urea proses
DESCRIPTION
UreaTRANSCRIPT
BAB PROSES PEMBUATAN UREA MENURUT LICENSI PROSES :
ACES
1. PROSES PEMBUATAN UREA - ACES
2. Seksi Sinthesis
Urea diproduksi melalui reaksi eksothermis dari ammonia dan karbondioksida
lalu membentuk ammonium karbamat kemudian diikuti dehidrasi endothermis dari
ammonium karbamat yang membentuk urea.
2 NH3 + CO2 NH4 COONH2 + Q (38.060cal/mol)
CBA
NH4 COONH2 NH2CONH2+H2O-Q( 5.220cal/mol)
Urea
SynthessisPeralatan Utama : Reaktor, Stripper, Scrubber & Carbamate Condenser.Tekanan : 165-171 kg/cm²Temperature : Reaktor : 175°C (bottom) Stripper : 175°C (bottom)N/C Reaktor : 3.7 – 4.0Urea out reaktor : 32.93%wUrea out stripper : 48.99%w
Purifikasi & RecoveryPeralatan Utama : HPD, LPD, HPA, & Washing columnTekanan : HPD : 17.5 kg/cm² LPD : 2.5 kg/cm²Temperature bottom : HPD : 158°C LPD : 175°C Kadar urea outlet HPD : 62.34 % LPD : 67.90%
ConsentrationPeralatan Utama : Vacuum Consentrator B Vacuum Consentrator A Final SparatorTekanan : VCB & VCA: 150 mmHgA Final Sep : 25 mmHgATemperature oulet : VCB : 63°C VCA : 132°C Final Sep. : 138 °C Kadar urea outlet VCB : 83.60 %w VCA : 96.89 %w Final Sep : 98.97%
Proces Condensate Treat.Peralatan Utama : Condensate Stripper Urea hydrolizer Vacuum generator for concentration sectionTekanan : Cond. Stripper : 3.0 kg/cm² Urea hydr. : 18.0 kg/cm²Temperature : Cond Stripper : 138 °C Urea hydr. : 200°C
Prilling.Peralatan Utama : Distributor, Prilling Tower, Fluidizing - Cooler, Dust Recovery
Reaksi ini reversible, variable utama yang mempengaruhi reaksi adalah suhu,
tekanan komposisi, feed dan waktu reaksi.
Konversi ammonium karbamat menjadi urea berlangsung hanya dalam fasa liquid,
sehingga diperlukan tekanan tinggi.
Suhu dan tekanan tinggi meningkatkan konversi menjadi urea. Konversi ke urea
menurun dengan adanya air dan naik oleh adanya NH3 berlebih. Dari reaksi diatas terlihat
bahwa import steam tidak diperlukan lagi atau dapat diperkecil asal panas yang terbentuk
dapat dimanfaatkan secara ideal sesuai dengan proses ACES yang diusulkan.
ACES adalah proses yang: menggabungkan keuntungan yang ada diproses recycle
larutan dan dalam proses stripping, dengan kata lain efficiency untuk one through CO2
conversion tinggi. NH3 cair dipompa oleh GA 101 NH3 feed pump melalui EA 103
Ammonia Preheater ke Reaktor DC 101. Pompa tersebut adalah type centrifugal dan
digerakkan oleh steam turbine sedangkan satu pompa standby. CO2 gas ditekan sampai
kira-kira 175 kg/cm2g oleh CO2 compressor GB 101 type centrifugal, penggeraknya
steam turbin dan hampir semua gas CO2 dimasukkan ke DA 101 stripper untuk tujuan
stripping CO2. Udara anti korosi untuk synthesis loop juga diinjeksikan lewat interstage
CO2 compressor.
Larutan Recycle karbamat yang berasal dari recovery dimasukkan ke DA 102
Scrubber dan EA 102 no. 2 carbarmate Condenser oleh GA 102 carbarmate Feed Pump
yang juga type centrifugal, satu pompa standby dan dua-duanya digerakkan oleh steam
turbine. DC 101 Reaktor dioperasikan pada tekanan 175 kg/cm2g dan temperatur 190oC
dengan mol ratio NH3/CO2 = 4,0(mol/mol). DC 101 adalah menara vertical dengan 9
internal baffle plates dan dinding dalamnya dilapisi dengan SS 316 L urea grade.
Volumenya cukup untuk mengadakan reaksi sinthesa dengan cara sedekat-dekatnya
mencapai kondisi kesetimbangan. Recidence time dalam reactor adalah 25 menit menurut
kapasitas design.
Karena sifat-sifat korosi dari zat-zat pereaksi dan produk didalam reactor maka
pemasangan lapisan SS 316 L urea grade merupakan pelindung yang cocok pada, semua
permukaan yang ada kontak dengan campuran reaksi.
Reaktor di pabrik lain dilapisi titanium. Juga, biasa bahwa stainless steel atau
titanium terkorosi oleh zat pereaksi. Bagaimanapun penambahan sedikit udara bertujuan
untuk melindungi pasivasi/stainless steel dan titanium sehingga daya tahan yang lama
dapat diperoleh.
Karena reaksi keseluruhan dari NH3 dan CO2 membentuk urea adalah eksothermis,
maka haruslah dikontrol benar suhu, didalam reaktor.
Suhu diatur dengan mengkombinasikan faktor-faktor berikut :
1. Ekses NH3 ke reactor
2. Banyaknya recycle solution ke reactor
3. Suhu preheating dari NH3 liq ke reactor
Suhu yang rendah pada reaktor akan menurunkan konversi karbamat menjadi urea,
mengakibatkan bertambahnya larutan recycle carbamat. Bertambahnya recycle solution
akan membutuhkan lebih dikomposisi pada seksi purifikasi dan absorbsi pada seksi
recovery yang selanjutnya akan menurunkan konversi urea keseluruhan.
Sebaliknya bila suhu reactor melebihi 200oC poses korosi pada lining didalam
reaktor akan naik dengan cepatnya. Demikian juga tekanan keseimbangan dari pada
campuran reaksi mungkin akan melebihi tekanan didalam reaktor. Keadaan ini akan
mengakibatkan rendahnya konversi karbarmat urea. Tekanan operasi dari DA 101
Stripper, no.1 dan no.2 Carbamate Condenser (masing-masing EA 101 dan EA 102) dan
DA 102 Scrubber adalah sama dengan reaktor. Larutan urea sinthesis setelah mencapai
konversi CO2 68 % dalam reaktor, keluar lewat down pipe dan masuk ke DA 101
Stripper secara gravity.
Pada bagian atas stripper larutan urea sinthesis dari reactor akan bersinggungan
dengan gas CO2 yang berasal dari bawah melewati sieve tray, dengan alat ini maka
stripping CO2 menjadi lebih efektif. Pada bagian bawah DA 101 stripper, ammonium
karbamat dan ekses NH3 yang terkandung dalam larutan urea sinthesis akan terurai dan
dipisahkan oleh CO2 stripping dan steam pemanas dalam falling film type heater.
Tekanan operasi DA 101 stripper adalah 175 kg/cm2g dan temp. 177oC . Gas dari bagian
atas dikirim ke carbamate Condenser no.l dan no.2 ( EA 101/EA 102) sedang larutan urea
dengan sisa kadar NH3 ±13 % wt dikirim ke seksi purifikasi.
Didalam EA 101 dan EA 102 gas dari DA 101 dikondensasikan dan diabsorbsi
oleh larutan karbamat recycle yang berasal dari seksi Recovery. Panas yang terjadi
dimanfaatkan untuk membuat steam 5 kg/cm2g di EA 101 dan memanaskan larutan urea
di EA 102. Kedua kondenser dioperasikan pada. tekanan 175 kg/cm2g dan temp 175oC.
Gas dan larutan karbamat dari bawah kondensor masuk ke reactor.
Gas dari top reaktor yang mengandung sedikit NH3 dan CO2 discrub di DA 102
scrubber dengan larutan karbamat recycle, seterusnya dimasukkan ke EA 101 sebagai
absorbent. Gas dari top scrubber dikirim ke DA 201 HP decomposer untuk direcovery
lebih lanjut.
3. Seksi Purifikasi
Larutan urea yang dihasilkan seksi sinthesis dikirim ke seksi Purifikasi, dimana
ammonium karbamat, air dan ekses NH3 yang terkandung didalam larutan terurai dan
dipisahkan dengan penurunan tekanan dan pemanasan. Larutan urea dimurnikan sampai
kira-kira 70% berat dengan sisa NH3 dan CO2 masing-masing 0,5 dan 0,4% berat dikirim
ke seksi Evaporasi (Concentration sect)
NH4 COONH2 CO2 + 2 NH3
Ammonium karbamat
Penguraian larutan urea biasanya dilakukan pada suhu 158oC di EA 102 dan
tekanan 17,5 Kg/cm2g. Penurunan tekanan akan menambah baiknya dekomposisi
demikian pula halnya dengan kenaikan suhu.
Larutan urea di DA 201 HP Decomposer dipanaskan lebih lanjut dengan steam
condensate didalam falling film type internal heat exchanger. Gas NH3 dan CO2 yang
terjadi dari penguraian ammonium karbamat dikirim ke EA 401 HP Absorber
( Seksi Recovery ).
Gas dari DA 102 Scrubber masuk ke bagian bawah DA 201 sebagai purge gas
tujuan untuk mencegah korosi oleh karena purge gas tersebut mengandung oksigen (anti
corrosian effect of oxygen).
Larutan urea dari DA 201 yang mengandung sisa NH3 dan CO2 masing-masing 7
dan 3% berat dikirim kebagian atas DA 202 LP Dicomposer yang dioperasikan pada
tekanan 2,5 kg/cm2 g dan ternperatur 123oC. Panas yang diperlukan untuk memisahkan
gas CO2 dan NH3 diperoleh dari gas yang berasal dari DA 501 (process condensate
treatment section) maupun oleh steam pemanas di dalam internal failing film type heater
LP Decomposer CO2. Stripping pada bed bawah bermanfaat untuk mempercepat
pemisahan NH3. Konstruksi material untuk LP Decomposer adalah SS 316.
Gas yang terpisahkan di DA 202 dikirim ke EA 402 LP Absorber untuk direcover,
sedang larutan ureanya dikirim ke FA 201 urea solution tank melewati FA 205 flash
separator sebagai tingkat akhir pemurnian Urea dengan cara penurunan tekanan. Larutan
Urea dari FA 201 dengan GA 201 urea solution pump dikirim ke seksi Evaporasi.
Catatan:
Selama dekomposisi, hidrolisa urea menjadi faktor penting. Hidrolisa berlangsung
seperti yang ditunjukkan oleh reaksi berikut:
NH2 CO NH2 + H2O CO2 + 2 NH3
Karena hidrolisa, menyebabkan berkurangnya urea yang dikehendaki sebagai
produk, maka kondisi harus diatur untuk memperkecil kehilangan produk. Hidrolisa
mudah terjadi pada suhu tinggi, tekanan rendah dan residence time yang lama.
Pembentukan biuret adalah faktor lain yang harus dipertimbangkan baik dalam
proses dekomposisi maupun proses finishing. Pada tekanan parsial NH3 yang rendah dan
suhu diatas 90oC urea berubah membentuk NH3 dan biuret seperti dalam reaksi dibawah
ini:
2NH2CONH2 NH2CONHCONH2 + NH3
Urea Biuret
Reaksi ini bolak-balik dan variabel utama yang mempengaruhi reaksi adalah suhu,
konsentrasi NH3 dan residence time. Lajunya biuret terbentuk didalam urea yang meleleh
dan didalam larutan urea yang pekat dengan konsentrasi NH3 yang rendah adalah tinggi.
Tetapi dalam waktu sintesa ekses NH3 membantu menekan kadar biuret tetap rendah.
Kadar biuret yang diizinkan untuk grade pupuk adalah < 1%. Kadar biuret yang tinggi
menyebabkan rusaknya hasil panenan karena daun-daun menjadi kuning kekurangan
butir hijau daun.
4. Seksi Evaporasi (Concentration Section)
Setelah NH3 dan CO2 yang tidak terkonversi dipisahkan dari larutan urea diseksi
Purifikasi, maka diseksi Evaporasi larutan Urea dipekatkan lagi sampai mencapai
konsentrasi 99,7 % berat sebelum ke Prilling Tower.
Vacuum system dipakai pada seksi ini agar tidak mengganggu lingkungan kerja
dan polusi lingkungan dapat terkontrol.
Larutan Urea dari Seksi Purifikasi dikirim ke FA 202 vacuum concentrator yang
beroperasi pada tekanan 150 mmHg dan temp 77oC untuk memekatkan urea. solution
sampai 84% wt. Panas yang diperlukan untuk penguapan air diperoleh dari EA 401 HP
Absorber (Seksi Recovery) dan seterusnya di EA 201 dipanaskan dengan LPS sampai
132oC sehingga diperoleh konsentrasi Urea 97,7%.
Pada tingkat terakhir dari seksi ini larutan urea dipanaskan lagi sampai suhu 138oC
di EA 202 Final Concentrator dan diperoleh konsentrasi urea 99,7 % di FA 203 Final
Separator yang beroperasi pada tekanan 25 mmHg vacuum, seterusnya dengan GA 204
Molten urea pump dikirim ke Prilling Tower. Uap air diolah di Seksi Pengolahan Proses
Kondensat (Process Condensate treatment Section).
5. Seksi Pembutiran ( Prilling Tower)
Urea cair (molten urea) dengan konsentrasi urea 99,7 wt% yang berasal dari Seksi
Evaporasi, di Prilling Tower dispraykan, didinginkan dan dipadatkan hingga diperoleh
produk urea prill.
Prilling Tower di rancang mempunyai ketinggian jatuh bebas setinggi 52 m dan
diameter dalamnya adalah 13,1 meter. Air pendingin dihembuskan lewat bawah menara
oleh GB 301 blower for Fluidizing cooler dan naik kedalam menara seterusnya ditarik
oleh 4 unit GB 301 Induced Fan yang dipasang dipuncak menara.
Pada bagian atas Prilling Tower disediakan dedusting system untuk merecover
debu urea yang terikut dalam udara pendingin. Dedusting system terdiri dari FD 304
packed bed untuk menangkap debu dan GB 301 Induce Fan untuk Prilling Tower. Debu
urea yang terbawa oleh udara panas ditangkap oleh sprayer larutan urea kadar 20% wt.
Debu urea yang terbang dari Tower kurang lebih 30 mgNm3 atau kurang sudah
memenuhi nilai dibawah ambang batas polusi. Larutan urea yang terecovery dikirim ke
FA 201 urea solution tank.
6. Seksi Recovery (Recovery section)
Gas NH3 dan CO2 yang lepas dari Seksi purifikasi diabsorbsi dan direcovery
dalam dua tingkat absorber yaitu EA 401 HP Absorber dan EA 402 LP Absorber dengan
menggunakan process condensate sebagai absorbent, dan akhirnya dikirim ke Seksi
Synthesis.
Gas yang keluar dari DA 202 LP Decomposer dikirim ke EA 402 LP Absorber
yang beroperasi pada tekanan 2,3 kg/cm2g dan temp 50oC untuk absorbsi NH3 dan CO2.
Gas yang keluar dari DA 201 HP Decomposer dikirim ke EA 401 A/B HP Absorber yang
beroperasi pada tekanan 17,3 kg/cm2g dan temp 108oC. Panas yang terbentuk dalam
proses absorbsi di EA 401 direcover oleh larutan urea yang berasal dari FA 202 dan
dimanfaatkan sebagai sumber panas untuk pemekatan larutan urea. Gas yang keluar dari
EA 401 dicuci oleh larutan dari LP Absorber. Larutan karbamat yang terbentuk di HP
Absorber dikirim ke EA 101 dan EA 102 dan sebagian lagi ke DA 102 Scrubber (Unit
Sintesa).
Sebagian gas yang tidak terabsorbsi di DA 401 bed bawah ditangkap oleh proses
condensat dari FA 501 Process Condensate Tank di bed atas dan larutannya dipakai
absorbent di EA 402. gas-gas yang tidak terabsorbsi/ terkondensasi selanjutnya divent.
7. Seksi Pengolahan Proses Kondensat (Process Condensate Treatment Section)
Uap air yang terjadi di seksi Evaporasi terikut pula urea mist, gas NH3 dan CO2
dikondensasikan oleh EA 501 sampai dengan EA 503 vacum generation system menjadi
kondensat. Proses kondensat ini dikirim ke DA 501 PC Stripper dan DA 502 urea
Hydrolyzer untuk diolah.
Proses kondensat yang bersih (setelah pengolahan) dikirim ke fasilitas pengolahan
air untuk dimanfaatkan sebagai BFW. Gas CO2 dan NH3 yang lepas dari proses
kondensat dengan cara stripping dikirim ke LP Decomposer untuk direcovery.
Jumlah proses kondensat bersih yang keluar dari DA 501 adalah 29,2 t/h masuk
FA 305 water tank dan dengan GA 301 sejumlah 11,5 t/h cond dikirim ke FC 301 Dust
Chamber di Prilling Tower sebagai make up dan sisanya 17,7 t/h dikirim ke Water
Treatment Facility.
Vacuum Generation System:
Uap air di FA 203 dengan tekanan 25 mmHg vacuum ditarik oleh EE 201 ejektor dan
dikondensasikan di EA 503 Surface Condenser. Air yang menguap di FA 202 dengan
tekanan 150 mmHg vacuum dikondensasikan di EA 501 First Surface Condenser. Uap
air yang tidak terkondensasi di EA 501 dikirim ke EA 502 Second Surface condenser
untuk dikondensasikan. Non kondesable gas dari EA 502 ditarik oleh EE 502 Second
ejector masuk ke DA 502 Final Absorber Cooler untuk merecover NH3 dan CO2
sebelum gas dibuang ke atmosfer.
Gas yang mengandung NH3 dan CO2 dari FA 205 Flash Separator dikirim ke EA 506
Flash gas condenser untuk dikondensasikan. Non Condensable gas dari EA 506 ditarik
oleh vacuum generation system untuk recovery gas NH3 dan CO2 lebih lanjut.
Pengolahan Proses Kondensat
Kondensat yang tersimpan di FA 501 Process Condensate Tank sebagian dikirim ke
EA 402 LP Absorber untuk make up absorbent dan sisanya ke, DA 501 yang
mempunyai internal sieve tray dan dioperasikan pada tekanan 2,8kg/cm2g. Untuk
memisahkan NH3 dan CO2 dari condensate maka pada bagian bawah DA 501
diinjeksikan LPS sebagai stripping, gas yang keluar dari puncak DA 501 dikirim ke
DA 202 untuk stripping.
Proses kondensate pada bagian atas DA 501 setelah kandungan NH3nya dilepaskan,
dengan GA 502 lewat EA 505 dikirim ke DA 502 urea hydrolizer yang beroperasi
pada tekanan 18 kg/cm2 dan temperatur 200oC untuk hydrolisa urea menjadi NH3 dan
CO2.
Proses kondensat dari bawah DA 502 lewat EA 505 masuk kebagian bawah DA 501
untuk melepaskan gas NH3 dan CO2 dengan stripping. Akhirnya proses kondensat
setelah pengolahan mengandung 5 ppm sisa urea dan NH3 dikirim ke Dust Chamber
Prilling Tower dan sebagian lagi ke Water Treatment Unit untuk dipolish menjadi
BFW.
8. Unit Pengolahan Air (Water Treatment Unit)
Steam kondensat dari proses heater dan EA 104 Turbine Condenser dibersihkan
kesadahannya di unit ini bersama dengan proses kondensat dari DA 501. Kondensat
pertama kali dilewatkan ke FD 801 condensate filter untuk menghilangkan scale/kerak
dalam kondensat.
Kondensat kemudian dikirim ke DA 801 Polisher, dimana kondensat dibersihkan
ion-ionnya agar memenuhi kualitas BFW. Air yang sudah bersih dipompa dengan
Polisher Water Pump dan dikirim ke Deaerator Utility Plant.
DA 801 Polisher diregenerasi sekali seminggu dengan caustic soda dan asam
sulfat. Air buangan di netralisir di AD 801 Neutralization Pond baru dibuang.