BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
PT. Pupuk Iskandar Muda (Persero) ialah suatu perusahaan industri yang menciptakan pupuk buatan PT. Pupuk Iskandar Muda (Persero) secara resmi didirikan pada tanggal 24 Februari 1982 yang di rintis oleh PT. PUSRI Palembang. PT. Pupuk Iskandar Muda (Persero) yakni sebuah pabrik yang menghasilkan butiran pupuk urea sebagai produk utama di samping produk samping yang lain berupa ammonia cair, gas O2, CO2 cair, CO2 padat. Untuk memenuhi seruan pasar, baik di mancanegara dan sebagian besar dipasarkan di dalam negeri yang pemasarannya di bantu oleh PT. PUSRI. Pada proses pembuatan pabrik ini dibagi dalam 3 bab adalah :
1. Proses Pengolahan Utilitas
2. Proses Pengolahan Ammonia
3. Proses Pembuatan Urea
Dengan adanya kandungan gas alam yang melimpah di Kabupaten Aceh Utara dan tersedianya lokasi yang baik di kawasan pantai serta adanya jalan raya yang melintas daerah ini, maka tempat ini sangat menunjang bagi perkembangan industri besar dan kecil utamanya yang memakai sumber daya alam yang berbentukgas alam dan hasil hutan sebagai bahan baku industri kecil, maupun industri – industri yang berkaitan serta industri hilir. Pupuk urea ialah salah satu produk strategis yang sangat penting peranannya dalam menunjang bikinan pertaniaan. Pupuk urea yang baik adalahjika komposisi kimia yang terkandung di dalamnya sudah di pastikan berdasarkan Standart Nasional Indonesia (SNI) dan Internasional Standart Organization (ISO). Berdasarkan evaluasi yang dikerjakan untuk mengetahui kualitas dari pupuk urea yang diproduksi oleh PT. PIM berbentukTotal Nitrogen, kadar biuret, moisture dan ukuran butiran, terbukti bahwa pupuk urea prill yang dibuat oleh PT. Pupuk Iskandar Muda sesuai dengan syarat kualitas pupuk urea (SNI-2801-1992) sehingga pupuk urea tersebut sangat bagus dan kondusif untuk dipakai selaku pupuk penyubur flora.
1.2 Manfaat
Nitrogen dalam bentuk nitrat sungguh cepat diserap tumbuhan, Keuntungan menggunakan pupuk urea yang mengandung nitrogen adalah gampang diserap tanaman. Selain itu, kandungan N yang tinggi pada urea sangat diperlukan pada perkembangan awal flora. Nitrogen (N), yang dibutuhkan untuk kemajuan vegetatif (perkembangan daun dan batang), memajukan kadar protein tumbuhan, juga untuk berkembangnya mikroorganisme dalam tanah. Nitrogen diserap akar flora dalam bentuk nitrat atau amonium, yang besar lengan berkuasa mempercepat sintesis karbohidrat diubah menjadi protein. Di samping itu dalam pembuatan pupuk urea banyak hal – hal yang perlu di amati untuk memajukan mutu \ pupuk urea tersebut, salah satu hal yang harus diperhatikan adalah kadar nitrogen yang terkandung dalam pupuk urea. Kadar nitrogen yang terkandung dalam pupuk urea adalah 45 – 46% ini merupakan tolok ukur nasional Indonesia yang di buatan di PT. Pupuk Iskandar Muda.
BAB II
TELAAH PUSTAKA
2.1 Sejarah Pupuk Urea
Hillaire Rouelle, itulah nama orang yang pertama kali mendapatkan Pupuk urea. Ahli kimia asal perancis ini menemukannya pada tahun 1773. Senyawa ini ialah senyawa organik pertama yang sukses disintesis dari senyawa anorganik. Pembuatan urea dari amonia dan asam sianida untuk pertama kalinya ditemukan oleh F.Wohler pada tahun 1828. Namun pada saat ini pengerjaan urea pada umumnya memakai proses kehilangan cairan tubuh yang didapatkan oleh Bassarow pada tahun 1870. Proses ini mensintesis urea dari pemanasan amonium karbamat. Prinsip pembuatan urea pada umumnya adalah dengan mereaksikan antara amonia dan karbondioksida pada tekanan dan temperatur tinggi didalam reaktor kontinu untuk membentuk amonium karbamat (reaksi1) selanjutnya amonium karbamat yang terbentuk didehidrasi menjadi urea (reaksi 2). Reaksi yang terjadi yakni selaku berikut:
Reaksi 1 : 2 NH3(g) + CO2(g) NH4COONH2(g)
Reaksi 2 : NH4COONH2(g) CO(NH2)2(g) + H2O(l)
Akan namun sintesis urea secara masal baru dilaksanakan 55 tahun setelahnya. ketika ini pupuk urea banyak diproduksi industri dengan kekurangan cairan tubuh amonium karbamat pada tekanan tinggi. Urea merupakan pupuk yang mengandung nitrogen paling tinggi (46%) diantara semua pupuk padat. Urea gampang dibentuk menjadi prill atau granul (butiran) dan mudah diangkut dalam bentuk curah maupun dalam kantong dan tidak mengandung bahaya ledakan. Zat ini mudah larut didalam air dan tidak mempunyai residu garam sesudah dipakai untuk tumbuhan. Kadang-kadang zat ini juga digunakan untuk sumbangan masakan daun. Disamping penggunaannya selaku pupuk, urea juga dipakai sebagai komplemen kuliner protein untuk hewan pemamah biak dalam buatan melamin, sebagai perawis dalam pembuatan resin, plastik, adhesif, materi pelapis, bahan anti ciut untuk tekstil, dan resin perpindahan ion. Bahan ini ialah bahan antara dalam amonium sulfamat, asam sulfanat dan ftalosianina.
Beberapa aspek yang mempengaruhi reaksi pembuatan urea yaitu:
a. Temperatur
Reaksi sintesis urea berlangsung pada temperatur maksimal yakni 190°C dengan waktu tinggal sekitar 60 menit. Jika temperatur turun akan menjadikan konversi amonium karbamat menjadi urea akan turun
b. Tekanan
Untuk menciptakan urea yang maksimal, maka diperlukan tekanan tinggi yakni 173 atm karena konversi amonium karbamat menjadi urea hanya berjalan pada fasa cair sehingga tekanan mesti dipertahankan pada kondisi tinggi.
c. Perbandingan NH3 dan CO2
Industri urea di Indonesia pada umumnya mensintesis urea dengan perbandingan NH3 dan CO2 ialah 3,5-4 mol. Hal ini dikarenakan perbandingan mol mampu menghipnotis suhu, tekanan operasi dan jumlah amonia yang terbentuk.
d. Jumlah air
Jumlah air dalam reaktor dapat kuat kepada reaksi yang kedua yaitu penguraian amonium karbamat menjadi urea dan air. Jika terdapat air dalam jumlah yang lumayan banyak, maka akan memperkecil konversi terbentuknya urea dari larutan karbama
2.2 Tahapan atau Proses Pembuatan
Pupuk urea dapat dibentuk dengan reakasi antara karbon dioksida (CO2) dengan ammonia (NH3) . Semua materi tersebut bersumber dari materi gas bumi, udara, dan air.
Pada pembuatan pupuk urea ada beberapa tahapan proses yakni dimulai dari pembentukan amonia dari gas alam sehingga membentuk urea. Dan tahapan proses tersebut adalah sebagai berikut.
2.2.1 Proses Pembutan Amonia
Proses sintesis amoniak pada Amoniak-2 menggunakan lisensi proses Kellog Brown & Root dengan kapasitas terpasang 1000 metrik ton/hari (MTPD) dan keperluan gas alam sebesar 50 MMBTU. Sintesis amoniak dilakukan dengan materi baku utama gas alam, udara, dan air.
· Tahap Penyiapan Gas Umpan
Gas alam yang dipakai oleh PT PIM merupakan treated gas yang telah diolah di PT Arun NGL. Sehingga gas ini telah higienis dari pengotor welirang, merkuri, fraksi berat hidrokarbon serta air dan pengotor lain yang dapat mengusik kinerja proses. Pada keadaan rancangan di Ammonia-2, gas alam yang memasuki pretreatment akan terlebih dahulu dimurnikan dari kandungan hidrokarbon fraksi berat melalui Natural Gas Knock Out Drum (61-200-F). Pengoperasian unit Natural Gas KOD pada tekanan 33 kg/cm2 memungkinkan terjadinya pengembunan dari hidrokarbon fraksi berat sedangkan fraksi ringan masih berwujud gas sehingga mampu terpisah dengan sendirinya.
· Tahap Pembuatan Gas Sintesis
Gas sintesis yang ialah campuran dari H2, CO, dan CO2 dibentuk dengan mereaksikan gas alam yang sudah bersih dari pengotor pada tahap pretreatment. Gas sintesis dibentuk lewat dua tahapan, adalah reforming dan shift conversion. Reforming dijalankan pada unit Primary dan Secondary Reformer, sedangkan shift conversion terjadi pada unit HTSC dan LTSC. Berikut diuraikan proses yang terjadi di dalam unit tersebut.
· Primary Reformer
Gas alam bebas pengotor masuk ke dalam Primary Reformer (61-101-B). Pada primary reformer terjadi reaksi reformasi kukus-gas alam membentuk gas sintesis, yakni CO, CO2, dan H2 dengan katalis berbasis nikel (nikel oksida). Selain itu dikerjakan pula konversi hidrokarbon fraksi berat yang masih tersisa menjadi metana. Reaksi keseluruhan dari reformasi gas sintesis bersifat endotermis dan berlangsung pada rentang temperatur 780-820oC dan tekanan 37,19 kg/cm2G. Perbandingan steam to carbon ratio diseleksi berkisar pada 3,2 mol/mol.
· Secondary Reformer
Reaksi yang dilangsungkan pada Secondary Reformer (61-103-D) bermaksud untuk menyempurnakan reaksi yang telah dilangsungkan pada Primary Reformer. Hal ini dilangsungkan alasannya kekurangan konversi yang mampu dikerjakan di primary reformer yang masih menyisihkan kandungan metana sebesar 12,5%. Seperti yang terdapat dalam primary reformer, reaksi di unit ini dibantu dengan menggunakan katalis berbasis nikel (nikel oksida) serta dibantu oleh pembakaran udara yang dipanaskan terlebih dahulu sampai 670̊C.
· High Temperature Shift Converter (61-104-D1)
Proses yang berlangsung pada unit ini ialah reaksi pergeseran CO menjadi CO2 dan H2 dengan katalis berbasis besi. Melalui proses ini, kandungan CO pada HTSC diturunkan menjadi 3,53%. Reaksi yang terjadi di dalam unit HTSC yaitu selaku berikut. Reaksi WGS yaitu reaksi kesetimbangan yang bersifat eksotermik, sehingga peningkatan temperatur akan menjadikan pergantian kesetimbangan dan penurunan konversi.
· Low Temperature Shift Converter (61-104-D2)
Perbedaan unit LTSC dan HTSC adalah temperatur operasi yang digunakan. Proses yang terjadi dalam unit LTSC sama dengan proses yang terjadi pada HTSC, yang berbeda pada LTSC reaksi dilangsungkan pada temperatur reaksi yang lebih rendah semoga konversi kesetimbangan yang dicapai lebih tinggi. Reaksi berjalan pada tekanan 30 kg/cm2G dan temperatur 246̊C dengan pertolongan katalis Cu/Zn. Kandungan CO keluaran Low Temperature Shift Converter dikontrol semoga mempunyai nilai maksimal 0,5%.
· Tahap Pemurnian Gas Sintesis
Gas sintesis yang sudah terbentuk di tahap sebelumnya dimurnikan dari sisa reaktan lewat rangkaian unit operasi. Tahap ini berisikan Main CO2 Removal untuk menghilangkan sisa CO2 dan Methanation untuk menghilangkan sisa CO dan CO2 yang masih tersisa dengan mengkonversikannya menjadi CH4.
· Tahap Pembuatan Amoniak
Unit Amoniak-2 PT PIM memakai jalur sintesis amoniak menggunakan reaksi dari H2 dan N2. Sehingga sintesis amoniak dilakukan dengan mengkompresikan gas keluaran Methanator dan mengumpankannya ke dalam Ammonia Converter (61-105-D) dengan rasio H2/N2 : 3/1. Reaksi yang terjadi pada reaktor sintesis amoniak yaitu selaku berikut.
Reaksi sintesis amoniak merupakan reaksi eksotermis, sehingga panas yang dihasilkan oleh reaksi dapat dimanfaatkan untuk menghidupkan steam pada unit 123-C1/C2.
Reaksi sintesis amoniak merupakan reaksi eksotermis, sehingga panas yang dihasilkan oleh reaksi dapat dimanfaatkan untuk menghidupkan steam pada unit 123-C1/C2.
· Tahap Pemurnian Amoniak
Pemurnian amoniak dikerjakan untuk mengembangkan konsentrasi amoniak yang berada di dalam pedoman keluaran Ammonia Synthesis Loop dengan cara menghilangkan kandungan gas lain. Pemisahan tersebut dikerjakan lewat pendinginan dan ekspansi anutan keluaran dari Ammonia Converter.
Pendinginan amoniak keluaran dari synthesis loop dilaksanakan secara sedikit demi sedikit dengan memakai tiga jenis media pendingin sebelum memasuki Unitized Chiller ialah BFW, umpan Ammonia Converter, dan cooling water. Setelah melalui pendinginan tiga tahap ini, temperatur pedoman turun dan berada pada rentang 52-65̊C. Amonia cair keluaran Unitized Chiller disebut selaku cold product dan dialirkan ke dalam tangki penyimpan amonia. Uap amonia yang terbentuk dari perluasan bertahap dikompresi ulang dan dialirkan menuju refrigerant receiver dan didinginkan kembali di dalam proses. Skema Ammonia Refrigerant System dalam penampilan DCS diberikan pada gambar berikut.
Pendinginan amoniak keluaran dari synthesis loop dilaksanakan secara sedikit demi sedikit dengan memakai tiga jenis media pendingin sebelum memasuki Unitized Chiller ialah BFW, umpan Ammonia Converter, dan cooling water. Setelah melalui pendinginan tiga tahap ini, temperatur pedoman turun dan berada pada rentang 52-65̊C. Amonia cair keluaran Unitized Chiller disebut selaku cold product dan dialirkan ke dalam tangki penyimpan amonia. Uap amonia yang terbentuk dari perluasan bertahap dikompresi ulang dan dialirkan menuju refrigerant receiver dan didinginkan kembali di dalam proses. Skema Ammonia Refrigerant System dalam penampilan DCS diberikan pada gambar berikut.
· Tahap Recovery
Pada pabrik Amoniak-2, terdapat dua buah unit recovery, ialah Ammonia Recovery Unit (ARU) dan Hydrogen Recovery Unit (HRU). ARU berfungsi untuk mengambil NH3 yang berada dalam purge gas, sedangkan HRU berfungsi untuk melaksanakan recovery H2 yang berada dalam purge gas dan untuk mengambil tail gas yang mengandung CH4 dan H2. Proses recovery yang dikerjakan dalam ARU dimulaidengan penyerapan NH3 dengan air pada Scrubber.
2.2.2 Proses pembuatan Urea
Proses pembuatan Urea dibentuk dengan materi baku gas CO2 dan liquid NH3 yang disupply dari Pabrik Amoniak. Proses pembuatan Urea tersebut dibagi menjadi 6 unit, yaitu :
(1) Sintesa Unit
Unit ini ialah bagian paling penting dari pabrik Urea, untuk mensintesa Urea dengan mereaksikan Liquid NH3 dan gas CO2 di dalam Urea Reaktor dan ke dalam reaktor ini dimasukkan juga larutan recycle karbamat yang berasal dari bagian Recovery. Tekanan operasi di Sintesa yakni 175 Kg/cm2 G. Hasil Sintesa Urea diantarke bagian Purifikasi untuk dipisahkan ammonium karbamat dan kelebihan ammonianya sehabis dijalankan stripping oleh CO2.
(2) Purifikasi Unit
Ammonium karbamat yang tidak terkonversi dan keunggulan ammonia di unit Sintesa diuraikan dan dipisahkan dengan cara tekanan dan pemanasan dengan dua step penurunan tekanan, yaitu pada 17kg/cm2 G dan 22,2 kg/cm2 G. Hasil peruraian berbentukgas CO2 dan NH3 diantarke bagian Recovery, sedangkan larutan ureanya diantarke bab kristaliser.
(3) Kristaliser Unit
Larutan urea dari unit Purifikasi dikristalkan dibagian ini secara vacuum. Kemudian kristal ureanya dipisahkan di Centrifuge. Panas yang diperlukan untuk menguapkan air diambil dari panas Sensibel larutan urea, maupun panas kristalisasi urea dan panas yang diambil dari sirkulasi Urea Slurry ke HP Absorber dari Recovery.
(4) Prilling Unit
Kristal urea keluaran Centrifuge dikeringkan sampai menjadi 99,8% berat dengan udara panas, lalu diantarkan ke bagian atas Prillign Tower untuk dilelehkan dan didistribusikan merata ke seluruh biro, dan dari distributor dijatuhkan ke bawah sambil didinginkan oleh udara dari bawah dan menciptakan produk urea butiran (prill). Produk urea diantarke bulk storage dengan belt conveyor.
(5) Recovery Unit
Gas ammonia dan gas CO2 yang dipisahkan dibagian purifikasi diambil kembali dengan 2 step absorbsi dengan menggunakan mother liquor sebagian absorbent lalu di recycle kembali ke bagian sintesa.
(6) Proses Kondensat Treatment Unit
Uap air yang menguap dan terpisahkan dibagian kristaliser didinginkan dan dikondensasikan. Sejumlah kecil urea, NH3, dan CO2 ikut kondensat kemudian dimasak dan dipisahkan di stripper dan hydrolizer. Gas CO2 dan gas NH3nya diantarkembali ke bab purifikasi untuk direcover. Sedang air kondensatnya diantarke utilitas.