AUDIT ENERGI PADA PROSES PRODUKSI PUPUK UREA DI PT. PUPUK KUJANG

Transkripsi

1 AUDIT ENERGI PADA PROSES PRODUKSI PUPUK UREA DI PT. PUPUK KUJANG Oleh: HERA PRATIWI F DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

2 AUDIT ENERGI PADA PROSES PRODUKSI PUPUK UREA DI PT. PUPUK KUJANG SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh : HERA PRATIWI F DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

3 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR AUDIT ENERGI PADA PROSES PRODUKSI PUPUK UREA DI PT. PUPUK KUJANG SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh : HERA PRATIWI F Dilahirkan pada tanggal 24 Agustus 1987 Di Garut Menyetujui, Bogor, Juli 2009 Ir. Sri Endah Agustina, M.S Pembimbing I Ir. Adityagung Murbantoro, M.T Pembimbing II Mengetahui, Dr. Ir. Desrial, M.Eng Ketua Departemen Teknik Pertanian Tanggal ujian : 10 Juli 2009 Tanggal lulus :

4 Hera Pratiwi. F Audit Energi Pada Proses Produksi Pupuk Urea di PT. PUPUK KUJANG. Di bawah bimbingan Ir. Sri Endah Agustina, MS dan Ir. Adityagung Murbantoro, MT RINGKASAN Saat ini cadangan energi dunia semakin berkurang. Indonesia sendiri saat ini memiliki cadangan gas bumi sebesar 165 TSCF status 1 Januari Dengan kondisi saat ini, cadangan gas Indonesia mencukupi untuk 62 tahun. Mengingat hal tersebut, maka diperlukan suatu upaya konservasi untuk memelihara kelestarian sumber daya yang ada. Langkah awal yang dapat dilakukan untuk konservasi energi adalah dengan melaksanakan audit energi secara berkala. Audit energi akan membantu menyediakan data pola penggunaan energi secara detil serta sistem distribusinya dalam suatu sistem proses, bentuk bentuk energi, dan sumber energi yang digunakan. Sehingga, apabila terjadi pemborosan energi maka akan dapat segera teridentifikasi. Tujuan penelitian yang dilakukan adalah untuk mengkaji bentuk, sumber dan aliran energi pada proses produksi pupuk urea di PT. PUPUK KUJANG 1A, menghitung jumlah energi yang dibutuhkan untuk memproduksi per kg urea, menghitung efisiensi penggunaan energi di tiap seksi pada proses produksi pupuk urea dan mengidentifikasi seksi atau proses yang tidak efisien. Bahan baku pembuatan pupuk urea yaitu ammonia, karbondioksida dan air. Proses pembuatan pupuk urea sendiri terdiri dari beberapa seksi atau tahapan proses yang dilakukan di 4 (empat) seksi, yaitu seksi sintesa, seksi dekomposisi/purifikasi, seksi recovery, dan seksi kristalisasi dan prilling dengan menggunakan proses Mitsui Toatsu Total Recycle C Improved. PT. PUPUK KUJANG 1A mempunyai kapasitas produksi sebesar 1,725 ton/hari. Penelitian dilakukan selama bulan Maret 2009 di unit Teknik Proses (Process Engineering) Pupuk Kujang 1A. Metode audit yang digunakan yaitu pengamatan pada tiap seksi atau tahapan proses dengan memperhatikan kondisi produksi pada saat dilakukan audit energi. Parameter yang diamati dalam penelitian ini adalah efisiensi energi masing-masing sistem yang diaudit. Pengambilan data dilakukan setiap hari setiap dua jam sekali selama 24 jam. Adapun pengambilan data dilakukan dengan cara pencataan di ruang pengendali dan pengambilan data di bagian teknik proses (process engineering). Hasil audit energi yang dilakukan di PT. PUPUK KUJANG 1A selama bulan Maret 2009 menunjukkan bahwa bentuk energi yang digunakan pada proses produksi pupuk urea adalah energi uap dan energi listrik yang bersumber dari gas alam yang diproses di utility plant, energi air umpan ketel dan energi biologis. Untuk memproduksi 1 kg urea dibutuhkan energi sebesar 6, kj yang terdiri dari energi uap bertekanan 42 kg/cm 2 sebesar 5, kj (berasal dari utility plant), kj diperoleh dari energi listrik, kj diperoleh dari energi yang terkandung dalam air umpan ketel. Sisanya sebesar kj diperoleh dari energi manusia. Efisiensi penggunaan energi di seksi sintesa, seksi dekomposisi/purifikasi, seksi recovery dan seksi kristalisasi dan prilling selama bulan Maret secara berturut-turut yaitu 39.54%, 43.39%, 39.97% dan 75.53%.

5 Kecilnya nilai efisiensi pada tiap seksi dikarenakan pada perhitungan audit taip-tiap seksi dianggap sebagai kesatuan terpisah. Sehingga energi yang sebenarnya masih digunakan untuk proses di seksi berikutnya dianggap sebagai energi yang hilang. Jika keseluruhan proses dianggap sebagai satu kesatuan sistem, maka diperoleh nilai efisiensi rata-rata selama bulan Maret 2009 yaitu 93.79%. Rata-rata efisiensi kerja gas turbin generator selama bulan Maret adalah 16.12%. Sedangkan efisiensi rata-rata ketel uap panas buang (2003-U), ketel uap paket I (2007-U) dan ketel uap paket II (2007-UA) selama bulan Maret 2009 berturut-turut adalah 87.52%, 89.92% dan 77.86%. Seluruh perhitungan yang dilakukan dalam audit selama bulan Maret 2009 menggunakan metode langsung. Sedangkan penelitian Suryadi (1994) dengan menggunakan metode perhitungan tidak langsung diperoleh efisiensi gas turbin generator, ketel uap panas buang, ketel uap paket I (2007-U) dan ketel uap paket II (2007-UA) berturut-turut adalah 23.75%, 74.32%, 74.69% dan 64.14%.

6 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Garut pada tanggal 24 Agustus 1987 dari ayah bernama Ade Barnas dan ibu bernama Noneng Nendah. Penulis merupakan putri kedua dari tiga bersaudara. Tahun 2005, penulis lulus dari SMAN I Garut dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) dan pada tahun 2006 penulis masuk pada Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian. Selama kuliah, penulis aktif mengikuti beberapa lembaga kemahasiswaan kampus, yaitu Himpunan Mahasiswa Teknik Pertanian (HIMATETA) IPB, sebagai staf Departemen Keteknikan periode , sebagai bendahara II Himpunan Mahasiswa Garut (HIMAGA) periode , sebagai bendahara UKM Catur IPB pada tahun 2008, ketua bidang Pengembangan Sumber Daya Manusia (PSDM) HIMAGA periode dan penanggung jawab klub kewirausahaan HIMATETA periode Penulis pernah melaksanakan praktek lapangan pada tahun 2008 dengan topik Mempelajari Aspek Keteknikan Pada Proses Produksi Pupuk Urea di PT. PUPUK KUJANG. Dalam rangka menyelesaikan studinya, penulis melakukan penelitian dengan mengambil judul Audit Energi Pada Proses Produksi Pupuk Urea di PT. PUPUK KUJANG.

7 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan hidayah-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi yang berjudul Audit Energi Pada Proses Produksi Pupuk Urea di PT. PUPUK KUJANG. Skripsi ini tersusun atas bimbingan, dukungan dan doa yang begitu besar dari kedua orang tua dan keluarga. Ucapan terima kasih juga ingin penulis sampaikan atas segala dukungan dan bantuan selama penyusunan karya ilmiah ini kepada: 1. Ir. Sri Endah Agustina, MS selaku dosen pembimbing akademik atas bimbingan dan arahan yang telah diberikan kepada penulis. 2. Ir. Adityagung Murbantoro, M.T selaku pembimbing II yang telah memberikan bimbingan kepada penulis selama penulis melakukan penelitian di PT. PUPUK KUJANG dan atas kesediaannya sebagai penguji. 3. Dr. Ir. Y. Aris Purwanto, M.Sc selaku dosen penguji atas masukanmasukan yang membangun bagi penulis. 4. Mas Ridwan yang telah banyak memberikan penulis bantuan dan dukungan selama melakukan penelitian dan penyusunan skripsi. 5. Mas Yuda, Bapak Marwan, Bapak Maman dan seluruh jajaran PT. PUPUK KUJANG 1A dinas utility dan teknik proses yang telah banyak memberikan bantuan kepada penulis. 6. Diki Pratama, Ricky Trinaldy, Teh Ami dan keluarga besar atas doa dan dukungan yang begitu besar. 7. Bianca Dwiarsih (Acie) dan Nesh atas dukungan serta kebersamaanya selama di TEP. 8. Neneh dan Yoe untuk bantuannya. 9. Teman teman seperjuangan di Kisi (Adiesty, Sikom, dan Mira) dan teman-teman TEP 42.

8 Penulis menyadari bahwa karya ilmiah ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu kritik, saran dan masukan yang membangun sangat diharapkan oleh penulis, agar ke depannya dapat lebih bermanfaat bagi penulis sendiri dan bagi pembaca. Bogor, Juli 2009 Penulis

9 DAFTAR ISI Hal KATA PENGANTAR... i DAFTAR ISI... iii DAFTAR TABEL... v DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR LAMPIRAN... ix DAFTAR SIMBOL... x DAFTAR ISTILAH... xii I. PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG... 1 B. TUJUAN PENELITIAN... 2 II. TINJAUAN PUSTAKA A. KEBUTUHAN ENERGI DI INDONESIA... 3 B. KEBUTUHAN ENERGI PADA INDUSTRI PUPUK... 4 C. PROSES PRODUKSI PUPUK UREA DI PT. PUPUK KUJANG... 9 D. AUDIT ENERGI III. METODOLOGI PENELITIAN A. WAKTU DAN TEMPAT B. BATASAN SISTEM C. PARAMETER PENGUKURAN D. METODE PENGAMBILAN DATA E. BAHAN DAN ALAT F. PENGOLAHAN DATA DAN ANALISIS IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. UNIT PENYEDIAAN SARANA PENUNJANG (UTILITY) 1. GAS TURBIN GENERATOR (2006-J) KETEL UAP PANAS BUANG (2003-U) KETEL UAP PAKET I (2007-U) KETEL UAP PAKET II (2007-UA)... 42

10 B. UNIT PROSES PEMBUATAN PUPUK UREA 1. SEKSI SINTESA SEKSI DEKOMPOSISI/PURIFIKASI SEKSI RECOVERY SEKSI KRISTALISASI DAN PRILLING C. UNIT UTILITAS PENDUKUNG PROSES PRODUKSI PUPUK UREA V. KESIMPULAN DAN SARAN DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN... 67

11 DAFTAR TABEL Hal Tabel 1.1. Penyediaan energi primer menurut jenis... 1 Tabel 1.2. Pertumbuhan pemakaian energi final menurut sektor... 2 Tabel 2.1. Peran masing-masing sumber energi utama dalam penyediaan energi nasional... 3 Tabel 2.2. Konsumsi pupuk di sektor pertanian dari tahun Tabel 2.3. Produksi pupuk urea per produsen tahun Tabel 2.4. Konsumsi energi di sektor industri... 5 Tabel 2.5. Produksi gas alam... 6 Tabel 2.6. Nilai kalor per unit satuan beberapa jenis bahan bakar... 7 Tabel 2.7. Konsumsi energi per metrik ton urea dibeberapa produsen pupuk di Indonesia... 8 Tabel 2.8. Kebutuhan energi listrik untuk industri pupuk urea dan nonindustri pupuk urea... 9 Tabel 2.9. Low Heating Value (LHV) untuk komponen yang terkandung dalam gas alam Tabel 4.1. Neraca energi pada sub sistem gas turbin generator HITACHI (2006-J) (x 10 3 MJoule) Tabel 4.2. Neraca energi pada sub sistem ketel uap panas buang (2003-U) (.10 3 MJ/jam) Tabel 4.3. Neraca energi pada sub sistem ketel uap paket I (2007-U) (.10 3 MJ/jam) Tabel 4.4. Neraca energi pada sub sistem ketel uap paket II (2007-UA) (.10 3 MJ/jam) Tabel 4.5. Neraca energi spesifik (kj/kg urea) pada proses produksi pupuk urea Tabel 4.6. Jumlah produksi pupuk urea serta jumlah karbondioksida (CO 2 ) dan ammonia (NH 3 ) selama bulan Maret Tabel 4.7. Neraca energi di seksi sintesa (kj/kg urea) Tabel 4.8. Neraca energi pada seksi dekomposisi/purifikasi (kj/kg urea)... 52

12 Tabel 4.9. Neraca energi pada seksi recovery (kj/kg urea) Tabel Neraca energi pada seksi kristalisasi dan prilling (kj/kg urea) Tabel Pemakaian energi listrik oleh urea plant Tabel Konsumsi energi manusia pada proses produksi pupuk urea... 62

13 DAFTAR GAMBAR Hal Gambar 2.1. Diagram proses pembuatan pupuk urea Gambar 2.2. Diagram seksi pembuatan gas sintesa urea Gambar 2.3. Diagram alir seksi dekomposisi/purifikasi Gambar 2.4. Diagram alir seksi recovery urea.. 14 Gambar 2.5. Diagram alir seksi kristalisasi dan Pembutiran Gambar 2.6. Diagram proses pretreatment.. 16 Gambar 2.7. Diagram proses demineralisasi Gambar 3.1. Aliran proses dan definisi sub sistem sintesa 22 Gambar 3.2. Aliran proses dan definisi sub sistem dekomposisi/purifikasi Gambar 3.3. Aliran proses dan definisi sub sistem recovery 24 Gambar 3.4. Aliran proses dan definisi sub sistem kristalisasi. 25 Gambar 3.5. Aliran proses dan definisi sub sistem prilling Gambar 3.6. Kesetimbangan massa dan energi 34 Gambar 4.1. Hubungan konsumsi bahan baku dan produksi listrik terhadap tanggal pengamatan.. 38 Gambar 4.2. Hubungan konsumsi gas alam dan gas buang dari gas turbin generator dengan jumlah uap yang dihasilkan ketel uap panas buang dari tanggal 1 Maret hingga 9 Maret Gambar 4.3. Hubungan konsumsi gas alam dengan jumlah uap yang dihasilkan ketel uap paket I dati tanggal 1 Maret hingga 9 Maret Gambar 4.4. Hubungan konsumsi gas alam dengan jumlah uap yang dihasilkan ketel uap paket II dari tanggal 1 Maret hingga 9 Maret Gambar 4.5. Konsumsi energi spesifik secara keseluruhan selama bulan Maret Gambar 4.6. Neraca energi di seksi sintesa selama bulan Maret Gambar 4.7. Neraca energi pada seksi dekomposisi/purifikasi selama bulan

14 Maret 2009 Gambar 4.8. Neraca energi pada seksi recovery selama bulan Maret Gambar 4.9. Konsumsi energi spesifik pada seksi kristalisasi dan prilling selama bulan Maret Gambar Karakteristik aliran material di urea plant.. Gambar Karakteristik aliran energi dalam proses pembuatan pupuk urea Gambar Penomoran langkah proses penyediaan uap air dan kondensat uap (steam condensate) Gambar Hubungan produksi listrik dengan konsumsi oleh urea plant selama bulan Maret

15 DAFTAR LAMPIRAN 1. Tabel produksi uap oleh ketel uap dan pemakaiannya oleh urea plant 2. Contoh perhitungan konsumsi energi spesifik (specific energi consumption, SEC) 3. Data pengukuran pemakaian energi listrik oleh motor-motor penggerak pompa dan kompresor 4. Konsumsi gas alam bulan Maret 2009 (m 3 ) 5. Konsumsi air umpan ketel bulan Maret 2009 (ton) 6. Komposisi gas alam bulan Maret 2009 (% mol) 7. Contoh perhitungan efisiensi gas turbin generator HITACHI (2006-J) 8. Contoh perhitungan efisiensi ketel uap panas buang (2003-U) 9. Contoh perhitungan efisiensi ketel uap paket I (2007-U) 10. Contoh perhitungan efisiensi ketel uap paket II (2007-UA) 11. Rincian konsumsi energi uap pada seksi sintesa dan seksi purifikasi 12. Rincian konsumsi energi uap pada seksi recovery dan seksi kristalisasi dan prilling 13. Rincian konsumsi energi listrik pada proses produksi pupuk urea Hal

16 DAFTAR SIMBOL U-GA101 U-GA102 U-GA201 U-GA202 U-GA203 U-GA205 U-GA302 U-GA401 U-GA402 U-GA403 U-GA404 U-GA405 U-GA406 U-GA407 U-GA408 U-GB101 U-GB102 U-GB301 U-GB302 U-GB303 U-GB304 U-GB401 U-DA201 U-DA202 U-DA203 U-DA401 U-DA402 U-DC101 U-EA101 U-EA102 : Liquid ammonia feed pump : Recycle solution feed pump : Circulation pump for crystallizer : Slurry feed pump : Mother liquor tank : Urea solution pump : Circulating pump for prilling tower : Recycle solution boost up pump : High pressure absorber pump : Low pressure absorber pump : Ammonia boost up pump : Aqua ammonia pump : Water pump : Off gas absorber recycle pump : Off gas absorber pump : CO 2 compressor : CO 2 booster compressor : Forced fan for dryer : Induced fan for dryer : Blower for fluidizing cooler : Induced fan for prilling tower : Off gas circulation blower : High pressure decomposer : Low pressure decomposer : Gas separator : High pressure absorber : Off gas absorber : Urea synthesis reactor : Ammonia preheater I : Ammonia preheater II

17 U-EA201 U-EA202 U-EA203 U-EA301 U-EA401 U-EA402 U-EA404 U-EA405 U-EA406 U-EA407 U-EA408 U-EE201 U-FA161 U-FA201 U-FA203 U-FA401 U-FA403 U-FC301 U-FD303 U-FD304 U-FF301 U-GF201 U-PF301 U-PF302 U-TA301 : Reboiler for high pressure decomposer : Reboiler for low pressure decomposer : Heat exchanger for low pressure decomposer : Melter : High pressure absorber cooler : Low pressure absorber : Ammonia condenser : Ammonia recovery absorber : Off gas condenser : Off gas absorber cooler : Off gas absorber final cooler : Vacuum generator : Knock out drum : Crystallizer : Mother liquor tank : Ammonia reservoir : Off gas absorber tank : Cyclone : Trommel : Dust separator : Fluidizing dryer : Centrifuge : Distributor : Dust chamber : Prilling tower

18 DAFTAR ISTILAH Ammonia condenser :Tempat pengembalian ammoniak yang dimurnikan oleh high pressure absorber ke reaktor Ammonia preheater : ammonia untuk pemanasan mula yang digunakan di seksi recovery Ammonia recovery absorber : Pemanfaatan kembali ammonia yang tidak masuk ke kristalisasi pada recovery Ammonia reservoir : Tempat pengembalian ammonia yang dimurnikan oleh high pressure absorber ke reaktor BFW : Boiler Feed Water, air pengumpan ketel uap Blowdown drum : Tangki penerima uap air yang bertekanan rendah BOE : Barrel Oil Equivalent Condensate cooler : Alat pendingin kondensat uap air Centrifuge : Tempat pemisahan larutan yang terbentuk menjadi kristal oleh vacuum crystallizer Cyclone : Penghisap udara untuk memisahkan kristal urea dengan debu Control room : Tempat pengawasan proses produksi Dekomposisi : proses penguraian ammonium karbamat Desuperheater : Tempat penurunan temperatur Filter : Alat penyaring Floc : Gumpalan lumpur/kotoran Flokulasi : Proses penyatuan partikel padatan kecil membentuk floc Floctreater : Tempat terjadinya proses flokulasi Flush Drum : Tempat pemanfaatan blow down boiler menjadi Low Steam di utility plant HS : High Steam, uap air tekanan tinggi Koagulasi : Proses pembentukan floc menjadi gumpalan yang lebih besar

19 KO Drum : Knock Out Drum LS : Low Steam, uap air tekanan rendah yaitu 3.5 kg/cm 2 dengan suhu 150 o C LHV : Low Heating Value Melter : Tempat melelehkan kristal-kristal urea yang tidak tersaring di prilling tower dengan uap air sebagai pemanas MMBTU : Million Metrik British Thermal Unit (1 kj = BTU; 1 kkal = kj) MMSCFD : Million Metric Square Cubic Feet per Day Mother liquor : Larutan induk yang memiliki 0.1% berat pada daerah kristalisasi ML Tank : Mother Liquor Tank, tangki berisi larutan urea MT/tahun : Metrik ton per tahun MS : Medium Steam, uap air tekanan sedang yaitu 42 kg/cm 2 dengan suhu 400 o C Prilling Tower : Menara pengkristalan urea Steam Drum : Tangki uap air TOE : Ton of Oil Equivalent TSCF : Ton Square Cubic Feet Utility plant : Unit penyedia bahan baku

20 I. PENDAHULUAN LATAR BELAKANG Saat ini cadangan energi dunia semakin berkurang. Kecenderungan berkurangnya energi dunia ini telah dilukiskan oleh Meadows dan kawankawannya dari kelompok Roma (Club of Rome) (Meadows, 1972 dalam Abdullah, dkk, 1998). Indonesia sendiri saat ini memiliki cadangan gas bumi sebesar 165 TSCF status 1 Januari Dengan kondisi saat ini, cadangan gas Indonesia mencukupi untuk 62 tahun. Data mengenai penyediaan energi primer menurut jenis energinya dan pemakaian energi final di berbagai sektor disajikan pada Tabel 1.1. dan Tabel 1.2. Tabel 1.1. Penyediaan energi primer menurut jenis Gas bumi Minyak bumi dan Tahun dan Panas Batu bara ekspor/impor Tenaga air Biomassa Jumlah ekspor/impor bumi (LPG dan BBM LNG) BOE ,831, ,011, ,655,289 25,248,895 9,596, ,073, ,417, ,125, ,033, ,083,821 29,380,607 9,960, ,970,034 1,041,554, ,918, ,817, ,822,314 25,038,179 10,248, ,230,078 1,070,075, ,658, ,647, ,142,054 22,937,538 10,375, ,005,374 1,094,766, ,276, ,117, ,554,081 24,882,086 11,077, ,806,233 1,121,713, ,554, ,143, ,189,376 27,120,985 10,910, ,094,208 1,170,013, ,861, ,066, ,599,386 24,256,796 11,182, ,329,431 1,178,297, ,174, ,436, ,623,636 28,451,261 11,421, ,443,321 1,231,550,602 Sumber : Handbook of Energy and Economic Statistics of Indonesia, 2008 Dari Tabel 1.1. dapat dilihat bahwa ketersediaan energi terutama energi tidak terbarukan (non renewable) dari tahun 2000 sampai tahun 2005 pertumbuhannya terus menurun sedangkan pemakaiannya terus meningkat baik di sektor industri, transportasi maupun penggunaan untuk non-energi seperti bahan baku untuk industri pembuatan pupuk dan juga industri petrokimia.

21 Tabel 1.2. Pertumbuhan pemakaian energi final menurut sektor (BOE) Tahun Industri Rumah tangga Komersial Transportasi Lainnya Total Penggunaan non energi *) ,829,978 88,048,241 19,218, ,178,658 29,213, ,489,569 40,393, ,894,577 89,102,357 20,005, ,259,584 30,585, ,847,650 48,524, ,720,623 86,651,387 20,315, ,498,823 29,998, ,184,582 48,534, ,175,028 88,746,537 20,967, ,232,909 28,445, ,567,122 48,317, ,030,230 90,769,678 23,989, ,374,391 31,689, ,853,673 62,375, ,672,685 89,159,162 24,819, ,452,407 29,102, ,205,537 54,352, ,417,141 84,624,012 24,786, ,118,773 25,936, ,882,913 64,759, ,373,721 87,847,779 26,494, ,135,822 24,912, ,764,346 64,759,190 Catatan : *) digunakan sebagai bahan baku industri pupuk dan petrokimia Sumber : Handbook of Energy and Economic Statistics of Indonesia, 2008 Mengingat ketersediaan energi dan pemakaian energi kenaikannya tidak berimbang, maka diperlukan suatu upaya konservasi untuk memelihara kelestarian sumber daya yang ada melalui penggunaan sumber daya secara bijaksana bagi tercapainya keseimbangan antara pembangunan, pemerataan dan pengembangan lingkungan hidup. Langkah awal yang dapat dilakukan untuk konservasi energi adalah dengan melaksanakan audit energi secara berkala. Audit energi akan membantu menyediakan pola penggunaan energi secara detil serta distribusinya dalam suatu sistem proses, bentuk bentuk energi, dan sumber energi yang digunakan. Sehingga, apabila terjadi pemborosan energi maka akan dapat segera teridentifikasi. TUJUAN Secara umum tujuan dari penelitian ini adalah melakukan audit energi pada proses produksi pupuk urea di PT. PUPUK KUJANG. Secara khusus tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Mengkaji bentuk, sumber dan aliran energi pada proses produksi pupuk urea di PT. PUPUK KUJANG 1A. 2. Menghitung jumlah energi yang dibutuhkan untuk memproduksi per kg urea. 3. Menghitung efisiensi penggunaan energi di tiap seksi pada proses produksi pupuk urea. 4. Mengidentifikasi seksi atau proses yang kurang efisien.

22 II. TINJAUAN PUSTAKA A. KEBUTUHAN ENERGI DI INDONESIA Sebagai salah satu anggota dari negara-negara pengekspor minyak (OPEC), pembangunan nasional banyak dipengaruhi oleh naik turunnya ekspor minyak bumi dan gas. Namun, mengingat minyak bumi dan gas alam termasuk ke dalam sumber energi tidak terbarukan dan diperkirakan cadangan minyak bumi dan gas alam tersebut semakin menurun, maka pemerintah terus berusaha menggalakan usaha-usaha penghematan energi dan pengembangan sumber energi alternatif, seperti terlihat pada Tabel 2.1. berikut. Tabel 2.1. Peran masing-masing sumber energi utama dalam penyediaan energi nasional Jenis Energi Crude oil and fuel export/import 42.42% 42.44% 42.32% 41.71% 44.41% 42.40% 39.21% 38.60% Batu bara 9.59% 11.44% 11.49% 11.75% 11.44% 14.83% 17.64% 20.96% Gas alam dan ekspor/impor (LPG 16.93% 16.52% 17.65% 18.65% 16.72% 16.34% 16.69% 14.91% dan LNG) Tenaga air 2.58% 2.82% 2.34% 2.10% 2.22% 2.32% 2.06% 2.31% Panas bumi 0.98% 0.96% 0.96% 0.95% 0.99% 0.93% 0.95% 0.93% Biomassa 27.5% 25.82% 25.25% 24.85% 24.23% 23.17% 23.45% 22.28% Sumber : Handbook of Energy and Economic Statistics of Indonesia 2008 Sebagai negara dengan tingkat kebutuhan energi tinggi, dimana pada tahun 2007 konsumsi energi final di Indonesia pada sektor industri yaitu sebesar juta BOE, sektor rumah tangga sebesar juta BOE, sektor komersial sebesar juta BOE, sektor transportasi sebesar juta BOE, sektor lainnya sebesar juta BOE dan sektor non energi sebesar juta BOE (Handbook of Energy and Economic Statistics of Indonesia 2008). Indonesia relatif kurang memiliki akses ke sumber energi komersial. Hal ini, menyebabkan pemakaian energi per kapita masih rendah dibandingkan negara-negara lainnya. Konsumsi perkapita untuk saat ini hanya sekitar 3 SBM (Setara Barel Minyak) atau yang sama dengan sepertiga konsumsi perkapita rata-rata negara ASEAN. Fakta juga menunjukkan sekitar

23 separuh dari keseluruhan rumah tangga belum terlistriki (Republika, 23 Februari 2005). Sementara dua pertiga dari total kebutuhan energi nasional sendiri berasal dari energi komersial dan sisanya berasal dari biomassa yang digunakan secara tradisional. Data dari dokumen HDI (Human Development Index) 2003 menyebutkan konsumsi tenaga listrik di Indonesia masih 345 kwh/kap. Angka ini masih di bawah Malaysia yang sudah mencapai 631 kwh/kap. B. KEBUTUHAN ENERGI PADA INDUSTRI PUPUK 1. Konsumsi Pupuk Indonesia Konsumsi pupuk di Indonesia dari tahun ke tahun mengalami peningkatan sama halnya seperti yang terjadi di dunia. Kenaikan konsumsi pupuk terlihat pada Tabel 2.2. Sedangkan total produksi pupuk Indonesia dapat dilihat pada Tabel 2.3. Tabel 2.2 Konsumsi pupuk di sektor pertanian dari tahun Tahun UREA AS TSP/SP.36 KCL Total (ton) ,673, , , ,000 4,291, ,069, , , ,000 5,853, ,022, , , ,000 5,672, ,336, ,129 1,414,091 63,715 6,325, ,656, , ,164 1,012,295 7,091, ,842, , , ,212 7,220, ,107, , ,033 1,039,295 7,648, ,010, , ,812 1,382,166 7,940,790 Sumber : Assosiasi produsen pupuk Indonesia (APPI) Menurut Erwin Syamsuar (1986) dalam Suryadi (1994), minimal ada enam faktor yang mempengaruhi penggunaan pupuk di Indonesia, yaitu intensifikasi dan ekstensifikasi pertanian, harga dan subsidi pupuk, kebijaksanaan perkreditan, penetapan harga dasar komoditi pangan oleh pemerintah, keberhasilan promosi/penyuluhan, dan kelancaran sistem distribusi.

24 Tabel 2.3. Produksi pupuk urea per produsen tahun Tahun PUSRI KUJANG KALTIM AAF PIM PETRO Total (ton) ,924, ,030 2,237, , , ,434 6,334, ,005, ,646 2,105, , , ,116 5,319, ,032, ,984 2,081, , , ,066 6,006, ,053, ,597 2,023, , , ,176 5,733, ,187, ,899 2,272, , ,356 5,667, ,045, ,563 2,665, , ,364 5,848, ,051, ,579 2,214, , ,677 5,654, ,020, ,104 2,344, , ,845 5,865,856 Sumber : Assosiasi produsen pupuk Indonesia (APPI) 2. Input Energi Pada Industri Pupuk Energi sangat dibutuhkan untuk berjalannya suatu proses di industri, baik industri pertanian maupun industri penunjang pertanian, salah satunya industri pupuk. Jenis energi yang digunakan di industri pupuk urea yaitu energi gas alam, steam dan listrik. Jumlah konsumsi energi di sektor industri dapat dilihat pada Tabel 2.4. berikut. Tahun Tabel 2.4. Konsumsi energi di sektor industri Biomassa Batu bara Gas Bahan bakar Minyak tanah ADO IDO Bahan bakar minyak Total bahan bakar (ribu BOE) LPG Listrik Total ,981 36,060 87,111 4,219 37,171 8,008 25,581 74,979 1,073 20, , ,186 37,021 84,167 4,160 39,458 7,735 26,680 78, , , ,305 38,698 65,594 3,955 38,828 7,311 25,596 75,690 1,093 22, , ,167 32,077 91,335 3,980 37,398 6,358 20,756 68, , , ,917 55,344 89,254 4,012 42,986 5,862 21,859 74,719 1,101 24, , ,920 65,744 90,180 3,856 39,929 4,830 15,213 63,828 1,131 26, , ,676 89,043 93,835 3,395 34,730 2,567 17,073 57,765 1,453 28, , , ,800 79,723 3,352 33,787 1,422 13,856 52,418 1,242 28, ,522 Sumber : Handbook of Energy and Economic Statistics of Indonesia 2008 Dari Tabel 2.4. terlihat bahwa energi yang paling tinggi dikonsumsi di industri adalah gas, yaitu sebesar 93,835,000 BOE pada tahun Biasanya gas di industri digunakan sebagai bahan bakar dan di industri tertentu gas juga digunakan sebagai bahan baku produksi, seperti

25 pada industri pupuk nitrogen (urea). Pupuk nitrogen adalah pupuk mineral terpenting dalam penggunaan energi sebagai nutrisi tanaman di dunia pertanian dalam kebutuhan energi. Konsumsi dunia terhadap pupuk nitrogen bertambah dari 36% juta ton nutrisi pada 1972 (30% di negara berkembang) menjadi 61.2% ton nutrisi pada 1982 (43% di negara berkembang) (Abdullah, 1998). Di Indonesia sendiri, kebutuhan gas alam disuplai oleh pertamina dan kontrak pembagian produksi dengan sejumlah kontraktor production sharing. Sedangkan konsumsi gas alam di industri pupuk urea yaitu sekitar 7% dari semua produksi gas nasional (Zaenal dalam majalah Trust, 2004). Jumlah gas alam yang diproduksi dapat dilihat pada Tabel 2.5. Tabel 2.5. Produksi gas alam (MMSCF) Tahun Pertamina Kontrak pembagian produksi Total ,483 2,554,896 2,901, ,710 2,460,440 2,807, ,745 2,707,130 3,041, ,966 2,818,277 3,155, ,870 2,646,262 3,030, ,612 2,605,729 2,985, ,482 2,647,617 2,954,099 Sumber : Direktorat Jendral minyak dan gas dalam Handbook of Energy and Economic Statistics of Indonesia 2007 Kebutuhan energi dalam bidang industri dan pertanian dapat dibagi menjadi dua, yaitu energi langsung dan energi tidak langsung. a. Energi Langsung Energi langsung merupakan energi yang digunakan secara langsung pada proses produksi yaitu berupa bahan bakar fosil (Abdullah, 1998). Input energi listrik merupakan energi yang penting, terutama untuk proses produksi yang banyak menggunakan motor listrik. Kebutuhan terhadap energi listrik pada tiap jenis proses produksi tidak sama. Adanya perbedaan tersebut tergantung dari jenis dan kondisi peralatan produksi yang digunakan.

26 Sedangkan besarnya jumlah konsumsi energi spesifik dari suatu proses di industri maupun dalam bidang pertanian dipengaruhi oleh sumber energi yang digunakan. Masing-masing sumber energi memiliki nilai kalor yang berbeda-beda sehingga akan menghasilkan nilai energi total yang berbeda pula. Perbedaan nilai kalor dari beberapa jenis bahan bakar dapat dilihat pada Tabel 2.6. Tabel 2.6. Nilai kalor per unit satuan beberapa jenis bahan bakar Sumber energi Unit Nilai kalor Input produksi Nilai kalor satuan (MJ/unit) (MJ/unit) total (MJ/unit) Gasolin Diesel Minyak diesel LPG Gas alam m Baru bara keras Kg Batu bara lunak Kg kayu keras Kg kayu lunak Kg Listrik KWh Sumber : Cervinca dalam Suryadi (1994) b. Energi Tidak Langsung Energi tidak langsung merupakan energi yang digunakan untuk memproduksi suatu input produksi selain energi bahan bakar dan listrik. Energi tidak langsung dapat berupa materi penyusun produk atau mesin-mesin dan energi manusia. Energi manusia lebih dikenal sebagai energi biologis. Energi biologis dapat berperan sebagai energi langsung jika berupa suatu kerja, disebut tenaga manusia. Energi biologis adalah energi yang bersumber dari hasil kegiatan biologis, seperti tenaga manusia, tenaga hewan dan kemampuan tumbuh pada tanaman. Setiap orang memiliki kapasitas kerja yang berbeda-beda tergantung dari : a. Sifat pekerja yang meliputi umur, kekuatan dan tingkat keterampilan. b. Tingkat konsumsi makanan dan oksigen. c. Macam kegiatan.

27 d. Lamanya bekerja. Semakin lama bekerja semakin tidak efisien. e. Kondisi lingkungan, seperti suhu, kelembaban dan lainnya. Zander (1973) dalam Sigit (1981) berpendapat bahwa energi yang dimanfaatkan oleh seseorang secara efektif untuk melakukan kerja hanya 10-30% dari energi total yang dibutuhkan untuk mengerjakan aktifitas tersebut. Untuk aktivitas yang sedang, seperti pekerjaan pada industri kecil (beberapa pekerjaan pertanian, ibu rumah tangga dan siswa) kebutuhan energi adalah 9,210 kj/hari untuk wanita standar berbobot 55 kg dan berumur 25 tahun. Sedangkan untuk lakilaki standar berbobot 65 kg dan berumur 25 tahun kebutuhan energi adalah 12,560 kj/kg. (FAO & WHO, 1974 dalam Abdullah, 1998). Jumlah energi langsung dan tidak langsung yang digunakan untuk memproduksi suatu barang disebut embodied energy. Menurut Doering (1978) dalam Sulistiono (2008) embodied energy adalah energi yang digunakan secara tidak langsung pada produksi pertanian, dalam hal ini yaitu energi untuk memproduksi mesin, peralatan, pupuk, pestisida, bangunan dan bahan pendukung lainnya. Setiap produsen pupuk urea mengkonsumsi jumlah energi yang berbeda-beda. Konsumsi energi per ton urea dibeberapa produsen pupuk urea dapat dilihat pada Tabel 2.7. Tabel 2.7. Konsumsi energi per metrik ton urea dibeberapa produsen pupuk di Indonesia Pabrik Konsumsi Energi (MMBTU/MT) PUSRI I 42,600 PUSRI II 33,600 PUSRI III 32,850 PUSRI IV 32,850 PUPUK KUJANG 1A 34,140 AAF 32,200 PIM 1 32,200 KALTIM I 36,120 KALTIM II 30,430 KALTIM III 24,730 Sumber : PII, 1992

28 Gas alam selain digunakan sebagai bahan bakar (sumber energi langsung), juga digunakan sebagai bahan baku pembuatan pupuk. Selain gas alam (sumber energi langsung), energi yang diperlukan dalam proses produksi pupuk urea adalah energi listrik. Energi listrik digunakan untuk menggerakkan motor listrik. Kebutuhan energi listrik untuk industri pupuk urea dapat dilihat pada Tabel 2.8. Tabel 2.8. Kebutuhan energi listrik untuk industri pupuk urea dan nonindustri pupuk urea Jenis industri Energi listrik kwh % Industri pupuk urea 691,023, Industri non-pupuk urea 17,990,927, Total 18,681,951, Sumber : BPS, 1992 dalam Suryadi (1994) C. PROSES PRODUKSI PUPUK UREA DI PT. PUPUK KUJANG Urea pertama kali ditemukan pada tahun 1773 yaitu terdapat didalam urine. Orang pertama yang berhasil mensintesis urea dari amonia dan asam sianida adalah Woehler pada tahun 1828 dan penemuan ini dianggap sebagai penemuan pertama yang berhasil mensintesa zat organik dari zat anorganik. Proses yang menjadi dasar dari proses pembuatan urea saat ini adalah proses dehidrasi yang ditemukan oleh Bassarow pada tahun 1870 yang mensintesis urea dari pemanasan ammonium karbamat. Bahan baku yang digunakan untuk pembuatan urea adalah gas alam, air dan udara. Sifat-sifat gas alam biasanya diwakili oleh komponenkomponen yang terkandung dalam gas alam. Komponen terbesar dalam gas alam adalah metan (CH 4 ). Tetapi terdapat juga etana, propane, butane, pentane, karbondioksida, hidrogen dan argon. LHV (Low Heating Value) dari masing-masing komponen tersebut dapat dilihat pada Tabel Pabrik pupuk urea yang diaudit ini didesain untuk memproduksi 1,725 ton urea prill per hari. Pabrik ini menggunakan teknologi Mitsui Toatsu Total Recycled C Improved yang memiliki sifat mudah dioperasikan, investasi pembangunan yang rendah, biaya operasi rendah dan memiliki produk dengan

29 kualitas tinggi. Proses tersebut dikembangkan oleh Toyo Engineering Corporation (TEC) Jepang. Tabel 2.9. Low Heating Value (LHV) untuk komponen yang terkandung dalam gas alam Komponen LHV (MJ/kg) CO 2 CO Ar N 2 CH C 2 H C 3 H i-c 4 H n-c 4 H i-c 5 H n-c 5 H Jumlah Sumber : (Rabu, 16 Juli 2008) Secara keseluruhan proses produksi pupuk urea di PT. PUPUK KUJANG dibagi dalam empat plant yaitu utility plant, ammonia plant, urea plant dan bagging plant. Keempat plant tersebut satu sama lain saling berkaitan. Utility plant menyediakan air bersih untuk air minum, perkantoran dan juga air bebas mineral yang digunakan oleh seluruh dinas sebagai air umpan ketel, steam yang digunakan untuk menggerakkan turbin, instrument air dan plant air, cooling water dan listrik dari gas turbin generator. Ammonia plant menghasilkan ammonia dan karbondioksida untuk dikirim ke urea plant sebagai bahan baku pembuatan urea. Setelah diproses di urea plant menjadi urea curah, selanjutnya dikirim ke bagging plant untuk dikantongkan sebelum di jual ke konsumen. Secara umum proses produksi pupuk urea dapat dilihat pada Gambar 2.1.

30 Gambar 2.1. Diagram proses pembuatan pupuk urea (Pratiwi, 2008) Proses produksi pupuk urea sendiri dibagi dalam beberapa tahapan proses (seksi) yang dilakukan di PT. PUPUK KUJANG, yaitu seksi sintesa, seksi dekomposisi/ purifikasi, seksi recovery serta seksi kristalisasi dan prilling. 1. Seksi Sintesa Pada seksi ini, urea diproduksi melalui reaksi antara NH 3 dan CO 2 yang sangat eksotermik membentuk ammonium karbamat. Kemudian diikuti dehidrasi endotermik ammonium karbamat membentuk urea. Reaksi yang terjadi dalam reaktor sintesa adalah : CO 2 + 2NH 3 NH 4 CO 2 NH kcal/g.mol (ammonium karbamat) NH 4 CO 2 NH 2 NH 2 CONH 2 + H 2 O +7.8 kcal/g.mol (ammonium karbamat) (urea) Produk yang keluar dari reaktor adalah urea dan ammonium karbamat. Reaksi tersebut dipengaruhi oleh temperatur, tekanan, perbandingan ammonia dan karbondioksida, dan jumlah air. Temperatur yang optimal dalam reaktor adalah 200 o C, yaitu temperatur dimana konversi mendekati kesetimbangan dalam waktu tinggal (residence time) jam. Sedangkan tekanan optimum dalam reaktor adalah 200 kg/cm 2 karena konversi ammonium karbamat menjadi urea hanya terjadi pada fase cair sehingga kondisi operasi dalam reaksi sintesa ini memiliki tekanan dan temperatur yang tinggi. Perbandingan ammonia dan karbondioksida berkisar antara Kelebihan ammonia akan mempercepat reaksi yang pertama dan

31 mencegah terjadinya reaksi pembentukan biuret. Biuret yang berlebih tidak dikehendaki karena merupakan racun bagi tanaman. 2NH 2 COONH 2 NH 2 CONHCONH 4 + NH 3 Reaksi kedua dari pembentukan urea dipengaruhi oleh jumlah air. Dengan adanya air, maka urea yang terbentuk dari karbamat akan berkurang. Sehingga mengurangi konversi pembentukan urea. Secara lebih jelas, proses pada seksi sintesa dapat dilihat pada Gambar 2.2. NH 3 CO 2 Seksi Sintesa NH 4 COONH 2 NH 3 + CO 2 Seksi Dekomposisi / Purifikasi Seksi Kristalisasi Seksi Pembutiran NH 4COONH 2 NH 2COONH +H 2O NH 3 dan CO 2 NH 3 + CO 2 NH 4COONH 2 Larutan recycle Seksi Recovery Urea curah ke unit pengantongan Gambar 2.2. Diagram seksi pembuatan gas sintesa urea (Pratiwi, 2008) 2. Seksi Dekomposisi/Purifikasi Pada seksi ini terjadi proses pemisahan ammonium karbamat, air, dan kelebihan ammonia dari larutan urea. Proses ini berlangsung dengan pemanasan dan tekanan yang diturunkan. NH 4 CO 2 NH 2 CO 2 + NH kcal/g.mol (ammonium karbamat) Untuk memisahkan ammonium karbamat dan kelebihan ammonia dari larutan urea, sebelum dialirkan ke crystallizer dilakukan tiga tahap

32 dekomposisi, yaitu dari tekanan 17.0 kgf/cm 2, 2.5 kgf/cm 2, sampai tekanan atmosfir. Dekomposisi ini dilakukan pada suhu C C. Proses hidrolisa urea: NH 2 CNH 2 + H 2 O CO 2 + 2NH kcal/g.mol (urea) Proses hidrolisa ini akan mengurangi kadar urea didalam larutan sehingga pada saat proses ini berlangsung harus dikontrol dengan ketat untuk mengurangi kehilangan produk. Proses ini terjadi pada suhu tinggi, tekanan rendah dan waktu tinggal (residence time) yang lama. Pada suhu diatas 90 0 C, urea akan terkonversi menjadi biuret dan ammonia. Secara lebih jelas, proses pada seksi dekomposisi/purifikasi dapat dilihat pada Gambar 2.3. Urea, air, biuret, ammonium karbamat, NH 3 sisa dari seksi sintesa Gas NH 3 dan CO 2 ke seksi recovery High Pressure Decomposer Urea, biuret, gas terlarut dan sisa ammonium karbamat Low Pressure Decomposer Urea, biuret, gas terlarut dan air Larutan Gas Separator urea, biuret ke seksi kristalisasi Gas sisa dari seksi recovery untuk stripping Gambar 2.3. Diagram alir seksi dekomposisi/purifikasi (Pratiwi, 2008) 3. Seksi Recovery Gas-gas ammonia dan karbondioksida yang telah bereaksi setelah dekomposisi ammonium karbamat dikembalikan ke reaktor sintesis.

33 Metoda pengembalian gas-gas yang tidak bereaksi diklasifikasikan menjadi : - Memisahkan dan mengembalikannya sebagai gas - Mengembalikannya sebagai larutan (slurry) Gambar 2.4. Diagram alir seksi recovery urea (Pratiwi, 2008) 4. Seksi Kristalisasi dan Pembutiran (Prilling) Larutan urea di seksi purifikasi/dekomposisi dikristalkan secara vakum dan dipisahkan dengan centrifuge. Setelah itu dikeringkan dengan udara panas sehingga kadar airnya menjadi 0.3 % berat. Agar kadar biuret tetap (<0.1% berat), semua larutan induk yang mengandung hampir semua biuret dikembalikan ke seksi recovery yang berguna sebagai larutan penyerap ammonia dan karbondioksida tersebut dikembalikan ke reaktor. Larutan urea (75%) dan biuret dari seksi purifikasi masuk ke crystallizer untuk dikristalkan dan dihilangkan kadar airnya. Larutan urea yang telah dikristalkan masuk ke centrifuge untuk dipisahkan antara larutan urea dengan kristal urea. Larutan urea kemudian masuk ke dalam

34 mother liquor tank (ML tank). Sedangkan urea dalam bentuk kristal masuk ke dalam fluidizing dryer untuk dikeringkan yang kemudian masuk ke cyclone untuk dipisahkan dengan debu (dust). Debu (dust) masuk ke dust separator sedangkan kristal urea masuk ke melter untuk dilelehkan dengan uap sebagai pemanas. Kemudian lelehan mengalir melalui distributordistributor dan membentuk tetesan-tetesan yang memadat dengan adanya pendinginan oleh udara dalam prilling tower untuk memperkecil pembentukan biuret. Waktu tinggal dalam prilling tower diusahakan sekecil mungkin. Dalam prilling tower, kadar air dibuat sekecil mungkin agar diperoleh butiran yang keras. Kemudian butiran tersebut disaring dengan ayakan trommel untuk memisahkan butiran-butiran yang berukuran lebih (oversize) dari butiran-butiran yang dikehendaki. Setelah itu butiran yang dikehendaki disimpan dalam bulk storage. Gambar 2.5. Diagram alir seksi kristalisasi dan pembutiran (Pratiwi, 2008) Tahapan proses produksi pupuk urea di atas didukung oleh beberapa unit penunjang. Unit penunjang yang diperlukan antara lain unit pengolahan air untuk air umpan ketel, unit pembangkit uap dan unit pembangkit listrik.

35 1. Unit pengolahan air Unit pengolahan air bertujuan untuk mengolah air baku menjadi air bersih. Unit pengolahan air terdiri dari dua proses, yaitu : a. Pretreatment Pretreatment bertujuan untuk mengolah air baku menjadi air bersih dengan ph dan kekeruhan maksimum 2.0 ppm. Proses yang dilakukan pada pretreatment yaitu koagulasi, flokulasi, sedimentasi dan filtrasi. Secara umum proses pretreatment dapat dilihat pada diagram alir di bawah ini. Raw water Tangki Premix Floctreater penampungan tank air bersih Gambar 2.6. Diagram proses pretreatment (Pratiwi, 2008) Sand filter (pasir 6 biji) Air bersih b. Demineralisasi Demineralisasi bertujuan untuk mengolah air bersih menjadi air bebas mineral yang akan digunakan sebagai air umpan ketel dengan cara pertukaran ion. Secara umum proses demineralisasi dapat dilihat pada diagram berikut : Air bersih Carbon Filter Cation Anion Mix Bed Exchanger Exchanger Polisher Air bebas mineral Gambar 2.7. Diagram proses demineralisasi (Pratiwi, 2008) 2. Unit pembangkit uap Uap yang digunakan dalam memproduksi pupuk urea dihasilkan oleh ketel uap. Terdapat tiga jenis ketel uap yaitu ketel uap paket I, ketel uap paket II dan ketel uap panas buang. Jenis uap yang dihasilkan dari ketiga jenis ketel uap ini adalah medium steam yang memiliki tekanan 42.2

36 kg/cm 2 dengan suhu 399 o C. Selain medium steam dihasilkan juga low steam yang didapatkan dengan cara memanfaatkan air blow down dari buangan ketel uap yang masih memiliki suhu tinggi dengan mengalirkannya ke flush drum sehingga didapatkan tekanan 3.5 kg/cm 2 dengan suhu 150 o C. Selain melalui flush drum, low steam juga didapatkan dengan melewatkan medium steam ke let down valve dan juga dari uap keluaran exhaust turbine. 3. Unit pembangkit listrik Listrik yang digunakan untuk proses produksi pupuk urea dihasilkan oleh gas turbin generator yang memiliki kapasitas power MVA dengan tegangan kv/50 Hz. Selain dari gas turbin generator terdapat juga cadangan listrik dari PLN sebesar 10 MW, stand by generator sebanyak dua buah dengan power masing-masing 750 kw, emergency generator dan UPS (Uninterrupted Power Supply). D. AUDIT ENERGI Menurut Malcolm Slesser (1982) dalam Suryadi (1994), audit energi adalah suatu perhitungan aliran energi dalam sebuah proses produksi, biasanya agar proses tersebut menjadi ekonomis. Menurut Wayne C. Turner (1982), langkah-langkah dalam audit energi adalah sebagai berikut : 1. Pengumpulan data (Data Gathering) Teknik pengumpulan data ini meliputi : a. Teknik analisis pendahuluan a. Pengumpulan data tetapan-tetapan peralatan, pabrik/mesin, tetapan pendukung dalam menganalisis aliran energi pada setiap sub sistem b. Catatan lapangan c. Pengoperasian data terhadap persamaan yang telah ada d. Uji coba peralatan/unjuk kerja

37 2. Teknik analisis (Analytical Techniques) Tahapan analisis ini meliputi : a. Menganalisa konsep penambahan biaya untuk tahapan tertentu bilamana diperlukan b. Menganalisis kesetimbangan massa dan energi c. Menganalisis energi yang masuk dan yang keluar pada tiap sub sistem d. Menganalisis pindah panas e. Mengevaluasi sifat muatan listrik f. Membuat model dan simulasi 3. Evaluasi biaya peralatan/perbaikan peralatan 4. Membuat laporan hasil perhitungan konsumsi energi Tahap ini merupakan langkah akhir dalam perumusan audit energi yang meliputi : a. Laporan utama, merupakan hasil keseluruhan dari proses audit (mulai dari bahan baku sampai barang jadi siap dipasarkan b. Laporan biasa, merupakan data hasil perhitungan harian dan belum dijadikan hasil audit yang baku c. Laporan efektivitas pengelolaan peralatan auditing maupun peralatan pabrik d. Laporan tinjauan (review) tiap tahapan proses. Sedangkan menurut tim KONEBA (1989), metode audit energi yang dilakukan di PT. Pupuk Kalimantan Timur terdiri dari dua tahap, yaitu : 1. Tahap pendahuluan (Preliminary Energy Audit) Pemeriksaan pendahuluan adalah pengumpulan data awal dan analisa pendahuluan, yang terdiri dari : a. Pengelompokan sumber data (Organize Resources) b. Mengidentifikasi data-data yang diperlukan (Identify Data Requirements) c. Pengumpulan data (Collect Data) d. Analisa data (Analize Data) e. Membuat rencana pengembangan (Develop Action Plan)

38 2. Pemeriksaan Menyeluruh (Detailed Energy Audit) Pemeriksaan energi secara umum/menyeluruh adalah melakukan penjajagan (surveying) terhadap peralatan yang dipakai di suatu pabrik dan melakukan analisa, baik terhadap alat yang tetap digunakan secara kontinyu maupun alat yang bersifat tidak tetap. Tahapan pada pemeriksaan energi secara menyeluruh ini meliputi : a. Evaluasi pengelolaan energi harian (Review the energy management program to date) b. Pemeriksaan energi pendahuluan (Conduct a preliminary energy audit) c. Rencana pengembangan aktivitas pabrik (Develop action plan) d. Pemilihan bagian yang akan diaudit (Select scope of the detailed energy audit) e. Persiapan kelengkapan kerja (Complete preparatory work) f. Pemeriksaan dan pencatatan data lapangan (Carry out detailed audit field work) g. Evaluasi data yang telah dikumpulkan (Evaluate collected data) h. Mengidentifikasi peluang untuk melakukan konservasi (Identify conservation opportunities) i. Rencana pengembangan aktivitas peralatan (Develop action plan for implementation) j. Pengawasan penggunaan energi secara kontinyu (Continue to monitoring energy use) k. Penyempurnaan pengelolaan energi secara menyeluruh (Refine overall energy management program)

39 III. METODOLOGI PENELITIAN Dalam pengamatan awal dilihat tiap seksi atau tahapan proses dengan memperhatikan kondisi produksi pada saat dilakukan audit energi. Dari kondisi produksi tersebut selanjutnya ditentukan batasan sistem yang diaudit serta didapatkan pola produksi riil. Dari pola produksi tersebut data dianalisis dalam bentuk grafik untuk menentukan metoda pengambilan data, yaitu waktu pengambilan data dan frekuensi pengambilan data. A. WAKTU DAN TEMPAT Penelitian dilaksanakan dalam kurun waktu Maret 2009 sampai dengan Mei Tempat pelaksanaan penelitian adalah di PT. PUPUK KUJANG 1A, PERSERO di bagian Process Engineering. B. BATASAN SISTEM Kegiatan audit energi ini dilakukan di tiga unit, yaitu unit penyediaan sarana penunjang (utility), unit proses produksi pupuk urea dan unit utilitas pendukung proses produksi pupuk urea. Batasan masing-masing unit tersebut dijelaskan sebagai berikut : 1. Unit penyediaan sarana penunjang (utility) Unit penyediaan sarana penunjang produksi (utility) ini dianggap sebagai suatu kesatuan sistem. Untuk memudahkan dalam kegiatan audit dan menghindari kesalahpahaman terhadap hasil yang disajikan, sistem ini dibagi menjadi empat sub sistem. Sub sistem tersebut antara lain gas turbin generator HITACHI (2006-J), ketel uap panas buang (2003-U) dan ketel uap paket I dan II (2007-U dan 2007-UA). a. Sub sistem gas turbin generator HITACHI (2006-J) Gas turbin generator HITACHI (2006-J) berfungsi sebagai unit penyediaan tenaga listrik untuk seluruh pabrik (plant), perumahan dan perkantoran.

40 b. Sub sistem ketel uap panas buang (2003-U) Ketel uap panas buang (2003-U) berfungsi sebagai pembangkit uap dengan memanfaatkan gas buang dari gas turbin generator untuk pembakaran. c. Sub sistem ketel uap paket I dan II (2007-U dan 2007-UA) Ketel uap paket I dan II (2007-U dan 2007-UA) berfungsi sebagai pembangkit uap dengan masukan gas alam dan udara sebagai bahan bakar. 2. Unit proses pembuatan pupuk urea Seperti halnya pada unit penyediaan sarana penunjang produksi (utility), unit proses pembuatan pupuk urea juga dianggap sebagai suatu kesatuan sistem. Untuk memudahkan dalam kegiatan audit dan menghindari kesalahpahaman terhadap hasil yang disajikan, sistem ini dibagi menjadi empat sub sistem. Sub sistem tersebut antara lain seksi sintesa, seksi dekomposisi/purifikasi, seksi recovery dan seksi kristalisasi dan prilling. a. Sub sistem seksi sintesa Komponen utama pada seksi sintesa adalah reaktor sintesa (U- DC101). Sedangkan komponen lainnya adalah pompa, kompresor dan alat penukar panas (heat exchanger).

41 Batas sub sistem Ke unit purifikasi U-DC101 Udara pasivasi U-GB102 U-GB101A,B U-EA102 U-EA101 U-FA401 Larutan recycle U-GA402A,B CO 2 dari pabrik U-GA102A,B ammonia U-GA101A-D U-GA404A,B Gambar 3.1. Aliran proses dan definisi sub sistem sintesa b. Sub sistem seksi dekomposisi/purifikasi Peralatan pada sub sistem ini antara lain high pressure decomposer (U-DA201), low pressure decomposer (U-DA202), dan gas separator (U-DA203).