Proses Pembuatan Pupuk Urea di PT Pusri [Bagian 1] - Wani Mulyo | Dare to Noble

Proses Pembuatan Pupuk Urea di PT Pusri [Bagian 1]

Proses Pembuatan Urea



Gambar 1 Diagram proses pembuatan urea

a. Input
Dalam proses pembuatan urea, bahan baku (input) yang digunakan antara lain:Amoniak cair (0,58 MT/T urea) dengan spesifikasi berikut:
NH3 :  99,5 % wt (minimal).
H2O               :  0,5 % wt (maksimal).
Oil Content   :  5,0 ppm (maksimal).
Temperatur :  25 ~ 30 0C
Tekanan       :  18 Kg/cm2g.
Gas CO2 ( 0,76 MT/T Urea) dengan spesifikasi berikut:
 CO2 :  98 % wt (min).
 Total Sulfur :  1,0 ppm vol (maks).
 Temperatur :  38 0C
 Tekanan       :  0,6 Kg/cm2g.
Bahan Pembantu
Cooling water. Make Up 
Medium Pressure Steam (MS)  42 Kg/cm2g 
Boiler Feed Water (BFW) 
Instrument Air 
Plant Air 
Filtered Water turbidity 
Normal Electric Power
Pelumas
Medripal, DTE oil Light, DTE Oil Heavy, DTE Oil Heavy Medium, DTE Oil Extra Heavy, Macoma, Turalic C-220, Spartan EP-150, dll.
Bahan Kimia
Phosfat; Kaporit, Chlorine, Asam Sulfat, dan bahan kimia lain.

b. Proses
Proses pembuatan urea yang digunakan di PT Pusri I-B Palembang terbagi menjadi 4 bagian proses utama yakni:


Unit sintesis

Gambar 2 Diagram proses unit sintesis

Unit purifikasi

Gambar 3 Diagram proses unit purifikasi

Unit recovery
  


Gambar 4 Diagram proses unit recovery 

Unit kristalisasi dan pembutiran




Gambar 5 Diagram proses unit kristalisasi dan pembutiran 

Unit Sintesis
Unit ini merupakan bagian terpenting dari pabrik Urea, yakni untuk mensintesa Urea dengan mereaksikan Liquid NH3 dan gas CO2 di dalam reaktor urea 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 dari amoniak karbamat dan kelebihan amoniaknya setelah dilakukan stripping oleh CO2. Amoniak cair dari Amoniak Reservoir (FA-401) dipompakan dari tekanan 16,5 Kg/cm2g menjadi 200 Kg/cm2g. Sebelum masuk ke reaktor terlebih dahulu dipanasi hingga 67  0C dan masuk ke reaktor melalui kerangan EMV-102. Gas Karbon dioksida dari pabrik Amoniak dipisahkan kandungan airnya di Suction Separator (FA-161), dikompress hingga 200 Kg/ Kg/cm2g baru masuk ke reaktor (DC-101) melalui kerangan EMV-101.
Reaksi kimia pembentukan urea (1) dan (2):

2NH3 (l) + CO2 (g) --> NH2COONH4 (l) + 38000 kal ... (1)  (amoniak karbamat)
NH2COONH4 (l)--> H2O (l) + NNH2CONH2 (l) + 6000 kal ... (2)  (Urea)

Reaksi (1) memiliki kecepatan tinggi tanpa katalis bahkan sampai hampir sempurna asalkan tekanan system lebih tinggi daripada tekanan dekomposisinya. Pembentukan amoniak karbamat merupakan reaksi yang sangat eksotermik, oleh karena itu pemindahan panas secara terus menerus perlu dilakukan agar temperatur tidak melebihi temperatur dekomposisinya.

Reaksi (2) adalah reaksi endotermik lemah, sehingga kelebihan panas maka akan memperbesar laju pembentukan biuret, hal ini ditekan dengan amoniak excess dan waktu tinggal yang singkat. Perlu diingat Biuret tidak dikehendaki karena akan mengurangi produk urea dan menjadi racun bagi tanaman.
Rekasi kimia dengan produk sampingan biuret:

2NH2CONH2 (l) --> NH2CONHCONH2 (l)  +  NH3 (g)…(3).

Pembentukan biuret hal lain yang sangat penting diperhatikan di seksi purifikasi dan finishing.   
          
Reaksi (3) berlangsung reversibel dan variabel dasar yang berpengaruh pada reaksi ini adalah temperatur, konsentrasi amoniak dan waktu tinggal. Biasanya pembentukan biuret ini dan lelehan urea dan dalam larutan urea yang pekat dengan konsentrasi amoniak yang rendah sekali, biuret menjadi tinggi. Untuk mencegah pembentukan biuret yang tinggi, maka perlu sekali diperhatikan kelebihan amoniak dalam proses pembentukan urea. Dalam hasil urea, kandungan biuret yang diizinkan tidak lebih dari 1%, hal ini sangat penting karena urea dipakai untuk pemupukan tanaman, kalau biuret tinggi maka tanaman akan mati. Biuret adalah racun bagi tanaman. 
Dalam pengoperasian pabrik urea dan kontrol proses harus diatur dan dipilih sedemikian rupa, sehingga kandungan biuret dari prill urea sekitar 0,5%. Tahap dekomposisi dalam proses urea adalah 3 tingkat, mulai dari tekanan 17 Kg/cm2g, 2,5 Kg/cm2g dan tekanan atmosfer. Hal ini dimaksudkan untuk memisahkan amoniak karbamat, air dan amoniak berlebihan dari larutan urea sebelum larutan urea dikirim ke crystallyzer. Konsentrasi larutan urea yang dikirim ke crystallyzer berkisar antara 71% berat.

Reaksi antara CO2 dan amoniak menjadi urea berlangsung secara reversibel, yang sangat dipengaruhi oleh tekanan, temperatur, komposisi reaktor, dan waktu reaksi berlangsung. 
Dengan temperatur dan tekanan yang tinggi akan mempertinggi konversi amoniak karbamat menjadi urea. Kondisi reaktor operasi untuk dapat berlangsung reaksi yang baik adalah 190-2000C dan 200-250 kg/cm2g dengan waktu tinggal 25-30 menit. Konversi untuk menghasilkan urea berkurang kalau air didalamnya bertambah, sedangkan rasio NH3/CO2 umpan reaktor yang sesuai adalah (4/1). Reaksi kimia untuk menghasilkan urea berlangsung dalam reaktor urea. Bahan reaktan dan hasil reaksi dalam reaktor sangat korosif dan merusak alat reaktor itu sendiri, maka perlu dilindungi permukaan dalam reaktor. Pada proses total recycle (improved) dipakai reaktor dengan lapisan pelindung bagian dalam adalah metal titanium (Ti). 
Pada temperatur, tekanan reaktor dan perbandingan mol NH3/CO2 yang rendah akan menurunkan konversi CO2. Selain itu penurunan konversi CO2 juga akan memperbesar kandungan CO2 dalam larutan, jika terlalu tinggi maka keseimbangan di High Pressure Absorber ( DA-401) akan hilang, maka proses absorbsi akan terganggu sehingga CO2 lolos bersama-sama dengan NH3 dari top HPA membentuk amoniak karbamat padat yang akan menyumbat pipa-pipa dan merusak peralatan yang terbuat dari besi karbon. Secara keseluruhan reaksi CO2 dan amoniak menjadi urea adalah eksotermis, maka temperatur reaktor perlu diatur. Pengaturan temperatur reaktor dapat dilakukan dengan:

  • Menginjeksikan amoniak berlebihan ke dalam reaktor.
  • Mengembalikan sebagian larutan karbamat recycle ke reaktor. 
  • Memanaskan amoniak yang akan masuk ke reaktor



Postingan terkait:

1 Komentar untuk "Proses Pembuatan Pupuk Urea di PT Pusri [Bagian 1]"

  1. Bagus sekali penjelasannya Pak Wanimulyo, terima kasih telah berbagi ilmu. Saya ijin bisa membuat bahan ajar yang mengacu ke blog Bapak ya. Salam hormat

    BalasHapus