BEDAH ANATOMI PROSES di PUSRIUNIT SINTESA
OLEH :
YULIANA STEVANI 03101003016ELISABETH S WAU 03101003025THERESIA LAURA E R 03101003046MARTHA RIA 03101003050
FAKULTAS TEKNIKJURUSAN TEKNIK KIMIA
UNIVERSITAS SRIWIJAYA INDERALAYA
Tugas Alat Industri Kimia
BAB I
PENDAHULUAN
Pabrik Pupuk Urea pertama di Indonesia adalah PT Pupuk Sriwijaya yang
berada di Palembang Sumatera Selatan merupakan Badan Usaha Milik Negara
(BUMN) PT PUSRI didirikan kira – kira 7 km dari pusat kota Palembang,
tepatnya di tepi Sungai Musi, di daerah Sungai Selayur. Kelayakan pemilihan
lokasi ini ditunjang oleh keadaan geografis Sumatera Selatan yang memiliki
kekayaan alam berupa gas alam yang tersedia dalam jumlah yang cukup banyak.
Fokus utama PT PUSRI adalah proses pembuatan pupuk dengan produk utama
yaitu Pupuk Urea. Pabrik terdiri dari tiga bagian yaitu Pabrik Ammonia, Pabrik
Urea dan Pabrik Utilitas.
Profil PT. Pusri adalah Badan Usaha Milik negara yang
bergerak dibidang produksi dan pemasaran pupuk.
Secara legal, PT Pusri resmi didirikan 24 Desember
1959 dan merupakan produsen produk pupuk urea
pertama di Indonesia. PT. Pusri memiliki 4 unit
pabrik masing-masing pabrik terdiri dari 3 bagian.
Lokasi Pabrik 7 km dari pusat kota Palembang, tepatnya di tepi
Sungai Musi, di daerah Sungai Selayur. Kelayakan
pemilihan lokasi ini ditunjang oleh keadaan geografis
Sumatera Selatan yang memiliki kekayaan alam
berupa gas alam yang tersedia dalam jumlah yang
cukup banyak.
Fokus Utama/Bisnis Pembuatan pupuk urea
Pengadaan Bahan Baku Bahan baku pembuatan urea adalah ammonia dan
CO2 dari unit ammonia PT PUSRI.
Produk yang Dihasilkan Produk utama terdiri dari pupuk urea serta Amoniak,
sedangkan produk samping terdiri dari Amoniak
Ekses, Oksigen, Nitrogen, Dry Ice, dan CO2.
Unit Proses yang Dipilih Unit sintesa urea
Tugas Alat Industri Kimia
NH3 cair
Gas CO2
GB-151 (CO2 Comp.)
DC-151REACTOR
DA-151CO2 STRIPPER
DA-152SCRUBBER
FA-152STEAM DRUM
EA-151 EA-152CARB. CARB. COND. COND.NO.1 NO.2
FA-151SATURATIONDRUM
EA-101 dan EA-102AMMONIAPREHEATER
Recycle Carmamate from HAC
to HAC
Urea sol’n to HPD
steam
steam
condensate
condensate
FIC-106
FIC-104
HC-102
Ventto Atm.
HC-103
HCV-101
HC-105
HC-104
air
LIC-104
BAB II
URAIAN PROSES
Pada unit sintesa ini, urea disintesis dari amonia cair, gas CO 2, dan
larutan karbamat hasil proses recovery. Unit ini terdiri dari reaktor (U-DC151),
stripper (U-DA151), carbamate condenser No. 1 (U-EA151), carbamate
condenser No. 2 (U-EA152), dan scrubber (U-DA152).
Gambar 4.34. Diagram Alir Seksi Sintesa
2.1. Reaktor (U-DC151)
Sintesis urea terjadi di dalam reaktor. Reaktor merupakan sebuah menara
yang dilengkapi dengan 9 buah baffle plates dan dinding bagian dalamnya dilapisi
dengan Stainless Steel 316 L. Sistem dalam reaktor menggunakan prinsip overflow,
Tugas Alat Industri Kimia
dimana larutan urea yang terbentuk setelah mengalami proses sintesa akan keluar
melalui sebuah pipa di bagian atas reaktor ke bagian bawah reaktor dengan
memanfaatkan gaya berat dan kemudian keluar dari reaktor.
Sebelum ke reaktor, amonia cair dari ammonia reservoir (U-FA401)
dipompa dengan ammonia boost-up pump (U-GA 404A.B) dan ammonia feed pump (U-
GAI01 A–C) ke ammonia preheater untuk pemanasan sebelum amonia masuk ke
dalam reaktor. Ammonia preheater ada dua buah yaitu ammonia preheater No.1 (U-
EA101) dan ammonia preheater No. 2 (U-EA102). Pada ammonia preheater No. 1,
amonia dipanaskan dengan menggunakan bantuan air panas (hot water), sedangkan
pada ammonia preheater NO. 2, amonia dipanaskan dengan menggunakan steam
condensate.
Karbondioksida yang sebagian besar berasal dari ammonia plant ditekan
sampai 180 kg/cm2g dengan sebuah kompresor CO2 4 tingkat (kompresor
sentrifugal) yang terdiri dari dua casing suction. CO2 dari kompresor kemudian
masuk ke stripper, carbamate condenser, baru masuk ke reaktor.
Larutan karbamat hasil recovery dipompa dengan Recycle Solution Feed
Pump (UGA102R) dari HPAC (High Pressure Absorber Decomposer) baru (U-
EA451) masuk ke carbamate condenser No. 2(U-EA 152) dan scrubber. Dari
scrubber larutan karbamat masuk ke carbamate condenser No. 1 (U-EA 151), lalu
dari carbamate condenser No. 1 dan No.2 masuk ke reaktor.
Di dalam reaktor terjadi reaksi yang sangat eksotermis antara ammonia
dan CO membentuk ammonium carbamate, kemudian ammonium carbamate
mengalami dehidrasi menjadi urea dan air. Reaksi yang terjadi, yaitu:
2 NH3 + CO2 NH2COONH4 ∆H = -28,5 kcal/mol
NH2COONH4 NH2CONH2 + H20 ∆H = 3-6 kcal/mol
Konversi reaksi yang diharapkan sebesar 68 %. Setelah konversi reaksi
tercapai, larutan sintesis urea kemudian dialirkan ke stripper. Untuk mencapai
konversi reaksi sebesar 68 %, maka ada beberapa hal yang harus diperhatikan
antara lain:
Tugas Alat Industri Kimia
2.1.1.Kemurnian bahan baku
Amonia yang digunakan sebaiknya memiliki kadar lebih besar dari
99 %. Kemurnian gas karbondioksida dapat berubah-ubah sesuai hasil CO2
dari pabrik amonia. CO2 yang terlalu rendah dapat mengakibatkan
penambahan kapasitas kompresor karbondioksida dan energinya, serta
dapat mengakibatkan penambahan kadar gas buang sehingga konsumsi steam
juga akan semakin tinggi.
2.1.2. Tekanan
Untuk mencapai konversi reaksi sebesar 68 %, maka tekanan operasi diatur
pada 175 kg/cm2. Pada tekanan operasi yang tinggi, akan menimbulkan akibat
yang serius pada efisiensi stripping. Pada tekanan operasi yang tinggi, suhu
operasi di stripper akan naik sehingga proses hidrolisa urea akan meningkat
dan juga terjadi pembentukan biuret.
Reaksi pembentukan biuret:
2 NH2CONH2 NHZCONHCONH2 + NH3
2.1.3.Temperatur
Temperatur operasi optimum yang digunakan berkisar antara 190-195 oC.
Semakin naik temperatur operasi, konversi akan semakin meningkat. Tetapi,
pada temperatur yang melebihi temperatur optimum, konversi mulai
menurun, karena adanya korosi material reaktor dan keseimbangan tekanan
yang semakin meningkat.
2.1.4. Kelebihan amonia
Rasio konversi akan naik jika ditambahkan dengan amonia berlebih. Selain
itu, kelebihan amonia ini juga sangat efektif untuk menjaga agar kandungan
biuret rendah. Untuk mencapai konversi reaksi sebesar 68 %, maka rasio
NH3/CO2 adalah 4,0.
2.1.5. Air
Tugas Alat Industri Kimia
Agar tercapai konversi reaksi yang diinginkan, maka rasio H 2O/CO2
sebaiknya sebesar 0,46.
2.1.6. Waktu tinggal
Untuk menghindarkan larutan balik dari sintesa, maka diupayakan
pemasangan baffle plate pada reaktor, sehingga waktu tinggal di dalam
reaktor cukup 36 menit.
2.2. Stripper (U-DA151)
Larutan sintesis urea yang keluar dari reaktor akan masuk ke
stripper. Pada stripper, larutan urea yang mengandung ±33% urea akan
dikontakkan dengan gas CO2 dari CO2 kompresor. Tujuan stripping ini adalah
untuk menguraikan larutan karbamat dalam larutan urea menjadi amonia dan
CO2 dengan bantuan steam condensate, dimana gas yang dihasilkan kemudian
distrip oleh CO2 ke carbamate condenser. Larutan urea yang keluar dari stripper
mengandung ± 47% urea.
Larutan sintesis urea masuk pada bagian atas stripper, dan akan kontak
dengan gas karbondioksida yang masuk pada bagian bawah stripper. Stripper
beroperasi pada temperatur 176 °C, sedangkan tekanannya sama dengan tekanan
operasi pada reaktor. Pada bagian bawah stripper, amonium karbamat dan
ammonia berlebih yang terkandung di dalam larutan sintesis urea, diuraikan dan
dipisahkan dengan stripping CO2 dan pemanasan steam dalam pemanas ienis
Falling Film. Gas CO2 (karbon dioksida) akan menstrip ammonia berlebih,
sedangkan larutan amonium karbamat akan terurai menjadi gas NH3 dan CO2
dengan bantuan steam. Gas yang terbentuk kemudian dikirim ke carbamate
condenser No.1 (U-EA151) dan carbamate condenser No. 2 (U-EA152).
Sedangkan larutan sintesis urea yang masih mengandung amonia berlebih sebanyak
12-13 % berat dikirim ke unit purifikasi.
Operasi pada stripper dipengaruhi beberapa faktor, antara lain:
2.2.1. Pengaruh tray
Tray di bagian atas stripper mempengaruhi proses stripper. Tray ini berfungsi
untuk memisahkan kelebihan amonia dan mengatur rasio mol NH3/CO2 dari
larutan untuk mendapatkan level yang sesuai pada saat operasi di stripper.
Tugas Alat Industri Kimia
2.2.2. Tekanan dan temperatur operasi
Kandungan amonia berlebih dalam larutan sintesis urea yang keluar dari
stripper akan naik bila stripper dioperasikan pada tekanan yang lebih tinggi.
Temperatur yang melebihi temperatur operasi dapat menaikkan hidrolisa urea
dan pembentukan biuret di s tr ipper .
2.2.3. Tekanan steamTekanan steam yang digunakan adalah 20 kg/cm2g. Apabila tekanan steam
lebih besar dari 20 kg/cm2g maka pembentukan biuret semakin naik dan
korosi pada stripper akan semakin cepat. Apabila tekanan steam kurang
dari 20 kg/cm2g, amonia berlebih dalam larutan sintesis urea akan semakin
bertambah.
2.2.4. Level di stripper
Pada umumnya, level di bagian bawah stripper diupayakan serendah mungkin
pada level tertentu. Jika level terlalu tinggi, maka waktu tinggal akan semakin
bertambah, dan juga akan menambah hidrolisa urea dan pembentukan
biuret. Sedangkan jika terlalu rendah akan menyebabkan CO2 ikut lolos
bersama larutan.
2.3. Carbamate condenser No. 1 dan No. 2 (U-EA151 dan U-EA152)
Di dalam carbamate condenser, gas yang dihasilkan dari stripper,
dikondensasikan dan diserap oleh larutan karbamat dari unit recovery untuk
dikembalikan ke dalam reaktor. Carbamate condenser pada unit sintesis ini ada 2
dan dioperasikan secara paralel. Gas dan cairan pada bagian bawah carbamate
condenser kemudian dialirkan ke reaktor. Adanya kondensasi amonia dan
pembentukan carbamate akan menghasilkan panas di carbamate condenser.
Panas yang dihasilkan ini dimanfaatkan untuk membentuk steam tekanan rendah
di carbamate condenser No. I dan untuk memanaskan larutan urea dari stripper
pada carbamate condenser No. 2 sebelum masuk ke unit purifikasi.
2.4. Scrubber (U-DA152)
Gas sintesa dalam reaktor selama reaksi berlangsung ada sebagian
yang lolos melalui bagian atas reaktor. Gas lolos yang mengandung amonia dan
karbondioksida ini kemudian masuk ke scrubber dan diserap oleh larutan
Tugas Alat Industri Kimia
karbamat hasil seksi recovery. Amonia dan karbondioksida yang diperoleh
kembali, sebesar 60% masuk ke carbamate condenser No. 1, kemudian kembali
ke reaktor. Sisanya, gas melalui bagian atas scrubber dikirim ke High Pressure
Decomposer (HPD) untuk penyerapan NH3 dan CO2 lebih lanjut.
Temperatur operasi di bagian atas dan bagian bawah scrubber tidak
dapat dinyatakan secara tepat. Apabila temperatur bagian bawah scrubber tinggi
berarti penyerapan NH3 dan CO2 oleh larutan recycle cukup bagus.
Tugas Alat Industri Kimia
Produk yang dihasilkan oleh pabrik urea adalah :
Urea ( NH2CONH2 )
Nitrogen : 46,0 % berat
Biuret : maks 0,5 % berat
Moisture : maks 0,3 % berat
Fe : maks 1 ppm
NH3 bebas : maks 150 ppm
Abu : maks 15 ppm
Ukuran butir 6 – 18 mesh maksimum 95 %
25 US mesh ( lolos ) maksimum 2 %
Sifat – sifat fisis :
Zat padat kristal berwarna putih pada suhu kamar
Melting point : 132,7 °C
Kalor peleburan : 60 cal/g
Panas pelarutan dalam air : 58 cal/g
Tugas Alat Industri Kimia
BAB III
INVENTARIS PERALATAN INDUSTRI di PUSRI
Nama alat Jumlah
Reaktor 1
Stripper 1
Scrubber 1
Carbamate
condenser
2
Steam drum 1
Preheater 1
Pompa 2
Tugas Alat Industri Kimia
3.1. SPESIFIKASI ALAT-ALAT INDUSTRI
Nama alat Reaktor
Fung Suatu alat proses tempat di mana terjadinya suatu reaksi
berlangsung, baik itu reaksi kimia atau nuklir dan bukan
secara fisika. Dengan terjadinya reaksi inilah suatu bahan
berubah ke bentuk bahan lainnya, perubahannya ada yang
terjadi secara spontan alias terjadi dengan sendirinya atau
bisa juga butuh bantuan energi seperti panas
Bahan konstruksi Logam(baja,alumunium, material tahan korosi)
Gambar
Prinsip kerjaReaktor adalah tempat terjadinya rekasi sehingga, dengan
terjadinya reaksi inilah suatu bahan berubah ke bentuk
bahan lainnya, perubahannya ada yang terjadi secara
spontan alias terjadi dengan sendirinya atau bisa juga
butuh bantuan energi seperti panas. Perubahan yang
dimaksud adalah perubahan kimia, jadi terjadi perubahan
bahan bukan fasa misalnya dari air menjadi uap yang
merupakan reaksi fisika.
Tugas Alat Industri Kimia
Nama alat Stripper
Fungsi Memisahkan antara gas A dan B yang tercampur, saat gas
tersebut dimasukkan kedalam stripper maka gas tersebut
akan terpisah.
Bahan konstruksi Baja, stainless steel (berbentuk silinder atau tabung).
Gambar
Prinsip kerjaAmoniak dan gas asam-arang dimasukkan secara langsung
kepada bagian sintesa. Di reaksi eksotermik antara amoniak
dan gas asam-arang ammonium karbamat dibentuk. Reaksi
yang kedua adalah dehidrasi yang endotermik karbamat
kepada urea dan air. Gas dikembalikan ke reactor setelah
kondensasi di dalam yang tekanan tinggi kondensator
karbamat. Gas buangan, yang terpisah dari zat cair di atas
reactor, digosok di suatu yang tekanan tinggi dan suatu
pembasuh yang tekanan rendah.
Nama alat Scrubber
Tugas Alat Industri Kimia
Fungsi Scrubber adalah suatu alat untuk menghilangkan beberapa
partikel dan/atau gas-gas pengotor serta pengendalian,
polusi mengendalikan emisi/ pancaran berupa gas, gas-gas
asam terutama. Scrubber dapat juga digunakan untuk
memperoleh panas dari gas-gas yang panas oleh kondensasi
gas cerobong. Menggunakan cairan untuk mencuci
pengotor-pengotor yang tak dikehendaki dari suatu arus gas
Bahan konstruksi Logam alloy
Gambar
Prinsip kerjaKetika zat-zat pengotor-pengotor adalah yang diperbaiki
dengan meningkatkan waktu kontak di dalam scrubber atau
oleh peningkatan dari luas permukaan dari solusi pembasuh
oleh pemakaian suatu nosel semprot, menara-menara yang
dikemasi/memenuhi atau satu alat pernapasan. Pembasuh-
pembasuh basah boleh meningkatkan proporsi air di dalam
gas, menghasilkan suatu bulu-bulu cerobong yang kasat
mata, jika gas itu dikirim ke(pada suatu cerobong.
Tugas Alat Industri Kimia
Nama alat Carbamate condenser
Fungsi Kondensasi dari fase gas ke fase cair.
Bahan konstruksi Carbon steel, satainless steel (berbentuk silinder atau
tabung)
Gambar
Prinsip kerja Di dalam carbamate condenser, gas yang dihasilkan dari
stripper, dikondensasikan dan diserap oleh larutan karbamat
dari unit recovery untuk dikembalikan ke dalam reaktor.
Gas dan cairan pada bagian bawah carbamate condenser
kemudian dialirkan ke reaktor. Panas yang dihasilkan ini
dimanfaatkan untuk membentuk steam tekanan rendah di
carbamate condenser No. I dan untuk memanaskan larutan
urea dari stripper pada carbamate condenser No. 2
Nama alat Steam drum
Tugas Alat Industri Kimia
Fungsi Steam drum menyediakan ruang untuk uap jenuh yang
dihasilkan dalam tabung dan untuk pemisahan uap air dari
uap.
Bahan konstruksi Baja/logam tahan korosi
Gambar
Prinsip kerja Steam drum juga berfungsi sebagai ruang penyimpanan
untuk ketel uap air yang didistribusikan dari drum uap ke
downcomer tabung. Selama operasi normal, steam drum
yang disimpan sekitar setengah penuh dengan air. Uap yang
baik drum berisi atau terhubung ke banyak penting kontrol
dan perlengkapan yang dibutuhkan untuk pengoperasian
boiler.
Nama alat Air preheater
Tugas Alat Industri Kimia
Fungsi Air preheater atau air heater adalah istilah umum untuk
menjelaskan salah satu perangkat yang dirancang untuk
membuat udara panas sebelum digunakan pada proses lain
(misalnya, pembakaran dalam boiler) dengan tujuan
utama meningkatkan efisiensi thermal proses. Mereka
dapat digunakan untuk mengganti dgn cara recovery uap
panas atau sistem untuk menggantikan uap
Bahan konstruksiBaja, logam tahan suhu tinggi, bahan komposit polimer.
Gambar
Prinsip kerjaPemgembalian panas dari boiler cerobong gas panas yang
akan meningkatkan efisiensi dari boiler dengan
mengurangi panas berguna yang hilang di cerobong gas.
Akibatnya, gas pada cerobong gas juga dikirim ke gas
stack (atau corong) pada suhu yang lebih rendah. Hal ini
juga memungkinkan kontrol atas suhu gas yang
meninggalkan tumpukan.
Nama Alat Pompa Fungsi memberikan tekanan tinggi harus menyertakan metode untuk
Tugas Alat Industri Kimia
melepaskannya cairan yang bertekanan lebih.
Prinsip Kerja Pistons dari silinder yang menyediakan aliran cairan. Putaran
pompa, beroperasi pada positif-prinsip yang ada, masing-masing
memberikan stroke yang pasti volume cair ke sistem.
Bahan Konstruksi Besi cor, elastik besi, baja karbon cast
Foto
LAMPIRAN FLOWSHEET
Tugas Alat Industri Kimia
Tugas Alat Industri Kimia
Tugas Alat Industri Kimia
Tugas Alat Industri Kimia