proses produksi

Laporan Kerja Praktek di PT. Petrokimia Gresik

BAB III

PROSES PRODUKSI

PT. Petrokimia Gresik bergerak dalam bidang industri pupuk. Perusahaan ini

memiliki 3 unit produksi, yaitu Unit Produksi I, Unit Produksi II, dan Unit

Produksi III.

3.1 Departemen Produksi I

Unit Produksi I terbagi menjadi beberapa unit produksi yaitu:

1. Pabrik Amoniak

2. Pabrik pupuk urea

3. Pabrik pupuk ZA I dan ZA II

3.1.1. Pabrik Amoniak

Pabrik amoniak memiliki kapasitas sebesar 415.000 ton/tahun. Bahan baku

yang digunakan dalam produksi amoniak adalah gas alam dan udara (79 % N2,

21% O2). Proses yang dipakai adalah “Steam Methane Reforming” dari MW

Kellog, dengan tahapan produksi digambarkan pada diagram di bawah ini.

Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro


Uraian proses produksi amoniak akan dijelaskan di bawah ini.

a. Pembuatan Gas Sintesa

1. Desulfurisasi

Gas alam yang akan digunakan sebagai bahan baku proses pembuatan

amoniak masih mengandung pengotor berupa sulfur yang dapat meracuni

katalis reformer. Kandungan sulfur dalam gas alam akan dikurangi sampai

batas 0.01 ppm di dalam desulfurizer berisi katalis Co/Mo. Reaksi yang

terjadi:

S + H2 → H2S

H2S + ZnO → ZnS + H2O

2. Primary reformer

Gas alam keluaran desulfurizer direaksikan dengan kukus didalam packed

tube berisi katalis nikel. Produk reaksi ini berupa CO2, CO, dan H2. Reaksi

yang terjadi dalam primary reformer adalah :

CH4 + H2O → CO + 3H2

CO + H2O → CO2 + H2


DesulfurizerDesulfurizer Primary Reformer

Primary Reformer

Secondary Reformer

Secondary Reformer

Shift Converter

Shift Converter

udara

Gas alam

WHB

CO2 RemovalCO2 Removal MethanatorMethanator

CompresorCompresor ConverterConverter

Refrigerant

Larutan Benfield

Purge Gas Recovery

Proses Pembuatan Gas Sintesa

Proses Pemurnian Gas Sintesa

Proses Sintesa Amoniak

Air deminsteam

Amoniak

CO2 gas

Gambar 3.1 Blok Diagram Proses Poduksi Amoniak


Reaksi ini merupakan reaksi endotermik yang mengambil panas dari

reaksi pembakaran sebagai gas alam.

3. Secondary reformer

Gas keluar primary reformer direaksikan dengan udara (21% O2) di dalam

reactor fixed bed berisi katalis nikel. Reaksi yang terjadi didalam reformer

ini adalah:

2H2 + O2 → 2H2O

CH4 + H2O → CO + 3H2

Reaksi ini merupakan reaksi endotermik yang panasnya dimanfaatkan

untuk membangkitkan kukus pada waste heat boiler.

4. High Temperatur shift converter (HTSC)

Gas keluar secondary reformer direaksikan dengan kukus didalam reactor

unggun satu lapis berisi katalis Fe. Tujuan reaksi didalam shift converter

ini adalah untuk mereduksi kandungan CO yang dapat mengganggu reaksi

di dalam ammonia converter. Reaksi yang terjadi adalah:

CO + H2O → CO2 + H2

Reaksi dilangsungkan pada temperature tinggi (3710C) untuk

meningkatkan kecepatan reaksi kadar CO berkurang dalam jumlah besar.

5. Low Temperatur Shift Converter (LTSC)

Di dalam LTSC terjadi reaksi yang sama dengan HTSC, hanya saja reaksi

dilangsungkan pada temperature yang lebih rendah (2030C) agar konversi

reaksi tinggi. Reaksi dilangsungkan pada reactor dengan dua lapis unggun

katalis. Kadar CO keluaran LTSC diharapkan kurang dari 0.5%.

b. Pemurnian Gas Sintesis (Penghilangan CO2)

1. CO2 absorber

Gas keluaran LTSC masih mengandung sisa CO2 yang dapat mengganggu

reaksi pembentukan amoniak. Sisa CO2 ini direduksi dengan

mengontakkan gas sintesa dan larutan benfield dalam absorber berupa

lapisan unggun. Reaksi yang terjadi :

H2O + CO2 + K2CO3 → 2KHCO3

2. CO2 stripper



CO2 yang terabsorbsi dalam larutan benfield dilucuti oleh kukus dalam

kolom stripper. Absorber yang bebas CO2 akan digunakan kembali di

absorber. Reaksi yang terjadi :

2KHCO3 → K2CO3 + H2O + CO2

3. Methanator

Sisa CO2 dan CO yang tidak hilang lewat absorber akan dikonversi

menjadi metana dengan bantuan katalis nikel. Reaksi yang terjadi :

CO + 3H2 → CH4 + H2O

CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O

Kadar keluaran CO2 dan CO kurang dari 10 ppm.

c. Sintesa Amoniak

Sebelum diumpankan dalam ammonia converter gas sintesa dikompresi

terlebih dahulu. Reaksi yang terjadi didalam ammonia converter adalah :

N2 + 3H2 → 2NH3 + Q

Reaksi ini merupakan reaksi endotermis yang akan berlangsung optimum pada

kondisi operasi tertentu.

d. Proses Pendinginan / Refrigeration

Amoniak yang terbentuk direfrigerasi, sehingga terbentuk NH3 cair yang

didistribusikan ke pabrik urea, ZA I dan ZA III sebagai bahan baku.

e. Purge Gas Recovery

Proses ini dilakukan untuk memperoleh kembali gas-gas yang dapat

dimanfaatkan kembali, yaitu : H2 dan ammoniak.

3.1.2. Pabrik Pupuk Urea (NH2CONH2)

Pabrik urea memiliki kapasitas produksi 460.000 ton/tahun. Bahan baku

yang digunakan untuk menghasilkan urea adalah NH3 cair dan CO2. Proses yang

dipakai adalah Aces Process dari Tec. Tokyo Jepang, dengan tahapan produksi

digambarkan pada diagram dibawah ini.



Gambar 3.2 Blok Diagram Proses Poduksi Pupuk Urea

Tahapan pembentukan urea akan dijelaskan di bawah ini.

1. NH3 cair dimasukkan ke dalam reactor sehingga terjadi reaksi pembentukan

karbamat sebagai berikut :

CO2 + 2 NH3 → NH2COONH4 ( ammonium karbamat )

2. Amonium karbamat akan mengalami dehidrasi menjadi urea. Reaksi yang

terjadi :

NH2(CO)NH4OH ( ammonium karbamat ) → CO(NH2)2 ( urea ) + H2O

3. Produk reactor ( urea cair, CO2, ammonium karbamat, dan kelebihan NH3)

dimasukkan ke dalam stripper, untuk melepaskan gas-gas yang terlarut.

Selanjutnya produk dialirkan ke decomposer sehingga ammonium karbamat

terurai menjadi CO2 dan NH3 yang kemudian akan diserap dalam absorber.

Reaksi yang terjadi :

NH2(CO)NH4OH (ammonium karbamat ) → CO2 + NH3

Urea yang keluar dari decomposer dialirkan ke dalam Concentrator untuk

dipekatkan menjadi slurry. Setekah itu slurry dialirkan ke dalam prilling

tower sehingga diperoleh urea dalam bentuk butiran.

3.1.3. Pabrik Pupuk Amonium Sulfat ( ZA I dan ZA III )

Pabrik ZA I memiliki kapasitas produksi 200.000 ton/tahun sedangkan

pabrik ZA III 200.000 ton/tahun. Bahan baku pembuatan ZA I/III adalah amoniak

dan asam sulfat. Tahapan produksi pupuk ZA I/III digambarkan pada diagram di

bawah ini.


NH3 cair

CO2 gas

ReaktorReaktor StripperStripper DecomposerDecomposer

Prilling tower

Prilling towerProdukProduk

ConcentratorConcentrator

AbsorberAbsorberCondenserCondenser PC treatment

PC treatment

NH3 CO2

NH3 CO2


Gambar 3.3 Blok Diagram Proses Produksi Pupuk ZA I/III

Tahapan pembentukan pupuk ZA akan diuraikan di bawah ini. Amoniak

dinetralkan dengan asam sulfat di dalam saturator ( reactor ) dan membentuk

ammonium sulfat. Bahan baku yang digunakan adalah H2SO4 pada suhu kamar

dan gas NH3 yang diambil dari pabrik amoniak. Bahan baku ini kemudian

direaksikan ke dalam reactor bubbling ( reactor alir gelembung ). Reaksi yang

terjadi di dalam reactor adalah :

2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4 ( ammonium sulfat /ZA )

Panas hasil reaksi akan menyebabkan sebagian air dalam saturator menguap

membawa amoniak. Uap tersebut diembunkan di condenser dan kondensat yang

dihasilkan dipompa kembali ke saturator. Produk reaksi adalah slurry yang

terbentuk dari kristal ZA dan larutan jenuh ( mother liquor ). Selanjutnya, kristal

ZA dipisahkan dari mother liquor dengan menggunaka centrifuge. Kristal ZA dari

centrifuge dikeringkan kemudian diangkut menuju bagian pengantongan

sedangkan mother liquor dialirkan kembali ke saturator.

3.2 Departemen Produksi II

Departemen Produksi II terbagi menjadi beberapa unit yaitu :

1. Pabrik Pupuk Fosfat I

2. Pabrik Pupuk Fosfat II

3. Pabrik Phonska


Reactor (saturator)NH3

Centrifuge Dryer

Bagging

Produk pupuk

ZA

Mother liquorH2SO4


4. Unit Utilitas II

5. Unit Pengantongan

6. Pabrik K2SO4

7. Pabrik NPK Granule

3.2.1. Pabrik Pupuk Phonska (NPK)

Pabrik Phonska memiliki kapasitas produksi 300.000 ton/tahun. Bahan baku

yang digunakan terbagi menjadi 2 jenis yaitu bahan baku cair dan bahan baku

padat. Bahan baku padat terdiri atas KCl, ZA, Urea, zat-zat tambahan ( sesuai

dengan grade pupuk NPK yang diinginkan ) seperti MgO, dan ZnSO4, serta filler.

Sedangkan bahan baku cair yang digunakan adalah asam fosfat, asam sulfat, dan

amoniak. Pupuk lain yang dapat diproduksi di pabrik Phonska adalah Pupuk DAP

( diammonium phosphate ). Tahapan proses produksi Phonska digambarkan pada

diagram di bawah ini.



Gambar 3.4 Blok Diagram Proses Produksi Pupuk Phonska

Tahapan proses produksi pupuk Phonska akan dijelaskan berikut ini.



1. Pengumpanan Bahan Baku

Bahan baku padat diumpankan ke dalam pug mill dengan dosis tertentu.

Bahan baku cair berupa amonik dan asam fosfat direaksikan di dalam pipe

reactor membentuk MAP dan DAP.

2. Penyiapan Slurry dan Proses Granulasi

Bahan baku padat yang telah tercampur homogen di dalam pug mill dialirkan

ke dalam granulator. Bahan baku cair yang diumpankan ke dalam pipe

reactor akan bereaksi membentuk slurry yang akan tertuang ke dalam

granulator dan akan membentuk aglomerat dengan bahan baku padat. Asam

sulfat diumpankan lewat bagian atas granulator dan amoniak ditambahkan di

dasar granulator. Butiran pupuk terbentuk secara bertahap mulai dari

aglomerasi diikuti dengan proses layering sehingga terbentuk butiran yang

keras dan padat dengan kandungan air > 1,5 %.

3. Pengeringan, Pemilahan, dan Penggilingan Produk

Produk keluaran granulator dimasukkan ke dalam dryer untuk mengurangi

kadar air hingga mencapai 1,5 % sesuai dengan spesifikasi produk yang

diinginkan. Produk kering kemudian diumpankan ke double deck screen yang

akan memilah-milah produk menjadi produk onsize, oversize, dan undersize.

Produk oversize akan dimasukkan ke dalam crusher kemudian dikembalikan

ke dalam pug mill bersama-sama dengan produk undersize, debu dari cyclone,

dan sebagian produk jadi. Produk onsize akan mengalami perlakuan produk

akhir.

4. Perlakuan Produk Akhir

Produk onsize memiliki temperature tinggi sehingga perlu didinginkan di

dalam Fluidized Bed Cooler. Produk dingin kemudian dilapisi oleh coating oil

dan coating powder di dalam coating drum. Produk ini perlu dilapisi karena

sifatnya yang higroskopis. Produk yang telah dilapisi akan masuk ke unit

bagging dan siap dipasarkan.



3.3 Departement Produksi III

Departemen Produksi III terdiri atas beberapa unit, yaitu :

1. Pabrik Asam Fosfat

2. Pabrik Asam Sulfat

3. Pabrik Cement Retarder

4. Pabrik Aluminium Fluorida

3.3.1. Pabrik Asam Sulfat

S

Proses : “Double Contact and Double Absorber Process”

Reaksi :

S + O2 SO2 ( dalam burner )

SO2 + ½ O2 SO3 ( dalam conventer )

SO3 + H2O H2SO4 ( dalam absorber )

Uraian Proses :

Sulfur dilelehkan dalam melter, kemudian dibakar dengan udara kering

dalam furnace. Reaksi terjadi dalam conventer dimana dipakai conventer 2 tahap.

Kemudian diserap dalam absorber 2 tahap dan dihasilkan asam sulfat.

3.3.2. Unit Produksi Aluminium fluorida (AlF3)

Proses : “Wet Process Chimie Linz A.G”

Reaksi :

Reaktor : Al(OH)3 + H2SiF6 2AlF3 + SiO2 + 4H2O


Melter Burner Converter Absorber Produk

Gambar 3.5. Blok Diagram Asam Sulfat

Udara kering V2O5

SiO2

ReaktionUnit

SeparationUnit

Cristallizer SeparationUnit

CalsinationUnit

Cooler

Gambar 3.6. Blok Diagram Aluminium Fluorida

Al(OH)3

H2SiF6

Bagging

Waste/Mother LiquorH2OSiO2


Crystallizer :AlF3 + 3H2O AlF3.3H2O

Calciner : AlF3.3H2O AlF3 + 3H2O

Uraian proses :

H2SiF6 yang merupakan hasil samping dari pembuatan asam fosfat,

kemudian direaksikan dengan aluminium hidroksida, SiO2 yang dihasilkan

dipisahkan dalam separator, sedangkan pengkristalan AlF3 dilakukan dalam

crystalizer. Air yang dihasilkan dibebaskan dalam centrifuge, sedangkan air

kristal yang terkandung dalam aluminium fluorida dihilangkan dengan pemanasan

pada calciner sehingga diperoleh aluminium fluorida anhidrid, selanjutnya

dilakukan pendinginan dalam cooler dan akhirnya dilakukan pengantongan.

3.3.3. Unit Produksi Asam Fosfat (H3PO4)

Proses : “Nissan C Hemyhydrate – Dehydrate Process”

Reaksi :

Reaktor : Ca(PO4)2 + 3H2SO4 +1/2H2O 3 CaSO4 + 2H3PO4

Hemi Reaktor : 2Ca(PO4)2 + 6H2SO4 +3H2O 3 CaSO4 + 2H3PO4

Dihydrate Reaktor : CaSO4.1/2H2O +3/2H2O CaSO4.2H2O

Ca3(PO4)2 + H2SO4 + H2O CaSO4.2H2O + H3PO4

Uraian Proses :


GrindingUnit

Reaction Unit

FiltrationUnit

Hydration Unit

FiltrationUnit

ConcentrationUnit

H3PO4

Gambar 3.7. Blok Diagram Asam Fosfat

Gypsum

Phosphate rock

Asam Sulfat

Fluorine Recov.

Unit

Fluosilicic

Acid

Water


Batuan fosfat dihancurkan dalam grinder, kemudian direaksikan dalam

reaktor dengan sulfuric acid, selanjutnya dilakukan filtrasi untuk memisahkan

asam fosfat dengan gypsum. Karena hasil yang diperoleh masih encer, maka

dilakukan pemekatan dalam concentrator sehingga diperoleh produk yang pekat,

Asam Fosfat 54 %. Kemudian disimpan dalam TK-2511 pada suhu 37oC ,

kemudian digunakan untuk pembuatan ZA dan TSP juga SP 36.

3.3.4. Unit Produksi Cement Retarder

Proses : “Purification and Granulation Process”

Uraian proses :

Fosfo gypsum dari pabrik Asam Fosfat dimurnikan dengan air, untuk

memisahkan impurities (P2O5 dan F) dan selanjutnya dilakukan proses filtrasi.

Cake hasil filtrasi dikeringkan di dalam dryer untuk mrnghilangkan air,

sedangkan filtratnya dikirim ke unit water treatment. Air kristal yang terkandung

dalam gypsum dikurangi dengan menggunakan calciner. Kemudian dicampur

dengan air sehingga pekat, dan dibuat butiran dalam granulator, sehingga

diperoleh cement retarder dalam bentuk butiran.


Gambar 3.8. Blok Diagram Cement Retarder

water

PurificationUnit

Filtration Drying Unit

Mixing

Granulasi

Cement retarder

water

Gypsum(CaSO4.2H2O)

Impurities

Filtratdust

water

steam


3.3.5. Unit Produksi ZA II

Proses : “Carbonation Process”

Reaksi :

Carbonation Unit :

Reaksi utama : 2 NH3 + CO2 + H2O (NH4)2CO3

Reaksi samping : NH3 + CO2 + H2O NH4HCO3

Reaction Unit :

Reaksi utama : (NH4)2CO3 + CaSO4.2H2O (NH4)2SO4 + CaCO3 + 2H2O

Reaksi samping : (NH4)2CO3 + H2SO4 (NH4)2SO4 + H2O +CO2

Neutralization Unit :

Reaksi utama : 2NH3+ H2SO4 (NH4)2SO4

(NH4)2CO3 +H2SO4 (NH4)2SO4 + H2O + CO2

Uraian Proses :

Gas CO2 dan amonia cair (dari unit produksi I) dicampur di dalam

carbonator untuk menghasilkan senyawa karbonat, yang kemudian direaksikan

dengan CaSO4.2H2O dalam reaktor, dilanjutkan dengan proses filtrasi, untuk

memisahkan CaCO3. Untuk menetralisir kelebihan ammonia maka diberikan asam

sulfat di dalam netralizer. Setelah itu dilakukan kristalisasi dalam crystalizer,

kristal yang diperoleh dipisahkan dalam centrifuge. Kristal didinginkan dan

dikeringkan dalam dryer kemudian dilakukan pengantongan.


Carbonation Reaction filtration Netraliser

Cristaliser& Evapor

CentrifugeDrying

& Cooling

Bagging

Gambar 3.9. Blok Diagram ZA II

CaSO4.2H2O

NH3

CO2

H2SO4

CaCO3ML

proses produksi

Documents