PROSES FLOW DIAGRAM UREA ACES

FILOSOFI PROSES UREA ACES SEKSI SINTHESA Peralatan : Reaktor (DC-101); Stripper (DA-101);

Scrubber (DA-102); Karbamat Kondenser No. 1 & 2 (EA-101 & EA-102). Ammonia Preheater (EA-103); Ammonia Reservoir (FA-105); Saturation Drum (FA-102); Steam Drum (FA-103).

Rotating Machine : Ammonia Boost Up Pump (GA-103) Ammonia Feed Pump (GA-101); Carbamate Feed Pump (GA-102); CO2 Compreesor (GB-101).

Kondisi Operasi : - P = 175 Kg/cm2; T Bottom Reaktor = 176 0C; T Top Reaktor = 190 0C; N/C = 4,0- Oksigen Pasivasi = 670 Nm3/H. Pada Rate CO2 100 %

Urea Outlet Reaktor/Stripper = 35 % / 51,4 %. Menghasilkan Steam Low (SL) 5,5 Kg, sebanyak 28,6

T/H. Proses CO2 Stripping memanfaatkan feed CO2

sebagai media stripping di Stripper dengan bantuan steam pemanas 22 Kg. Larutan Urea dari Stripper sebelum ke area Dekomposisi terlebih dahulu di panasi dibagian shell Karbamat Kondenser No. 2 sehingga mencapai temperatur 156 0C.

Campuran gas dari Stripper masuk ke Karbamat Kondenser 1 dan 2 untuk dikondensasikan menjadi Amonium karbamat.

Amonia langsung masuk ke Reaktor untuk bereaksi dengan Campuran gas dan Amonium karbamat dari CC 1 dan 2.

SEKSI DEKOMPOSISI

Peralatan : High Pressure Decom poser (DA-201); Low Pressure Decomposer (DA-202); Urea solution Separator (FA-205) dan Urea Solution Tank (FA-201).

Rotating Machine : Urea Solution Pump (GA-201).

Kondisi Proses :DA-201; P = 17 Kg, T = 158 0C.DA-202; P = 2,3 Kg, T = 117 0C.FA-205; P = 300 mm Abs.

T = 94 0CFA-201; P = Atm. T = 94 0C.

Urea karbamat datang dari Synthesa dipanaskan dengan media Condensate & SL di DA-201 & 202. Konsentrasi keluar dari DA-202 = 71,1 % Urea. Kemudian Urea dikirim ke Seksi Kristallizer.

Campuran gas keluar dari DA-201 & DA-202 dikondensasikan di seksi Recovery, untuk kemudian kembali ke Reaktor sebagai Recovery Amonium Karbamat.

SEKSI KRISTALLIZER Peralatan :

Concentrator/Kristallizer Upper (FA-202 bag atas) Kristallizer Lower (FA-202 bag bawah), Prethickener (FD-202)Centrifuge (GF-201), Mother Liquor (FA-203).

Rotating Machine : Circulating Pump for Crystallizer (GA-202)Slurry Fedd Pump (GA-203).

Urea 71,1 % dari seksi Dekomposisi dipekatkan di Kristallizer dengan tekanan Vacuum.Urea dengan Konsentrasi 80 % dari Kristallizer dipisahkan dari air yang tersisa di Centrifuge sehingga men - capai 98,03 % Urea dalam bentuk tepung.Air bercampur dengan urea yang berkonsentrasi 72,4 % ditampung di Mother Liquor untuk diproses kembali sebagai recovery biuret ke Reaktor dan sebagai larutan induk untuk proses pembentukan kristal di Kristallizer

CentrifugeKristal urea slurry dari bagian bawah kristaliser memasuki Prethickener yang terdapat kasa untuk menyaring larutan urea dimana larutan pekat tertahan dan turun ke centrifuge sedang larutan encer lolos dan turun ke Mother Liquor Tank. Di centri-fuge larutan urea pekat masuk basket distributor yang berputar.

Gaya sentrifugal melempar air ke distributor basket lalu turun ke mother liquor Tank, basket distributor juga bergerak maju mundur untuk mendorong urea kedepan memasuki lorong melingkar yang dipasang tepat berada didepan dari basket yang diujungnya ada penyekrap kristal urea (Cake Scrapper). Selanjutnya ke Cake Catcher yaitu sebuah lorong yang berpu-tar kebawah.

Kristal urea kering terdorong keatas oleh udara panas melalui pipa Pneumatic kepuncak Prilling Tower oleh isapan fan.

SEKSI FINISHING Peralatan : Fluidizing Drayer (FF-201),

Air Heater for Drayer (EC-301), Cyclone (FC-301), Screw Conveyor (JD-301), Melter (EA-301), Acoustic Granular (FJ-301), Fluidizing Cooler (FD-302) Trommel Screen (FD-303), Belt Scale (JF-301), Air Heater for Fluidizing Cooler (EC-302).

Rotating Machine : Forced Fan for Drayer (GB-301)Induced Fan for Drayer (GB-302).Blower for Fluidizing Cooler.

Operasi dari Drayer sampai Cyclone berada dalam kondisi tekanan Vacumn.

Tepung Urea dari Centrifuge sebelum ke Melter di Prilling Tower terlebih dahulu di panasi dengan udara panas yang ditiupkan oleh GB-301 dan diisap ke atas oleh GB-302. Setiba di Melter tepung Urea yang 99,68 % dilelehkan memakai Steam Low pada temperatur 138 0C.

Lelehan Urea dari Melter turun ke Bawah berbentuk hujan karena dilalukan pada Distributor. Dari bawah ditiup dengan udara oleh GB-303 sehingga hujan urea tersebut membeku selama perjalanan turun kebawah.

Prill Urea yang terbentuk turunkebawah melalui belt yang berjalan ke PPU (Gudang Pupuk) sebagai produk Urea.

DUST CHAMBERHembusan udara yang membawa debu urea, sebelum keluar dari ruang dust chamber terlebih dahulu diserap ureanya dengan air yang dispraykan diatas packed bed. Perubahan ini merupakan salah satu proyek LH “MDRS” Modifikasi Dust Recovery Sistem. Udara keluar selain karena hembusan juga karena parallel diisap oleh fan yang dipasang di bagian atas dari ruang dust chamber. Larutan urea yang terbentuk di Dust Chamber berasal dari : Air sprayer untuk packed bed dust chamber, dan menyerap debu yang berasal dari ruang bawah Acoustic Granular.

DUST CHAMBER

Larutan dust chamber turun secara overflow kebawah prilling tower dan ditampung di Disolving Tank. Seterusnya akan dikembalikan lagi untuk didaur ulang.

SEKSI PENGOLAHAN PROSES KONDENSAT Peralatan : Process Condensate Stripper (DA-501), 1st Surface Condenser (EA-501), 2nd

Surface Condenser (EA-502), Preheater for DA-501 (EA-504), Preheater for DA-502 (EA-505), Flash Gas Condenser (EA-506), Reboiler for DA-501 (EA-507), PC Tank (FA-501)

Rotating Machine : PC Pump (GA-501), Urea Hydrolizer Feed Pump (GA-502). Campuran Gas sisa dari Kristallizer dan Urea Solution Tank dikondensasikan di Surface

Condenser. Proses Conden-sasi tersebut diolah dengan memanaskannya di Urea Hydrolizer dan Process Condensate Stripper. Gas hasil olahan tersebut dikembalikan ke Low Pressure Decomposer, sedang air yang sudah terbebas dari gas tersebut akan dipakai sebagai penambah level Dust Chamber di P Tower, penyerap di Low Pressure Absorber dan penambah level Cooling Tower Utility.

SEKSI RECOVERY Peralatan : Low Pressure

Cooler (EA-402); High Pressure Absorber A & B (EA-401 A & B), Washing Column (DA-401).

Rotating Machine : High Pressure Absorber pump (GA-402), Carbamate Boost Up Pump (GA- 401).

Campuran Gas yang berasal dari Low Pressure Decomposer masuk ke Low Pressure Cooler untuk dikondensasikan dan diserap oleh penyerap yang berasal dari PCT.Campuran Gas yang berasal dari High Pressure Decomposer masuk ke High Pressure Absorber B untuk dikondensasikan. Gas yang tidak terkondensasi di HPA B dikondensasikan lagi di HPA A, sisa gas dari HPA A diserap oleh penyerap yang berasal dari EA-402 di Washing Column.Amonium karbamat yang terbentuk di HPA B hasil dari kondensasi dan penyrapan campuran gas di pompakan ke Reaktor sebagai daur Ulang (Recovery Solution).

PROSES DAN PRINSIP OPERASI PEMBUATAN UREA

A. Pendahuluan.B. Pabrik urea di PT. Pupuk Sriwidja ja terdiri atas :

Nama Pabrik Jenis Proses Tahun Kapasitas Keterangan Berdiri

Pusri-II ACES proses 1974 1725 T/D Tahun 1974 ~ 1993

menggunakan TRC-C proses ( 1150 T/D ) Tahun 1993 ~ sekarang menggunakan ACES proses ( 1725 T/D )

Pusri-III TRC-C Proses 1976 1725 T/D Pusri-IV TRC-C Proses 1977 1725 T/D

Pusri-IB ACES proses 1993 1725 T/D

Pabrik urea TRC-C secara garis besar terbagi atas 4 unit :* unit Synthesa* unit Dekomposisi* unit Recovery* unit Crystallisasi dan Prilling.

Blok diagram proses pabrik urea TRC-C :

Synthesa Decomposisi Crystallisasi CO2 & Prilling Urea NH3 RC CO2 & NH3 Prill

Recovery H2O NH3

Pabrik Urea ACES secara garis besar terbagi atas 5 unit :

1. Unit Synthesa.2. Unit Dekomposisi.3. Unit Recovery.4. Unit Kristallisasi dan Pembutiran.5. Unit Pengolahan Kondensat Proses.

Blok diagram proses pabrik urea ACES.

Synthesa Dekomposisi Kristalisasi dan Prilling CO2 Urea RC CO2 & NH3 PrillNH3 Recovery P. Kondensat Proses H2O

BAHAN BAKU dan BAHAN PEMBANTU BAHAN BAKU : Gas CO2 : Spesifikasi : CO2 = 98 % wt min. Sulfur= 1,0 ppm vol maks H2O = Jenuh Tekanan = 0,6 Kg/cm2 min. Suhu = 38 0C. NH3 Cair : Spesifikasi : NH3 = 99,5 % wt min. H2O = 0,5 % wt maks. Oil = 5,0 ppm wt maks. Tekanan = 18 Kg/cm2 min. Suhu = 30 0C.

BAHAN PEMBANTU :Uap Air ( Steam ).Air Demin ( Demin Water ).Air Pendingin ( Cooling Water ).Air Saring ( Filter Water ).Air Pemadam Kebakaran.Udara Instrument.Udara Pabrik untuk Pasivasi.Gas Nitrogen.Listrik.

KINERJA PABRIKKapasitas Produksi = 1725 ton per hari.

Kualitas Produksi : Nitrogen = 46,2 % min. Biuret = 0,5 % maks. Mousture = 0,3 % maks. Kandungan Fe = 1,0 ppm maks. NH3 bebas = 150 ppm maks. Abu = 15 ppm maks.

Ukuran Butir : Lewat 6 US Mesh : 100 %. Lewat 6 tertahan di 18 US Mesh : 98 %. Lewat 25 US Mesh : 1 %.

Rasio Bahan Baku dan Bahan Pembantu per ton Urea produk :

1. Amoniak = 0,568 ton.2. Gas CO2 = 0,745 ton.3. Listrik = 30 Kwh.4. Air Pendingin = 88 M3

5. Uap Air = 0,99 ton.

Effluent Gas yang keluar dari Prilling Tower mengandung :

1. Debu Urea = 30 mg/Nm3 maks.2. Gas Amoniak = 50 mg/Nm3 maks.

UNIT SYNTHESAUnit synthesa berfungsi selain mereaksikan antara gas CO2 dengan amoniak cair juga mengembalikan campuran gas terutama gas Amoniak yang berlebih ke reaktor.Reaksi ini berlangsung pada reaktor urea tanpa menggunakan katalis dengan persamaan reaksi sbb :

2 NH3 + CO2 NH2COONH4 + Q1NH2COONH4 NH2CONH2 + H2O – Q2

Fungsi peralatan di unit Synthesa :

REAKTOR

Berfungsi sebagai tempat terjadinya reaksi antara CO2 dengan Amoniak cair.Kondisi Operasi :

Tekanan operasi : 175 Kg/cm2. Temperatur bagian bawah : 176 0C. Temperatur bagian atas : 190 ~ 192 0C

Rasio NH3 / CO2 = 4,0Rasio H2O / CO2 = 0,46Waktu tinggal = 36 menit.

Faktor faktor yang mempengaruhi reaksi di reaktor urea :

Kemurnian bahan baku NH3 dan CO2. Tekanan.

Tekanan naik : - Konversi CO2 naik. - Hidrolisa urea naik.Tekanan turun : - Konversi CO2 turun.

Temperatur.Temperatur naik : - Konversi CO2 naik sampai pada temperatur tertentu. - Kecepatan korosi naik. - Purge gas berlebih ke Scrubber.Temperatur turun : - Konversi CO2 turun

- Komposisi Umpan (rasio, purity). Perbandingan /rasio antara NH3 dan CO2, dan kemurnian dari bahan baku tersebut.- Kandungan Air. Kandungan air yang berasal dari recovery solution.- Waktu tinggal. (Residence time). Waktu tinggal didalam reaktor dipengaruhi oleh kondisi tekanan dan temperatur. Semakin rendah tekanan dan temperatur akan memerlukan tinggal yang lebih lama.

STRIPPER

Stripper berfungsi untuk memisahkan kelebihan amoniak dan menguraikan amonium karbamat menjadi gas amoniak dan CO2, dengan cara pemanasan menggunakan steam 22 Kg dan stripping dengan menggunakan CO2 pada tekanan 175 Kg/cm2.

Penguraian yang terjadi :

NH2CONH2 + H2O CO2 + 2NH3

2NH2CONH2 NH2CONHCONH2 + NH3

( biuret ).

Faktor yang mempengaruhi penguraian :

- Tekanan Tekanan naik : - Efisiensi CO2 stripping turun. Tekanan turun : - Efisiensi CO2 stripping naik.- Temperatur Temperatur naik : - Efisiensi CO2 stripping turun. - Hidrolisa urea dan pembentukkan biuret naik - Korosi dipercepat. Temperatur turun : - Efisiensi CO2 stripping berkurang

yang disebabkan oleh kurangnya uap air pemanas untuk menguraikan amonium karbamat.

- Tekanan uap air Tekanan naik : - Efisiensi CO2 stripping naik.

- Hidrolisa urea dan pembentukkan biuret naik. Tekanan turun : - Efisiensi CO2 stripping berkurang. - Penguraian amonium karbamat tidak sempurna.

- Permukaan larutan dibagian bawah stripper Permukaan tinggi : - Waktu tinggal lama, pembentukkan biuret dan hidrolisa urea bertambah. Permukaan rendah: - CO2 akan lolos ikut dengan larutan ke Dekomposisi.- Komposisi larutan yang datang dari reaktor.- Distributor tray dan swirl Ukuran lobang dari distributor tray dan swirl harus meme – nuhi standar.

Kondisi operasi :

Tekanan : Sedikit diatas tekanan reaktor.Temperatur bagian atas : 193 0CTemperatur bagian tengah : 174 0C.Temperatur bagian bawah : 177 0C.

CARBAMATE CONDENSER No.1 dan No.2

Carbamate Condenser No. 1 dan No.2 berfungsi sebagai tempat pencampur campuran gas dari stripper dengan larutan amonium karbamat kemudian didistribusikan melalui tube tube untuk di kondensasikan. Panas kondensasi dan panas penyerapan dimanfaatkan untuk membangkitkan steam 5,5 Kg/cm2 di Carbamate Condenser No. 1 dan pemanas larutan yang berasal dari bawah stripper di Carbamat Condenser No. 2.

Carbamate Condenser No.1 :

Tekanan uap air yang terbentuk disisi luar pipa berkaitan dengan temperatur di reaktor.

Carbamate Condenser No.2 :

Temperatur urea yang keluar dari sisi luar pipa dijaga 156 0C dengan cara mengatur laju alir campuran gas yang berasal dari stripper.

Kondisi operasi :

Tekanan : sedikit diatas tekanan reaktor. Temperatur :

Bagian atas : 183 0C.Bagian bawah : 176 0C (Carb Condenser No.1).: 174 0C (Carb Condenser No.2).

SCRUBBER

Berfungsi untuk menyerap gas NH3 dan CO2 yang keluar dari atas reaktor menggunakan amonium karbamat.

Kondisi operasi :

- Tekanan : sama dengan tekanan reaktor.- Temperatur :

Bagian bawah : 176 0C.Bagian atas : 180 0C

UNIT DEKOMPOSISI Unit ini sering juga disebut unit Purifikasi atau unit

pemurnian.

Secara garis besar unit ini berfungsi untuk menguraikan larutan amonium karbamat yang datang dari unit synthesa menjadi gas amoniak dan karbon dioksida dan memisahkan nya dari larutan urea pada tekanan rendah dan memanaskannya secara thermal decomposition.

Unit Dekomposisi terdiri dari :

- High Pressure Decomposer ( P = 17 Kg/cm2; T = 156 0C ).- Low Pressure Decomposer ( P = 2,5 Kg/cm2, T = 119 0C ).- Urea Solution Separator ( P = - 300 mm Hg, T = 94 0C ).

Penguraian yang terjadi :

NH2COONH4 NH2CONH2 + H2OAmonium karbamat Urea

NH2COONH4 CO2 + 2 NH3

Reaksi samping yang dapat terjadi, bila temperatur tinggi

dan waktu tinggal yang lama :

NH2CONH2 + H2O CO2 + 2 NH3

Urea

2 NH2CONH2 NH2CONHCONH2 + NH3

Biuret

Kondisi operasi yang mempengaruhi kinerja di unit Dekomposisi :

- High Pressure DecomposerApabila tekanan semakin tinggi, maka jumlah gas CO2 dan NH3 dalam larutan yang keluar dari bagian bawah menjadi semakin banyak sehingga akan menambah beban ke Low Pressure Decomposer dan unit Recovery.

Semakin tinggi temperaturnya, maka proses dekomposisi akan semakin baik. Tetapi korosi peralatan, hidrolisa urea dan pembentukan biuret juga semakin tinggi.

- Low Pressure DekomposerApabila tekanan semakin tinggi, maka jumlah gas CO2 dan NH3 dalam larutan yang keluar dari bagian bawah menjadi semakin banyak sehingga akan menambah beban ke unit berikutnya.

Temperatur dijaga setinggi mungkin dengan memperhatikan juga masalah kecepatan korosi, hidrolisa urea dan pembentukan biuret.

Injeksi gas CO2 dimaksudkan untuk menaikkan efisiensi dekomposisi dan mengurangi suplai air penyerap di Low Pressure Absorber sehingga kandungan air dalam larutan daur ulang menjadi rendah.

Falling film heater type digunakan di HPD dan LPDbertujuan untuk menghindari terjadinya pembentukanbiuret dan hidrolisa urea dengan memperpendek waktutinggal.

UNIT KRISTALISASI DAN PEMBUTIRAN Unit ini berfungsi untuk memisahkan kandungan air

didalam larutan urea, membentuk kristal dan butiran urea.

Untuk menguapkan air dari larutan urea pada temperatur yang rendah digunakan Vacumn Crystalizer.

Kristal urea kering dengan kandungan air < 0,3 % yang sudah dipisahkan oleh Centrifuge dari mother liquornya selanjutnya akan dikirim ke Melter melalui pneumatic conveyor.

Kristal urea dilelehkan menjadi urea melt di Melter dengan memakai steam tekanan 5,5 Kg/cm2.

Lelehan urea selanjutnya dialirkan ke Acoustic Granular untuk membentuk butiran urea.

Kondisi operasi- Vacumn Crystallizer: P = 72,5 mm Hg; T = 65 0C.- Fluidizing Dryer : P = - 20 mm H2O; 120 0C.- Melter : P = Atm; T = 138 0C.

UNIT RECOVERYSeksi recovery berfungsi untuk menyerap sisa gas CO2 dan NH3 yang keluar dari unit dekomposisi dengan menggunakan air dan larutan urea didalam absorber untuk kemudian di daur ulang ke reaktor urea.

Peralatan utama di seksi Recovery adalah :- High Pressure Absorber (HPA).- Low Pressure Absorber (LPA).

High Pressure Absorber

Terdiri atas : HPA A; HPA B; dan Washing Column.Gas CO2 dan NH3 dari HPD masuk ke HPA B (bawah), dimana sekitar 70 % gas tersebut akan terserap sedangkan sisanya akan terserap di HPA A (atas) dan Washing Column.Media penyerap di Washing Column berasal dari LPA dan Mother Liquor.Media pendingin : Urea dari Kristalizer; CW dan Hot Water.

Kondisi operasi :Tekanan sedikit dibawah tekanan HPD (16,5 Kg/cm2).Temperatur bagian atas (WC) 62 0C.Temperatur bagian bawah (HPA B) 108 0C.Konsentrasi CO2 didalam larutan : 7,5 liter/25 cc.Temperatur solidifikasi 91,7 0C.

Penyerapan panas di HPA B :44 % oleh Sirkulasi Urea Slurry dari Kristalliser.14 % oleh Hot Water.42 % oleh Cooling Water.

Low Pressure Absorber.

Gas CO2 dan NH3 yang berasal dari LPD masuk ke LPA dan diserap dengan larutan karbamat encer, urea dan air.

Kondisi operasi :Tekanan sedikit dibawah tekanan LPD (2,3 Kg/cm2).Temperatur 50 0C.Konsentrasi CO2 didalam larutan : 2,5 liter/25 cc.Temperatur solidifikasi 24 0C.

UNIT PENGOLAHAN KONDENSAT PROSES

Air yang terbentuk dari hasil reaksi pembuatan urea dari NH3 dan CO2 dipisahkan dengan cara penguapan di seksi Kristalisasi, kemudian uap air tersebut dikondensasikan di Surface Condenser. Kondensat yang terjadi sebagian dipakai untuk penyerap di unit recovery dan sisanya diolah di unit Pengolahan Kondensat Proses.

Kondensat proses tersebut di strip kandungan NH3 nya menggunakan uap air di Stripper bagian atas, kemudian dikirim ke Hydrolizer pada tekanan 16 Kg/cm2 dan temperatur 200 0C untuk menghidrolisa Urea yang terkandung didalamnya dengan reaksi sebagai berikut:

NH2CONH2 + H2O 2 NH3 + CO2

Kondensat yang sudah bebas kandungan NH3 dan Urea (<10 ppm) akan keluar dari Stripper bagian bawah untuk dipakai sebagai penambah air di Dust Chamber dan Utilitas.

Gas gas yang keluar dari atas Stripper dimasukkan ke LPD sebagai pemanas untuk mendekomposisikan karbamat, yang selanjutnya akan diserap kandungan NH3 dan CO2 nya di seksi recovery (LPA).

BEBERAPA REAKSI KIMIA YANG BISA TERJADI PADA SYSTEMYANG MENGANDUNG NH3; CO2 DAN H20

Dipengaruhi oleh Tekanan; Temperatur dan Pengenceran

2 NH3 + CO2 NH2COONH4

(Ammonium Karbamate)

NH3 + CO2 + H2O NH4HCO3

(Ammonium Bicarbonate)

NH2OCONH4 + H2O (NH4)2CO3

(Ammonium Carbonate)

(NH4)2CO3 + H2O (NH4)2H20C03

(Ammonium Carbonate Monohidrate)

NH2OCONH4 NH2CONH2 + H2O(Urea) + (Water)

2 NH2CONH2 NH2CONHCONH2 + NH3(Biuret) + (Ammonia)

NH2CONH2 NH4NCO(Ammonium Sianat)

NH2CONH2 HNCO + NH3(Asam Sianat) + (Ammonia)

MANFAAT UREA1. Pupuk Nitrogen Campuran.2. Urea Formaldehide Resin (Moulded).3. Bahan Syntesa Melamine (art).4. Stabilizer bahan bahan Explosive.5. Nutrient Yeast Culture / Byological.6. Seasoning & Bending Wood / Textiel.7. Impregnation paper, enamel.8. Adhesive Plywood (lem).9. Bahan Printing paste.10. Syntesa pewarna.11. Liquefying Agent.12. Proofing for Fabrics13. Feed Ruminant Animals.14. Bahan Industri Farmasi

PUPUK NITROGEN YANG LAIN

1. NPK.2. Ammonium Nitrat.3. Ammonium Sulfat.4. Sodium Nitrat.5. Potasium Nitrat.

REACTOR

CARBAMATE CONDENSER NO. 1

CARBAMAT CONDENSER NO. 2

STRIPPER

SCRUBBER

FC-301

MELTER

Acoustic granular