24 Desember 1959 didirikan pabrik pupuk urea pertama di Indonesia dan diberi nama PT Pupuk Sriwidjaja. Kapasitas terpasang

Transkripsi

1 Modul 8 PUPUK UREA

2 Sejarah 24 Desember 1959 didirikan pabrik pupuk urea pertama di Indonesia dan diberi nama PT Pupuk Sriwidjaja. Kapasitas terpasang 180 ton amonia/hari 300 ton urea/hari 16 Oktober 1963 : produksi pertama dan pada tahun 1985 pabrik PUSRI I dihentikan, karena sudah tidak efisien.

3 Pendirian pabrik berikutnya Amonia (T/h) Urea (T/h) Tahun PUSRI II PUSRI III 1000 Kellog 1725 Mitsui Toatsu Total Recycle C- Improved 1975 PUSRI IV PUSRI IB 1350 ( T/tahun) Kellog 1725 ( T/tahun) Advanced Process for Cost and Energy Saving (ACES) 1990

4 Holding Company Ditunjuk PT Pupuk Sriwidjaja sebagai induk perusahaan. PT Petrokimia Gresik (1975) PT Pupuk Kujang (1975) PT Pupuk Kalimantan Timur (1977) PT Pupuk Iskandar Muda (1982)

5 Jalur pengadaaan dan distribusi pupuk dalam negeri

6 Amonia (1) Amonia (NH 3 ) : gas bersifat basa, tidak berwarna, lebih ringan dari udara, serta memiliki aroma yang menyengat dan khas. Sifat fisik dan kimia amonia Berat molekul :17,03 g/mol Titik didih : -33,35 0 C Titik beku : -77,70 0 C Temperatur kritik : C Tekanan kritik : 1657 psi Entalpi pembentukan : -9,368 kkal/mol NH 3(g) (0 0 C) -11,04 kkal/mol NH 3(g) (25 0 C)

7 Diagram alir proses pembuatan amonia Amonia (2)

8 Amonia (3) Reaksi sintesis amonia, berlangsung pada T = C, pada skala industri reaksi ini dilangsungkan dengan bantuan katalis Katalis yang digunakan rentan terhadap degradasi termal dan racun. Amonia digunakan sebagai bahan baku pupuk, industri soda abu, asam nitrat, nilon, plastik, dan bahan peledak dalam industri militer. Teknologi sintesis amonia pertama adalah proses Haber-Bosch yang dilakukan oleh industri Badische Anilin und Soda Fabrik (BASF) di Jerman tahun 1913.

9 Amonia (4) Proses pembentukan gas sintesis Komposisi : % volum Hidrogen 73,65 Nitrogen 24,55 Metan 0,8 Argon 0,34 CO ppm Uap air 0,1 ppm Sumber nitrogen adalah udara, sedangkan hidrogen dapat diperoleh Dari berbagai jenis bahan mentah seperti air, hidrokarbon, gas alam Maupun kombinasi dari bahan-bahan mentah tersebut.

10 Sumber-sumber hidrogen Amonia (5)

11 Haber-Bosch Proses Sintesis Amonia

12 Diagram alir proses Haber-Bosch

13 Brown & Root Braun Memproduksi amonia dari hidrokarbon dan udara Kunci utama adalah menggunakan primary reforming dengan beban ringan, secondary reforming dengan udara berlebih, pemurnian kriogenik gas sintesis dan sintesis amonia dalam konverter Braun. Sebanyak 25 pabrik di seluruh dunia telah menggunakan proses Braun (1995) dan 14 diantaranya adalah penghasil amonia terbesar dengan kapasitas produksi 1800 ton per hari.

14 Haldor Topsoe A/S Umpan dari hidrokarbon mulai dari gas alam hingga nafta berat

15 ICI AMV Bahan baku adalah hidrokarbon Efisiensi energi sangat baik, proses sederhana, biaya modal rendah untuk kapasitas pabrik 1000 hingga 1750 ton perhari. Biaya produksi didominasi oleh harga bahan baku, bahan bakar dan biaya modal. Bahan baku dan gas alam yang dibutuhkan berkisar antara 6,5-7 Gcal/ton. Proses telah digunakan oleh 3 pabrik komersial.

16 The M.W.Kellog Memproduksi amonia dari hidrokarbon menggunakan proses reformasi kukus bertekanan tinggi. Efisien dalam penggunaan energi (kurang dari 25 MMBtu (LHV). Telah digunakan oleh 170 pabrik amonia berkapasitas besar.

17

18 The Kellog Advanced Ammonia Process (KAAP) Bahan baku dari hidrokarbon yang berkisar antara gas alam hingga nafta.

19 Diagram alir proses pembuatan urea Urea (1)

20 Urea adalah senyawa amida dari asam karbamat dengan rumus molekul NH 2 CONH 2, kristal padat berwarna putih. Sifat fisik dan kimia urea Titik leleh Panas peleburan : 132,6 0 C : 13,61 kj/mol Urea (2) Massa jenis pada 20 0 C : 1335 kg/m 3 Sebagai pupuk tanaman dan digunakan pada industri : pembuatan urea-formaldehid, pembuatan melamin dan makanan ternak. Ditemukan pertama kali oleh Rouelle (1773) pada proses kristalisasi urin. Pada tahun 1828, Woehler berhasil mensintesa urea dari amonia dan asam sianat dengan reaksi : NH 3 + HCNO CO(NH 3 ) 2

21 Urea (3) Reaksi utama pada pembentukan urea (P=175 kg/cm 2 ; T=190 0 C; rasio NH 3 /CO 2 = 4 dan H 2 O/CO 2 = 0,46 (kondisi operasi PUSRI IB) Reaksi Basaroff Pada reaksi pertama CO 2 dan NH 3 berubah menjadi amonium karbamat. Reaksi berlangsung cepat dan eksotermik, sedangkan pada reaksi kedua amonium karbamat mengalami dehidrasi menjadi urea dan air. Reaksi ini berlangsung lambat dan endotermik. Karena panas yang dihasilkan pada reaksi pertama lebih banyak dari yang dikonsumsi untuk reaksi kedua, maka secara keseluruhan reaksi tersebut eksotermik.

22 Urea (4)

23 Tantangan dalam proses desain pabrik urea Kualitas umpan dan produk. Kinerja utilitas. Pertimbangan aspek lingkungan dan aspek keselamatan. Kelayakan operasi. Investasi awal yang rendah. Produk intermediet yaitu amonium karbamat bersifat sangat korosif, sehingga menuntut kombinasi yang baik antara kondisi proses, bahan konstruksi dan desain peralatan. Reaksi samping yaitu hidrolisis urea dan pembentukan biuret yang mengurangi perolehan produk urea.

24 Ada tiga buah reaksi samping yang harus diminimalisasi pada proses pembuatan urea. Hidrolisis urea CO(NH 2 ) 2 + H 2 O 2 NH 3 + CO 2 Pembentukan biuret dari urea 2 CO(NH 2 ) 2 NH 2 CONHCONH 2 + NH 3 Pembentukan asam isosianat dari urea CO(NH 2 ) 2 NH4NCO NH 3 + HNC

25 Proses pembuatan urea No. Proses Keterangan 1 Proses Dasar Ulang Urea Technologies Inc. (UTI) 2 Proses Stamicarbon CO 2 - stripping Tek. Reaktor 210 bar. NH 3 /CO 2 = 4,2:1 Tek. Reaktor 140 bar. NH 3 /CO 2 = 3:1 Seksi sintesis terdiri dari reaktor urea, sebuah stripper, kondenser karbamat, sebuah scrubber. 125 pabrik 3 Proses Snam Progetti Tek. Reaktor 150 bar. NH 3 /CO 2 = 3,5:1 70 pabrik

26 sambungan No. Proses Keterangan 4 Proses Konvensional Mitsui Toatsu Co. (MTC) dari Toyo Engineering Co. (TEC) Proses dikomersialkan hingga tahun 1980-an TR-A Total Recycle A Process TR-B Total Recycle B Process TR-C Total Recycle C Process TR-CI Total Recycle C Improved Process TR-D Total Recycle D Process 70 pabrik dan teknologi terakhirnya adalah teknologi proses ACES (Advanced Cost and Energy Saving) 5 Proses ACES Tek. Reaktor 190 bar. NH 3 /CO 2 = 4:1 7 pabrik

27 Proses ACES

28 Proses Penanganan Limbah Limbah gas amonia dari pabrik amonia dan debu urea serta amonia dari bagian akhir proses pembuatan urea Limbah Gas Amonia dapat dikurangi dengan cara absorpsi konvensional. Keluaran limbah gas yang diperbolehkan, yaitu kurang dari 0,2 kg amonia per ton urea yang diproduksi. Debu urea hasil proses pembutiran sangat kecil ukurannya (0,5-2 µm), sehingga untuk menghilangkannya menggunakan wet impingement. Beberapa pabrik menggunakan teknologi granulasi untuk memperbesar ukuran dan kekuatan produk. Penanganannya cukup menggunakan scrubber.

29 Limbah Cair Kondensat proses yang dihasilkan dari bagian evaporasi atau kristalisasi mengandung 3-8 % berat amonia dan 0,2-2 % berat urea. Dua macam teknik yang dapat digunakan untuk menghilangkan polutan tersebut adalah : 1. penanganan secara biologis (kurang populer). 2. hidrolisis kimiawi dan pelucutan kukus untuk menghilangkan amonia dari kondensat. Sistem Stamicarbon Sistem Snam Progetti Sistem ACES (lihat penjelasannya) Sistem UTI

30 Sistem ACES meliputi proses pre-desorpsi, hidrolisis, dan desorpsi akhir. Keluaran proses kondensat memiliki konsentrasi amonia dan urea kurang dari 5 ppm.

31 Bahan baku PT PUSRI Gas alam dibutuhkan sebagai sumber hidrogen pada pembuatan amonia dan sebagai sumber karbon pada pembuatan urea. Selain itu, juga diperlukan sebagai sumber energi atau sebagai bahan bakar. (lihat tabel berikut) Air dari sungai Musi dan digunakan di unit utilitas sebanyak 712 m 3 /jam. Pada pabrik amonia digunakan sebagai air umpan boiler (boiler feed water) sebanyak 4,97 m 3 /jam dan air pendingin (cooling water) sebanyak 0,9 MT/MT NH 3

32

33 Udara sebagai udara instrumen dan udara proses. Katalis di pabrik amonia.

34 Bahan kima di pabrik amonia

35 Listrik

36 Sistem pemoses amonia

37 Sistem Pemroses Urea