urea kelompok4 senin
TRANSCRIPT
BAB I
PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang
Urea adalah suatu senyawa organik yang terdiri dari unsur karbon,
nitrogen, hidrogen, dan oksigen dengan rumus kimia (NH2)2CO. Senyawa ini
banyak digunakan sebagai pupuk kimia karena kandungan nitrogennya yang
cukup tinggi. Nitrogen adalah zat hara yang sangat dibutuhkan tanaman. Pupuk
urea mengandung setidaknya 46 Kg unsur nitrogen untuk setiap 100 Kg berat
urea.
Pemakaian urea sebagai pupuk kimia memiliki keuntungan tersendiri
karena mudah diserap oleh tanaman. Hal ini berimbas meningkatnya kebutuhan
urea sebagai pupuk kimia sehingga senyawa ini diproduksi secara komersial. Di
Amerika, produksi urea mencapai satu juta pon setiap tahunnya dan sebagian
besar digunakan sebagai pupuk kimia. Beberapa pabrik di Indonesia seperti
pabrik pupuk sriwijawa (PUSRI) memproduksi pupuk urea secara masal.
Kebutuhan akan pupuk urea di Indonesia sangat tinggi mengingat Indonesia
merupakan negara agraris. Selain sebagai pupuk kimia, urea juga digunakan
secara komersial untuk industri, pakan ternak, lem, pembersih toilet, produk
pewarnaan rambut, pestisida dan fungisida. Dalam hal pengobatan digunakan
dalam barbitunat, dermatologi, dan diuretik.
Urea dapat diproduksi melalui proses sintesis amonia dan karbon
dioksida. Produk yang diperoleh dapat berupa cairan atau padatan. Umumnya,
pupuk Urea berwujud butir kristal putih yang larut dalam air. Urea bersifat
higroskopis. Pada kelembaban udara 73 %, urea akan menarik uap air dari udara
sehingga senyawa ini sebaiknya disimpan di tempat kering dan tertutup rapat.
1
I.2. Sejarah Proses
Urea adalah suatu senyawa organik yang terdiri dari unsur karbon,
hidrogen, oksigen dan nitrogen dengan rumus CON2H4 atau (NH2)2CO. Urea
dikenal dengan nama carbamide di kawasan Eropa. Nama lain yang juga sering
dipakai adalah carbamide resin, isourea, carbonyl diamide dan
carbonyldiamine. Urea pertama kali diketahui terdapat pada urine oleh H.M.
Rovelle pada tahun 1773. Pada tahun 1828, sintesa urea dari amoniak dan asam
sianida berhasil dilakukan oleh Friedrich Woehler. Penemuan ini dianggap
sintesa zat organik pertama dari anorganik yang pertama kali. Urea ditemukan
saat Wohler berusaha mensintesis amonium sianat, untuk melanjutkan studi
sianat yang telah dilaksanakan selama beberapa tahun.
Tahun 1870, Bassarow memproduksi urea menggunakan proses
dehidrasi dengan memanaskan amonium karbomat dalam wadah tertutup.
Amonium Karbomat dapat diperoleh dengan reaksi langsung amoniak dengan
karbondioksida. Proses produksi urea ini masih digunakan hingga sekarang.
Sintesa urea berlangsung dengan bantuan tekanan yang tinggi. Sintesa ini
dilaksanakan pertama kali oleh BASF pasa tahun 1941 dengan bahan baku
ammonia dan karbon dioksida. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:
Reaksi 1 : 2 NH3(g) + CO2(g) NH2COONH4(g)
Reaksi 2 : NH2COONH4(g) NH2CONH2(g) + H2O(l)
I.3. Spesifikasi Produk
Urea (NH2CONH2)
Urea merupakan butir kristal berwarna putih, tidak mudah terbakar dan
mampu menghantarkan listrik. Urea memiliki sifat fisis sebagai berikut:
o Densitas (padat pada suhu 20o C) : 1335 kg/m3
o Titik lebur : 132,6o C
o Spesific heat (lebur) : 126 J/mol/ o C
o Panas peleburan (titik lebur) : 13,6 kJ/mol
o Berat Molekul : 60,056
2
(Sumber : Perry, R. H., 1984. Chemical Engineering Handbook, 6th
edition. Mc Graw Hill Book Co, Ltd)
I.4. Spesifikasi Reaktan
Amoniak (NH3)
Dibawah tekanan tertentu amoniak berupa cairan, berbau yang spesifik,
uap amoniak lebih ringan dari pada udara, dapat meledak, pada kondisi tertentu
bersifat mudah terbakar, larut dalam air dengan reaksi yang eksotermis, dan
sifat fisis sebagai berikut:
o Densitas (cair, 20 Kg/cm2 250 C ) : 603 kg/m3
o Titik lebur : -78o C
o Titik didih : -33o C
o Titik bakar : 650o C
o Batas explosive : ( diudara )
Bawah : 15 vol % NH3
Atas : 28 vol % NH3
o Berat molekul : 17,3
Karbondioksida (CO2)
Karbondioksida adalah gas yang tidak bewarna, tidak berbau, tidak
mudah meledak, dan tidak mudah terbakar, lebih berat dari pada udara dan
mempunyai sifat fisis sebagai berikut :
o Densitas ( gas, 1 kg/cm2, 25oC ) : 1800 kg/cm3
o Triple point : 57oC dan 5,1 atm
o Titik kritis : 31o C dan 72,8 atm
o Berat molekul : 44,01
(Sumber : Perry, R. H., 1984. Chemical Engineering Handbook, 6th edition. Mc
Graw Hill Book Co, Ltd)
3
I.5. Kegunaan Urea
Pertanian
Lebih dari 90% dari produk urea digunakan sebagai pupuk nitrogen-
release karena memiliki kadar nitrogen tertinggi di antara pupuk padat lain dan
mudah diserap tanaman.
Industri kimia
Urea merupakan bahan baku untuk pembuatan banyak senyawa kimia
penting, seperti:
Bahan pembuat berbagai bahan plastik, terutama resin urea
formaldehida
Berbagai perekat, seperti urea formaldehida atau urea melamin
formaldehida digunakan di laut kayu lapis
Kalium cyanate, bahan baku industri lainnya.
Urea nitrat, bahan peledak.
Sistem Automobile
Urea digunakan untuk mengurangi polutan NOx dalam gas buang
pembakaran mesin diesel. Larutan urea-air yang disuntikkan ke dalam sistem
pembuangan menghasilkan amoniak hasil hidrolisis urea. Amoniak bereaksi
dengan emisi oksida nitrogen dan diubah menjadi nitrogen dan air dalam
catalytic converter.
Penggunaan Komersial lainnya
Bahan pembuat produk pemutih gigi
Bahan dalam sabun cuci piring
Sebagai stabilizer di nitroselulosa bahan peledak
Bahan dalam beberapa krim kulit, moisturizer, kondisioner rambut
Campuran pakan ternak, sebagai sumber nitrogen relatif murah untuk
meningkatkan pertumbuhan
Bahan dasar melamine
I.6. Harga Urea
4
Harga pupuk urea bersubsidi tahun 2012 menurut referensi : Rp. 1800 /kg
1.7. Kebutuhan Urea di Indonesia
Tabel 1.1 kebutuhan urea di Indonesia
Dengan metode least square dapat diprediksi kebutuhan urea di Indonesia hingga
tahun 2020.
Persamaan: y = 2.106x- 4.109
y = jumlah kebutuhan urea di Indonesia (ton)
x = tahun
Dari persamaan tersebut diperoleh hasil sebagai berikut
Tahun Jumlah (ton)
2006 5620000
2007 9169483
2008 9780280
2010 14430341
2015 24831041
2020 35231741
Tabel 1.2 prediksi kebutuhan urea di Indonesia hingga tahun 2020
Dari data pada tabel 1.2 dapat dapat dilihat bahwa kebutuhan urea hingga tahun 2020
terus meningkat.
BAB II
5
RANCANGAN PROSES
II.1. Prinsip Pembuatan Urea
Sintesa urea dapat berlangsung dengan bantuan tekanan yang tinggi.
Sintesa ini dilaksanakan pertama kali oleh BASF pasa tahun 1941 dengan bahan
baku ammonia dan karbon dioksida.
Sintesa urea berlangsung dalam dua tahap. Selama tahap pertama
berlangsung, dari ammonia dan karbon dioksida akan terbentuk ammonium
karbamat.
2NH3(l) + CO2(g) NH2CONH4(aq)
Pada tahap kedua, dari ammonium karbamat akan terbentuk urea dan air.
NH2CONH4(aq) NH2CONH2(aq) + H2O(l)
(Reff : Ammonia and urea production)
Sintesa dapat ditulis menurut persamaan reaksi sebagai berikut :
2NH3(l) + CO2(g) NH2CONH2(aq) + H2O(l)
(Sumber : http://www.scribd.com/doc/45275884/Makalah-Industri-Pupuk-Urea)
II.2. Kondisi Operasi
Temperatur mulai 170-200 ºC.
Tekanan 130-200 bar.
Kedua tahap sintesa urea berlangsung dalam fasa cair.
Reaksi keseluruhan adalah eksotermis.
Panas reaksi di ambil dalam system dengan jalam pembuatan uap air.
Bagian reaksi kedua merupakan langkah yang menentukan kecepatan
6
reaksi dikarenakan reaksi ini berlangsung lebih lambat daripada reaksi
tahap pertama.
(Sumber : http://www.scribd.com/doc/45275884/Makalah-Industri-Pupuk-Urea)
II.3. Proses Pembuatan
Proses pembuatan Urea di bagi menjadi 6 unit yaitu :
1. Sintesa Unit
2. Purifikasi Unit
3. Kristaliser Unit
4. Prilling Unit
5. Recovery Unit
6. Proses Kondensat Treatment Unit
1.1 Sintesa Unit
Unit ini merupakan bagian terpenting dari pabrik Urea, untuk mensintesa
dengan mereaksikan Liquid NH3 dan gas CO2 didalam reaktor urea dan
kedalam reaktor ini dimasukkan juga larutan Recycle karbamat yang berasal
dari bagian Recovery. Tekanan operasi disintesa adalah 175 Kg/Cm2 G. Hasil
Sintesa Urea dikirim ke bagian purifikasi untuk dipisahkan Ammonium
Karbamat dan kelebihan amonianya setelah dilakukan stripping oleh CO2.
Reaktor yang digunakan dalam Sintesa Unit
Dalam proses ini digunakan jenis Reaktor Sintesa Urea (R-210). Reaktor ini
dipilih berdasarkan kemampuan reactor dalam menahan panas reaksi
eksotermis dalam pembentukan urea dari gas CO2 dan amoniak.
Reff: Erwin Budianto dan Hidawaty., 2001., Prarancangan Pabrik Urea
Proses Aces-21 (Advanced Process for Cost and Energy Savings).
1.2 Purifikasi Unit
7
Amonium karbamat yang tidak terkonversi dan kelebihan ammonia di unit
sintesa diuraikan dan dipisahkan dengan cara penurunan tekanan dan
pemanasan dengan 2 step penurunan tekanan, yaitu pada 17 Kg/Cm2 G dan
22,2 Kg/Cm2 G. Hasil peruraian berupa gas CO2 dan NH3 dikirim kebagian
recovery, sedangkan larutan ureanya dikirim ke bagian Kristaliser
1.3 Kristaliser Unit
Larutan urea dari unit purifikasi dikristalkan di bagian ini secara vacum,
kemudian kristal ureanya dipisahkan di centrifuge. Panas yang di perlukan
untuk menguap kan air diambil dari panas sensibel larutan urea, maupun
panas kristalisasi urea dan panas yang diambil dari sirkulasi urea slurry ke HP
Absorber dari recovery.
1.4 Prilling Unit
Kristal urea keluaran centrifuge dikeringkan sampai menjadi 99,8 % berat
dengan udara panas, kemudian dikirimkan kebagian atas prilling tower untuk
dilelehkan dan didistribusikan merata ke distributor, dan dari distributor
dijatuhkan kebawah sambil didinginkan oleh udara dari bawah dan
menghasilkan produk urea butiran (prill). Produk urea dikirim ke bulk storage
dengan belt conveyor.
1.5 Recovery Unit
Gas ammonia dan gas CO2 yang dipisahkan dibagian purifikasi diambil
kembali dengan 2 step absorbasi dengan menggunakan Mother Liquor
sebagai absorben, kemudian direcycle kembali ke bagian sintesa.
1.6 Proses Kondensat Treatment Unit
Uap air yang menguap dan terpisahkan dibagian kristalliser didinginkan dan
dikondensasikan. Sejumlah kecil urea, NH3 dan CO2 ikut kondensat kemudian
diolah dan dipisahkan di stripper dan hydroliser. Gas CO2 dan gas NH3 nya
8
dikirim kembali ke bagian purifikasi untuk direcovery. Sedang air
kondensatnya dikirim ke utilitas.
Kualitas Urea yang dihasilkan :
Nitrogen 46,2 % berat (minimum)
Air 0,3 % berat (minimum)
Biuret 0,5 % berat (minimum)
Besi 1 ppm berat (maksimum)
NH3
bebas
150 ppm berat
(maksimum)
Abu 15 ppm berat (maksimum)
(Sumber : http://pusri.wordpress.com/2007/09/22/mengenal-pupuk-urea)
II.4. Faktor yang Mempengaruhi Pembuatan Urea
Faktor-faktor yang mempengaruhi pembuatan urea antara lain
a) Temperatur
Pengaruh temperatur pada proses sintesa urea dapat dijelaskan oleh asas Le
Chatelier yang berbunyi jika suatu sistem berada dalam kesetimbangan,
suatu kenaikan temperatur akan menyebabkan kesetimbangan itu bergeser
ke arah yang menyerap kalor. Reaksi sintesis urea merupakan reaksi yang
eksotermis:
2NH3(l) + CO2(g) NH2CONH2(aq) + H2O(l)
9
sedangkan reaksi penguraian urea menurut reaksi dibawah ini adalah reaksi
endotermis:
NH 2 CONH 2 (aq) + H 2 O(l) 2NH3(l) + CO2(g)
Perubahan temperatur akan mengakibatkan bergesernya tetapan
kesetimbangan reaksi. Naiknya temperatur akan mengakibatkan reaksi
bergeser ke arah kiri (endothermis) atau menurunkan konversi pembentukan
urea. Disamping itu, kenaikan temperatur juga akan mengakibatkan
kecepatan reaksi pembentukan urea menjadi semakin besar.
Reaksi sintesis urea berjalan pada temperatur optimal adalah 185ºC dengan
waktu pemanasan sekitar 30 menit.
Secara keseluruhan reaksi diatas adalah eksotermis sehingga diperlukan
pengaturan terhadap suhu didalam reaktor supaya suhu tetap pada kondisi
optimum, untuk mengatur suhu maka diatur:
a) Jumlah ammonia masuk reactor
b) Jumlah larutan ammonium karbamat recycle yang masuk reactor
c) Pengaturan suhu ammonia umpan dalam ammonia preheater.
Sebagai hasil reaksi di atas maka komponen yang keluar reaktor adalah
urea, biuret , ammonium karbamat, kelebihan ammonia dan air.
b) Tekanan
Pengaruh perubahan tekanan dalam campuran kesetimbangan gas dapat
dipahami melalui asas Le Chatelier. Menurut asas ini, kenaikan tekanan
menyebabkan reaksi bergeser ke kanan, tetapi jika tekanan berkurang maka
kecepatan tumbukan molekul akan berkurang, sehingga kecepatan reaksi
akan berkurang dalam sistem kesetimbangan,
2NH3(l) + CO2(g) NH2CONH2(aq) + H2O(l)
10
Tekanan yang digunakan adalah 200 kg/cm3. Pemilihan tekanan operasi ini
berdasarkan pertimbangan bahwa konversi ammonium karbamat menjadi
urea hanya terjadi pada fase cair dan fase cair dapat dipertahankan dengan
tekanan operasi yang tinggi. Pada suhu tetap konversi naik dengan naiknya
tekanan hingga titik kritis, dimana pada titik ini reaktan berada pada fase
cair. Untuk perbandingan NH3 dan CO2 yang stokiometris suhu 150ºC dan
tekanan 100 atm memberikan keadaan yang hampir optimum tetapi pada
suhu ini reaksi berjalan lambat. Pada suhu (190 – 220)ºC, tekanan yang
digunakan berkisar antara (140 – 250) atm.
c) Perbandingan NH3 dan CO2
Perbandingan NH3 dan CO2 berkisar 3,5 – 4 karena selain mempengaruhi
suhu reaktor, jumlah ammonia dapat mempengaruhi reaksi secara langsung.
Adanya kelebihan ammonia dapat mempercepat reaksi pertama. Di samping
itu, kelebihan ammonia juga akan mencegah terjadinya reaksi pembentukan
biuret dengan reaksi :
2NH2CONH2(l) NH2CONHCONH2(l) + NH3(g)
Terbentuknya biuret yang berlebihan tidak diinginkan karena merupakan
racun bagi tanaman sehingga jumlahnya dibatasi hanya 0,5 % dari produk
urea.
Perbandingan mol NH3 : CO2 optimum adalah 4 : 1. dengan nilai itu
diharapkan reaksi pertama dapat berjalan cepat sekaligus mencegah
terjadinya pembentukan biuret.
d) Kandungan air dan oksigen
Adanya air akan mempengaruhi reaksi terutama reaksi kedua yaitu
peruraian karbamat menjadi urea dan air sehingga dapat mengurai konversi
karbamat menjadi urea. Pada umumnya, proses didesain untuk
11
meminimalkan jumlah air yang direcycle ke reaktor. Adanya sedikit oksigen
akan mengurangi korosi.
(Sumber : http://www.ekodokcell.co.cc/2010/07/faktor-yang-mempengaruhi-
pembuatan-urea.html)
II.5. Diagram Flowsheet
II.6. Tinjauan Termodinamika
Reaksi: 2NH3 (g) + CO2 (g) NH2CONH2 (aq) + H2O (l)
Untuk menentukan reaksi apakah bersifat endotermis atau eksotermis, maka
diperlukan panas reaksi (∆Hf) pada 1 atm 298 K dari reaktan dan produk.
∆H298 = ∆Hf reaktan - ∆Hf produk
Diketahui data sebagai berikut:
∆Hf NH3 = -46.15 kJ/mol
∆Hf CO2 = -393.5 kJ/mol
∆Hf NH2CONH2 = -324.5 kJ/mol
12
∆Hf H2O = -285.84 kJ/mol
Sehingga ∆H reaksi = (∆Hf NH2CONH2 + ∆Hf H2O) - (2x ∆Hf NH3+ ∆Hf CO2)
= (-324.5+ -285.84) - (2x -46.15+ -393.5) kJ/mol
= -12482.47 J/mol
Karena ΔH reaksi negatif, maka reaksi yang berlangsung adalah reaksi
eksotermis yang mengeluarkan panas. Sesuai dengan tinjauan thermodinamika pada
reaksi eksotermis, jika tekanan diperkecil maka reaksi akan berjalan kearah reaktan
(koefisien besar). Oleh karena itu tekanan harus diperbesar agar reaksi berjalan
kekanan. Jika suhu dinaikan maka reaksi akan berjalan kearah reaktan, oleh karena
itu suhu operasi harus diturunkan agar reaksi berjalan kearah produk.
Reff : Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics; Smith, van Ness,
Abbott
Untuk menentukan reaksi apakah berjalan searah atau bolak-balik dapat
diketahui dari nilai konstanta keseimbangan reaksi. Pada suhu kamar diperoleh data:
∆G NH3 = -16.6kJ/mol
∆G CO2 = -394.37 kJ/mol
∆G NH2CONH2 = -194.3 kJ/mol
∆G H2O = -237.19 kJ/mol
∆G reaksi = ∆G reaktan - ∆G produk
= -3.92 kJ/mol
- ∆G = RT ln K
K pada T = 298 K
R = 0.008314 kJ/mol.K
3.92 kJ/mol = 0.008314 x 298 x ln K
K = 4.866
(Reff : Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics; Smith, van Ness,
Abbott)
Dari data diperoleh nilai konstanta keseimbangan pada 298K adalah 4.866. Pada
temperature operasi harga K dihitung dengan persamaan :
13
K = 0.811
Karena harga konstanta keseimbangan kurang dari satu (K<1), maka reaksi
berlangsung bolak balik (reversible).
II.7. Tinjauan Kinetika
Laju reaksi kimia sangat dipengaruhi oleh besarnya konsentrasi reaktan yang
digunakan dalam reaksi. Semakin besar konsentrasi reaktan yang digunakan, laju
reaksi akan meningkat. Di samping itu, laju reaksi juga dipengaruhi oleh nilai
konstanta laju reaksi (k). Konstanta laju reaksi (k) adalah perbandingan antara laju
reaksi dengan konsentrasi reaktan. Nilai k hanya dapat diperoleh melalui analisis data
eksperimen, tidak berdasarkan stoikiometri maupun koefisien reaksi.
Laju reaksi dapat dinyatakan dalam persamaan berikut :
aA + bB cC + dD
r = k [A]x [B]y
x dan y = orde reaksi
Ditinjau dari kinetika reaksinya, kecepatan pembentukan urea akan semakin
besar dengan kenaikan suhu dan penggunaan katalis. Hal ini dapat dijelaskan dengan
persamaan Arhenius :
k=A.
k = 255.54 min-1
k = 0.875 min-1
(http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ie800481z, akses 13 mei 2012)
dimana:
14
k : konstanta kecepatan reaksi
A : faktor frekuensi tumbukan
Ea : energi aktivasi
R : konstanta gas
T : suhu
Dari persamaan di atas, semakin tinggi suhu, harga k akan semakin besar.
Dan dengan penggunaan katalis akan menurunkan nilai Ea (energi aktivasi) sehingga
harga k akan semakin besar. Hal ini menyebabkan pembentukan urea semakin cepat.
(Levenspiel,1957)
II.8 Hubungan Suhu dengan Konversi
Kedua konsep termodinamika dan kinetika, hubungan suhu vs konversi dapat
dievaluasi secara simultan, dengan demikian diharapkan kondisi operasi optimum
dengan konversi maksimum dapat diperoleh.
Pada tinjauan thermodinamika :
(Levenspiel,1957)
Setelah mendapatkan nilai konstanta kesetimbangan (K), maka kita dapat mencari
konversi dengan rumus di bawah ini :
(Levenspiel,1957)
Perhitungan suhu dan konversi secara thermodinamika sebagai berikut :
15
- Pada suhu 100 ⁰ C (373 K)
K = 1.77
- Pada suhu 130 ⁰ C (403 K)
K = 1.31
- Pada suhu 160 ⁰ C (433 K)
K = 1.02
16
- Pada suhu 190 ⁰ C (463 K)
K = 0.81
- Pada suhu 210 ⁰ C (483 K)
K = 0.71
Dari perhitungan tersebut dapat dibuat tabel hubungan konversi Xa dengan suhu.
Suhu (⁰C) Konversi (Xa)
100 0.64
130 0.57
160 0.50
190 0.45
210 0.41
Gambar 2.1 Tabel hubungan suhu versus konversi pada tinjauan thermodinamika.
17
Pada tinjauan kinetika :
Berdasarkan hukum Arhenius, didapatkan nilai konstanta kecepatan reaksi
yang merupakan fungsi suhu. Setelah mendapatkan nilai k, hubungan dengan
konversi dapat dinyatakan dengan rumus :
(Levenspiel,1957)
Pada tunjaun kinetika diperoleh waktu tinggal dari literatur selama 60 menit.
Perhitungan suhu dan konversi secara kinetika sebagai berikut :
- Pada suhu 100 ⁰ C (373 K)
k=A.
k = 255.54 min-1
k = 0.004 min-1
20
- Pada suhu 130 ⁰ C (403 K)
k=A.
k = 255.54 min-1
k = 0.006 min-1
18
31
- Pada suhu 160 ⁰ C (433 K)
k=A.
k = 255.54 min-1
k = 0.01 min-1
44
- Pada suhu 190 ⁰ C (463 K)
k=A.
k = 255.54 min-1
k = 0.014 min-1
58
- Pada suhu 210 ⁰ C (483 K)
19
k=A.
k = 255.54 min-1
k = 0.018 min-1
67
Dari perhitungan tersebut dapat dibuat tabel hubungan konversi Xa dengan suhu.
Suhu (⁰C) Konversi (Xa)
100 0.20
130 0.31
160 0.44
190 0.58
210 0.67
Gambar 2.2 Tabel hubungan suhu versus konversi pada tinjauan kinetika
Dari perhitungan suhu dan konversi secara thermodinamika dan kinetika dapat
dibuat hubungan antara suhu dan konverasi. Grafik hubungan antara suhu dan
konversi dapat dilihat pada gambar 2.3. Dari gambar 2.3 terlihat bahwa berdasarkan
tinjauan termodinamika, semakin tinggi suhu, maka konversi yang diperoleh akan
semakin kecil (reaksi eksotermis). Sedangkan berdasarkan tinjauan kinetika, semakin
tinggi suhu maka konversi yang diperoleh akan semakin besar.
20
Gambar 2.3 grafik hubungan suhu versus konversi
(Reff : Ammonia and urea production)
(http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ie800481z, akses 13 mei 2012)
Konversi maksimum dapat diketahui dari titik potong antara garis tinjauan
termodinamika dan garis tinjauan kinetika. Berdasarkan gambar 2.1, diperoleh
konversi maksimum yang dapat dicapai adalah pada suhu 170⁰C dimana konversi
yang diperoleh adalah 0,5 (50%). Dari literaratur diperoleh konversi urea berkisar
antara 50% - 80% pada suhu 190 ⁰C. Dari data tersebut dapat diperoleh
penyimpangan suhu operasi dari literatur sebasar 10.53 %. Sedangakan harga
konversinya sudah sesuai dengan harga konversi pada literatur.
21
BAB III
PENUTUP
III.1. Kesimpulan
1.Urea adalah senyawa organik berwujud butir kristal halus yang larut dalam air
dengan rumus kimia (NH2)2CO
2. Urea banyak digunakan sebagai pupuk kimia karena kandungan nitrogennya
yang cukup tinggi
3. Urea dapat juga digunakan sebagai bahan baku industri lain dan untuk
mengurangi emisi oksida nitrogen dalam mesin diesel
4. Sintesa urea dengan proses dehidrasi ammonium karbamat ditemukan
pertama kalo oleh Bassorow (1870) dan diaplikasikan dengan tekanan tinggi
oleh BASF (1941) dengan bahan baku amoniak dan karbon dioksida
5. Pada sintesa urea, amoniak dan karbon dioksida bereaksi secara eksotermis
dan reaksi bolak balik (reversible).
22
6. Titik suhu optimum sintesa urea yaitu 170⁰C dengan konversi 50%, dengan
persen penyimpangan 10.53 % dari literatur.
7. Faktor yang mempengaruhi proses sintesa urea antara lain temperatur,
tekanan, perbandingan mol CO2 dan NH3, serta kandungan oksigen dan air
8. Reaktor yang digunakan adalah Reaktor Sintesis Urea (R-210) dengan
keunggulan dalam kemampuan reactor untuk menahan panas reaksi
eksotermis dalam pembentukan urea dari gas CO2 dan amoniak.
III.2. Saran
1. Urea masih berpotensi untuk dikembangkan dan diproduksi lagi mengingat
kebutuhan akan urea masih sangat tinggi.
2. Sebaiknya memperhatikan tinjauan kinetika dan tinjauan thermodinamika
dalam proses sintesa urea.
3. Sebaiknya memperhatikan faktor yang mempengaruhi proses sintesa urea
4. Disaran kepada produsen untuk memperhatikan unit penyediaan air
pendingin dan air proses yang digunakan seperti kesadahan, gas-gas yang
dapat menimbulkan faktor korosi, dan minyak yang dapat menurunkan heat
transfer coefficient. Produsen sebaiknya memperhatikan kondisi proses
(konsentrasi urea, konsentrasi NH3, waktu tinggal dan suhu) agar tidak
terbentuk senyawa biuret yang dapat meracuni tanaman.
5. Disarankan kepada konsumen untuk menggunakan urea sesuai dengan
kebutuhan dan dosis yang disarankan, karena jika berlebih dapat menurunkan
fungsi dari urea tersebut dan pilihlah urea dengan kualitas yang baik.
23