3_industri proses amonia-urea
DESCRIPTION
menerangkan tentang proses pembuatan ureaTRANSCRIPT
-
5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea
1/39
INDUSTRI PROSES BERBASIS
Nitrogen
INDUSTRI AMONIA DAN UREA
-
5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea
2/39
Jenis Organic Feedstocksdan Penggunaan Amonia:
1. Industri Amonia
-
5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea
3/39
Proses Produksi Amonia:a. Bahan baku: gas alam, udara, dan uap air
b. Produk:- Amonia cair (NH3: min. 99%b, H2O: min. 0,5%b)- gas CO2(kadar CO2: min. 98,5%v)
c. Proses produksi dari gas alam:
Terdiri dari 6 tahapan proses, yaitu:c.1. Tahap pemurnian gas bumic.2. Tahap pembuatan gas sintesis (sin-gas)c.3. Tahap pemurnian gas sintesis
c.4. Tahap sintesis amoniac.5. Tahap pemurnian dan refrijerasi amoniac.6. Tahap recovery hidrogen
-
5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea
4/39
Tahap pemurnian gas bumi- Tujuan: memisahkan pengotor berupa debu,
tetes cairan, senyawa Hg dan senyawasulfur dari gas bumi (komponen yangdiinginkan adalah metan, CH4)
- Pemisahan debu/partikel halus dan tetescairan (berupa air dan HC berat, hidrokarbon
jenuh dengan C>5) dilakukan di dalam KOdrum dengan prinsip pemisahan secaraotomatis dan kontrol permukaan.
-
5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea
5/39
Tahap pemurnian gas bumi - lanjutan- Hg dipisahkan di dalam mercury guard
chamber dengan prinsip adsorpsi.Adsorben: sulfur yang di-impregnasi-kan pada
permukaan karbon.Reaksi: Hg + S HgS
- Pemisahan sulfur (sulfur merupakan racunkatalis, terutama di primary reformer),dilakukan 2 tahap:
Tahap 1: Hidrogenolisis-katalitik terhadaporganic sulfur (katalis: Co-Mo oxide)
R-SH + H2H2S + R-H
Tahap 2: Adsorbsi dengan pellet ZnO (untukpenyempurnaan tahap 1)
H2S + ZnO
ZnS + H2O
-
5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea
6/39
Knock Out drum
Adsorpsi
-
5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea
7/39
Pemisahan Uap Air (water vapor) dengan TEG
-
5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea
8/39
Tahap pembuatan gas sintesis (gas H2dan CO)- Terdiri dari 2 tahap proses:
Tahap 1: Reformasi gas bumiReformasi: reaksi antara senyawahidrokarbon dengan uap air untukmenghasilkan gas sintesis.
CH4+ H2O CO + 3H2(fasa gas, endotermis)Jenis: Primary & Secondary ReformingKatalis: nikel
Tahap 2: Konversi CO menjadi CO2Sering dikenal sebagaisteam shiftconversionReaksi:
CO + H2O CO2+ H2(fasa gas, eksotermis)
-
5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea
9/39
Tahap pemurnian gas sintesis- Terdiri dari 2 tahap proses:
Fungsi: memisahkan gas CO2dari gas H2
Dilakukan melalui 2 tahap/cara:Tahap 1: Absorpsi gas CO dan CO2Pengabsorps: larutan garam (contoh:benfield)Setelah dilucuti dari larutan
pengabsorp, CO2dikirim ke pabrikurea
Tahap 2: Pengubahan CO2menjadi CH4(metanasi)Sebagai penyempurna tahap 1Jenis reaksi: hidrogenolisis katalitikReaksi (fasa gas, katalis: nikel oksida)CO2+ 4H2CH4+ 2H2O
CO + 3H2CH4+ H2O
-
5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea
10/39
Absorpsi gas CO dan CO2
CO2(g)+H2O(l) +K2CO3(l) 2KHCO3(l)
-
5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea
11/39
-
5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea
12/39
Tahap sintesis amonia- Fungsi:
Membuat gas NH3dari N2dan H2- Reaktor: ammonia conventer- Proses: proses Heber-Bosch, merupakan
reaksi katalitik fasa gas dengan katalis berupapromoted iron
- Kondisi reaksi:Temperatur sekitar 400 500oCTekanan sekitar 14 15 MPaKonversi sekitar 10 20%(rata-rata 14%)
- Reaksi:N2+ 3H2 2NH3 H=-92,4 kJ mol-1
Reaksi pada fasa gas, eksotermis, dan dalamkesetimbangan (harus diperhatikan prinsip-
prinsip Le Chetalier)
-
5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea
13/39
Tahap sintesis amonia - lanjutan- Konstanta kesetimbangan:
Nilai Keqpada berbagai temperatur:
3
22
23
HN
NHKeq
Temperature (oC) Keq
25 6,4 x 102
200 4,4 x 10-1
300 4,3 x 10-3400 1,6 x 10-4
500 1,5 x 10-5
-
5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea
14/39
Prosentase Perolehan Amonia pada berbagai NilaiTekanan dan Temperatur
-
5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea
15/39
N2and H2at450oC and 200 atmover iron catalyst
Liquefaction ofNH3(b.p -33
oC)
-
5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea
16/39
Tahap pemurnian dan refrijerasi amonia
- Fungsi: memisahkan gas-gas reaktan yangtidak bereaksi pada tahap sintesis danmengubah gas amonia menjadiamonia cair
- Refrijeran yang dipakai pada tahap refrijerasi:
amonia cair
Tahap recovery hidrogen- Fungsi: mengambil H2yang terdapat dalam
gas buang hasil dari pemurnianamonia
- Proses: dengan membrane separator atauflash drum.
-
5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea
17/39
-
5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea
18/39
LNG
Process Flowsheet Produksi Amonia
-
5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea
19/39
-
5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea
20/39
Process Flowsheet Produksi Amoniadengan Proses Kellogg
-
5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea
21/39
-
5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea
22/39
-
5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea
23/39
Produksi Amonia
-
5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea
24/39
Industry Use
Fertilizer
production of: ammonium sulfate, (NH4)2SO4
ammonium phosphate, (NH4)3PO4 ammonium nitrate, NH4NO3urea, (NH2)2CO,also used in the production of barbiturates (sedatives), ismade by the reaction of ammonia with carbon dioxide
Chemicals
synthesis of: nitric acid, HNO3, which is used in making explosives such as TNT (2,4,6-trinitrotoluene), nitroglycerine, and PETN (pentaerythritol nitrate).
sodium hydrogen carbonate (sodium bicarbonate), NaHCO3 sodium carbonate, Na2CO3 hydrogen cyanide (hydrocyanic acid), HCN hydrazine, N2H4(used in rocket propulsion systems)
Explosives ammonium nitrate, NH4NO3
Fibres &Plastics
nylon, -[(CH2)4-CO-NH-(CH2)6-NH-CO]-,and other polyamides
Refrigerationused for making ice, large scale refrigeration plants, air-conditioning units inbuildings and plants
Kegunaan amonia:
Pulp & Paper ammonium hydrogen sulfite, NH4HSO3, enables some hardwoods to be used
Mining &Metallurgy
used in nitriding (bright annealing) steel, used in zinc and nickelextraction
Cleaning ammonia in solution is used as a cleaning agent such as in 'cloudy ammonia'
-
5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea
25/39
2. Industri Urea
Spesifikasi urea industrial- Rumus kimia = (NH
2
)2
CO- Komposisi:
N = min. 46%bH2O = maks. 0,35%bBiuret = maks. 0,57%b
- Ukuran butir urea = 6 25 mesh (bentuk prill)Bahan baku:
- Amonia (NH3) cair- Gas CO2
- Kedua bahan baku tersebut dipasok daripabrik amonia- Umumnya, pabrik urea ter-integrasi sebagai
satu kesatuan dengan pabrik amonia- Kaitan umum antar pabrik/unit di industri
urea adalah sbb.:
-
5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea
26/39
Gas alam
Air bakuPabrikUtilitas
PabrikAmonia
PabrikUrea
Gas alam
Uap air
Udara
NH3
CO2
Pengantongan
Pabrik
karungplastik
Polyphropylene
Polyethylene karung siappakai
Urea dalamkarung
Urea curah/prill
Distribusi ke
konsumen
Diagram Alir Industri Pupuk UreaTer-Integrasi
-
5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea
27/39
Proses produksi urea- Terdiri dari 4 tahap proses utama, yaitu:
a. Tahap sintesis ureab. Tahap pemurnian ureac. Tahap recoveryd. Tahap kristalisasi dan pembutiran
h i i
-
5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea
28/39
Tahap sintesis urea- Fungsi: mereaksikan amonia dan CO2menjadi
amonium karbamat, diikuti dehidrasiamonium karbamat menjadi urea
- Jenis reaktor: reaktor bejana bertekanan daristainless steel berlapis titanium
- Kondisi reaksi: pada P = 25 MPa dan T = 200oC- Reaksi kimia (reaksi Bassarov, 1870):
2NH3+ CO2NH2COONH4H=-30,3 kkal mol-1NH2COONH4NH2CONH2+ H2O H=+7,8 kkal mol
-1
- Reaksi samping (tidak diinginkan):2NH2CONH2NH2CONHCONH2+ NH3
(biuret) Tahap pemurnian urea- Fungsi: memisahkan urea dari produk-produk
reaksi lainnya- Proses: dekomposisi amonium karbamat
menjadi amonia dan CO2
-
5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea
29/39
Tahap pemurnian urea - lanjutan- Fungsi: memisahkan urea dari produk-produk
reaksi lainnya- Proses:dekomposisi amonium karbamat menjadi
amonia dan CO2gas amonia dan CO2yang terpisah, dikirim
ke tahap recoverygas-gas terlarut yang masih terdapat dalam
larutan hasil dekomposisi, selanjutnyadipisahkan dengangas separator.
- Hasil dari tahap ini: larutan urea yang relatifmurni
- Larutan urea kemudian dikirim ke tahapkristalisasi dan pembutiran.
-
5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea
30/39
Tahap recovery- Fungsi: mengambil gas-gas yang dihasilkan
dari tahap pemurnian (terutama
berupa amonia dan CO2)- Proses:pemisahan gas-gas dilakukan dengan
prinsip absorpsibahan pengabsorp: air dan larutan induk
gas-gas yang terlarut dalam bahanpengabsorp, selanjutnya dipisahkan
dengan prinsip stripping/pelucutan
Tahap kristalisasi dan pembutiran
- Fungsi: mengkristalkan larutan urea yangkeluar dargas separator, dilanjutkandengan pembentukan urea butiral/prill
(prilling)
- Terdiri dari 2 sub-tahap: kristalisasi & prilling
-
5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea
31/39
Tahap kristalisasi dan pembutiran - lanjutan- KristalisasiDilakukan di dalam crystalizer dengan prinsip
penyerapan panas
Mekanisme:
Larutan urealarutan urea kristalureasuper jenuh dan larutan induk
Pembuatan larutan super jenuh dilakukan dibagian vacuum concentratorpada alatkristaliser
Hasil: kristal dan larutan induk- Pengeringan kristalFungsi: mengurangi kadar air dalam urea
kristal sampai 0,1 0,3%Proses: pengeringan dengan fluidizing dryer,
udara panas dihembuskan dengan fan
T h k i t li i d b ti l j t
-
5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea
32/39
Tahap kristalisasi dan pembutiran - lanjutan- Pengeringan kristal - lanjutanUrea kristal berupa debu dan berukuran
moderat diumpankan ke cyclon untukdipisahkan urea kristal debunya
Urea kristal berukuran moderat dikirim kesub-tahap pembutiran
Urea berukuran besar dipisahkan secara
mekanis di dalam dryer, kemudian dilarutkankembali ke dalam larutan induk
- PembutiranSebelum pembutiran, dilakukan pelelehan
Proses: didahului dengan pelelehan ureakristal moderat, dilanjutkan pembutiranMedia peleleh: uap air low pressure dengan
temperatur sedikit di atas temperaturleleh urea (132oC)
Pembutiran dilakukan dengan udara dingin
-
5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea
33/39
UREAmelt
UREAprills
-
5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea
34/39
-
5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea
35/39
-
5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea
36/39
-
5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea
37/39
-
5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea
38/39
Process Flowsheet Produksi Urea(Stamicarbon & M.W. Kellogg Co.)
-
5/19/2018 3_Industri Proses Amonia-Urea
39/39
Pabrik Urea