen. Berikut reaksi yang terjadi :

Seksi Oksidasi Partial : CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O C2H6 + 3/2 O2 2 CO2 + 3 H2O C3H8 + 5 O2 3 CO2 + 4 H2O C4H10 + 13/2 O2 4 CO2 + 5 H2O H2 + O2 H2O CO + O2 CO2

Seksi Reforming : CH4 + H2O CO + 3 H2

Kondisi rekasi pada seksi reforming ialah berlangsung pada suhu 950 oC, tekanan 32 atm dan dengan menggunakan katalis : Cobalt-Molibdenium. Kandungan yang keluar dari secondary reformer ialah : H2 >>>- CO2 - H2O

pada bagian secondary reformer ini hal yang sangat penting untuk diperhatikan ialah pengaturan jumlah udara yang digunakan untuk mereduksi kandungan hidrokarbon, yang mana jumlah udara yang digunakan itu hanya cukup untuk mereaksikan hidrokarbon.Pada proses shift converter ini akan memproses gas hasil keluaran dari secondary reformer yang mana akan bertujuan untuk mengubah gas CO CO2 yang kemudian nantinya akan dipisahkan pada proses selanjutnya. Pada proses ini terdapat 2 proses yang berbeda yaitu HTS (high temprature shift converter) dan LTS (low temprature shift converter). Perbedaan antara HTS dan LTS yaitu pada kondisi berjalannya reaksi yang mana pada HTS reaksi berlangsung pada suhu dan tekanan tinggi sedangkan pada LTS reaksi berlansung pada suhu dan tekanan yang lebih rendah. Hal ini disebabkan karena gas sebelum masuk ke kolom LTS mengalami penurunan suhu oleh heat exchanger.Reaksi pada HTS :CO + H2O CO2 + H2Kondisi berlangsungnya reaksi : T = 350 oC 450 oC P = 30 atm Katalis : Fe2O3 , Cr2O3Reaksi pada LTS :CO + H2O CO2 + H2Kondisi berlangsungnya reaksi : T = 250 oC P = 25 atm Katalis : CuO , N2O3

Pada proses selanjutnya adalah CO2 removal. Terdapat 2 proses yaitu CO2 absorption yang mana berfungsi untuk memisahkan gas CO2 yang masuk dari LTS dengan bantuan CO2 absorption. Dengan menggunakan 2 senyawa CO2 absorption yang sering digunakan yaitu larutan amine MDEA (mono diethanol amine) dan larutan benfield K2CO3

Pada proses kali ini kita menggunakan larutan benfield dengan reaksi yang terjadi yaitu sbb: CO2 + K2CO3 + H2O 2 KHCO3Dari reaksi diatas terlihat gas CO2 yang direaksikan dengan larutan benfield dan air akan membentuk senyawa kalium bikarbonat. Dengan kata lain senyawa inlet yang masuk ke CO2 absorber akan berikatan dengan larutan benfield dan air sehingga membentuk senyawa baru danterpisah dari gas H2 , N2 dan CO.Pada gambar, setelah terbentuk senyawa KHCO3 maka akan diumpan ke dalam kolom CO2 Stipper, kolom ini berfungsi untuk memisahkan KHCO3 dengan CO2 sehingga akan kembali membentuk larutan benfield (K2CO3) yang dapat digunakan kembali sebagai CO2 absorption. Sedangkan gas CO2 dikeluarkan dari kolom. Biasanya pabrik pembuatan amonia akan berdampingan dengan pabrik pupuk urea, yang mana CO2 yang dikelurakan dari kolom akan dikirim ke pabrik CO2 untuk proses pembuatan pupuk urea. Gas hasil keluaran CO2 removal yaitu hanya tinggal kandungan : H2 , N2 dan CO.Setelah proses CO2 removal dilanjutkan dengan proses methanasi. Pada proses ini akan mengubah gas CO menjadi methana, yang mana tujuan dari penguabahan CO yaitu untuk mencegah terjadinya reaksi antara katalis yang digunakan saat mensitesis N2 dan H2 pada proses sintesis amonia nantinya. Dengan kata lain CO bila bertemu dengan katalis (Fe) pada proses produksi amonia maka mereka akan bereaksi sehingga menghambat pembentukan amonia.Reaksi yang terjadi pada proses ini yaitu :CO + 3 H2 CH4 + H2O Kondisi reaksi berlangsun pada suhu: 200 oC 250 oC , tekanan : 20 atm dengan bantuan katalis Cobalt-Molibdenium.Methana (CH4) yang terbentuk tidak akan bereaksi pada proses selanjutnya sehingga proses pembuatan amonia sudah dapat dilakukan karena gas keluaran dari methanator hanya tinggal gas untuk pembuatan amonia yaitu : N2 , H2 , CH4 , H2O.

(NH3 cair 99%)Gas:N2H2CH4NH3 : 12%Gas:N2H2CH4H2ON2 , H2 , CH4 , NH3

Pada proses pembuatan amonia setelah gas keluar dari proses synthetic gas compressor maka pada proses pertama akan langsung diumpan ke dalam proses synthesis converters yang mana proses ini akan mengubah / mensintesis gas N2 dan H2 menjadi amonia dengan reaksi sbb:N2 + H2 2 NH3 Reaksi berlagsung pada suhu : 400 500 oC , tekanan : 135 atm dengan bantuan katalis : Fe2O3. Konversi reaksi pembentukan Amonia hanya mencapai 12 %. Dan amonia yang terbentuk tidak dapat langsung didapatkan hasil amonianya. Gas hasil keluaran dari synthesis converters (N2 , H2 , CH4 dan NH3) yang mana sebahagian akan diumpan ke kolom HRU (hydrogen recovery unit) proses ini dilakukan untuk memisahkan gas CH4 dan merecovery gas H2. Karena CH4 tidak ikut bereaksi selama sintesis pembuatan amonia maka jumlahnya selama masuk dan keluar akan tetap sama. Sehingga untuk mencegah bertambahnya CH4 semakin bertambah, jumlah komponen CH4 yang direcovery dan nantinya akan diumpan ke gas recycle ke pengolahan gas alam harus sama dengan jumlah komponen CH4 yang masuk ke dalam kolom synthesis converters. Gas hasil keluaran HRU akan di masukan ke dalam synthetic gas compressor untuk menaikan tekanan dan dicampur dengan dengan fresh gas kemudian diolah kembali ke synthesis converters untuk membentuk NH3. Untuk proses selanjutnya gas NH3 yang masih bercampur dengan gas N2 ,H2 , CH4 dan sedikit H2O akan melewati refrigeration section yang akan mengubah NH3 dan H2O menadi fase cair lalu diumpankan ke kolom separator yang akan memisahkan fase gas dan fase cairan, sehingga NH3 dan H2O akan terspisah dan keluar menuju storage sedangkan gas N2 , H2 dan CH4 akan masuk kembali ke proses synthesis converters untuk membentuk NH3. Dan begitulah siklus seterusnya. Konsentrasi NH3 yang keluar dari tangki separator dapat mencapai 99% kemurniannya.

Note : hal yang harus diperhatikan dalam proses pembuatan amonia ialah : Konsentrasi fuel gas Konsentrasi steam Konsentrasi udara

SumberHadi Kesuma, Septa. 2014. Proses Industri Kimia Rangkuman Proses Produksi Amoniak dari Gas Alam. http://annesniwa.blogspot.com/2014/09/pembuatan-nh3-ammonia-dan-h2so4-asam.htmlhttp://www.pusri.co.id/ina/amonia-proses-produksi-amonia/ https://joetrizilo.wordpress.com/2012/03/26/proses-pembuatan-urea-proses-pabrik-amoniak-lengkap-bagian-6/