tahapan proses pembuatan pupuk (pt kaltim)
TRANSCRIPT
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
1/80
LAPORAN PROSES PEMBUATAN PUPUK
PT PUPUK KALTIM (BONTANG)
Diajukan untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Kimia Industri (TI.2205),
yang dibimbing oleh Dessy Agustina Sari, ST., MT.
Rifqi Shufrony 1510631140130
Yudi Susanto 1510631140144Zanuar Gilang R 1510631140145
Zuhrofa Dian R 1510631140146
Hani Robi’ah 1510631140147
Fijay Bangkit W 1510631140148
Frasetio Rosevelt S 1510631140149
JURUSAN TEKNIK INDUSTRI
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SINGAPERBANGSA KARAWANG
2016
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
2/80
1
DAFTAR ISI .................................................................................Error! Bookmark not defined.
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................................................... 3
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................................................... 5
1.1 Sejarah Lahirnya PT. Pupuk Kalimantan Timur ................................................................... 5
1.2 Lokasi Pabrik ....................................................................................................................... 13
BAB II DESKRIPSI PROSES PABRIK KALTIM 4 ................................................................... 15
2.1 PABRIK UTILITAS KALTIM-4 ........................................................................................ 15
2.1.1 Unit Sea Water Intake ................................................................................................... 16
2.1.2 Unit Klorinasi ................................................................................................................ 19
2.1.3 Unit Sea Water Cooling dan Sweet Cooling Water ...................................................... 21
2.1.4 Unit Desalinasi .............................................................................................................. 23
2.1.5 Unit Demineralisasi ....................................................................................................... 24
2.1.6 Unit Power Generation .................................................................................................. 28
3.1.7 Unit Steam Generation .................................................................................................. 29
2.1.8 Unit Instrument Air dan Plant Air ................................................................................. 32
2.1.9 Unit Nitrogen Generator................................................................................................ 36
2.1.11 Unit Nitrogen(N2 ) Generator ...................................................................................... 41
2.2. PABRIK SINTESIS AMONIAK KALTIM-4 ................................................................... 41
2.2.1 Seksi Desulfurisasi ........................................................................................................ 43
2.2.2 Seksi Reforming ............................................................................................................ 47
2.2.3 Seksi Shift Converter .................................................................................................... 50
2.2.4 Seksi CO2 Removal ....................................................................................................... 52
2.2.5 Seksi Metanasi............................................................................................................... 56
2.2.6 Seksi Ammonia Synthesis Loop ................................................................................... 57
2.2.7 Seksi Referigerasi Amoniak .......................................................................................... 60
2.2.9 Seksi BFW dan Steam Generation ................................................................................ 62
2.3 PABRIK SINTESIS UREA KALTIM-4 ............................................................................. 64
2.3.1 Penyiapan Umpan ......................................................................................................... 65
DAFTAR ISI
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
3/80
2
2.3.2 High Pressure Loop ....................................................................................................... 66
2.3.3 Medium Pressure Loop ................................................................................................. 68
2.3.4 Low Pressure Loop........................................................................................................ 69
2.3.5 Vacuum Concentration Section ..................................................................................... 69
2.3.7 Process Condensate Treatment...................................................................................... 72
BAB III HASIL PRODUKSI ........................................................................................................ 73
3.1 Spesifikasi Produk PT. Pupuk Kalimantan Timur ............................................................... 74
3.2 Merek Dagang PT. Pupuk Kalimantan Timur ..................................................................... 75
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................................... 77
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
4/80
3
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Pabrik PT. Pupuk Kalimantan Timur .......................................................................... 6
Gambar 1.2 Pabrik Kaltim 1 ............................................................................................................ 7
Gambar 1.3 Pabrik Kaltim 2 ............................................................................................................ 8
Gambar 1.4 Pabrik Kaltim 3 ............................................................................................................ 9
Gambar 1.5 Pabrik POPKA ........................................................................................................... 10
Gambar 1.6 Pabrik Kaltim 4 .......................................................................................................... 11
Gambar 1.7 Pabrik Kaltim 1A ....................................................................................................... 11
Gambar 1.8 Pabrik Kaltim 5 .......................................................................................................... 12
Gambar 1.10 Bulk Blending Plant ................................................................................................ 13
Gambar 1.11 Produk Pupuk NPK Blending .................................................................................. 13
Gambar 1.12 Lokasi PT. Pupuk Kalimantan Timur ...................................................................... 14
Gambar 2.1 Blok Diagram Unit Utilitas ........................................................................................ 15
Gambar 2.2 Skema Proses Sea Water Intake ................................................................................ 19
Gambar 2.3 Skema Proses Klorinasi ............................................................................................. 21
Gambar 2.4 Skema Proses Fresh Cooling Water .......................................................................... 22
Gambar 2.5 Gas Turbin Generator ................................................................................................ 29
Gambar 2.6 Skema Proses Deaerator ............................................................................................ 31
Gambar 2.7 Package Boiler ........................................................................................................... 32
Gambar 2.8 Waste Heat Boiler ...................................................................................................... 32
Gambar 2.11 Seksi Reforming ...................................................................................................... 47
Gambar 2.12 Seksi Shift Converter ............................................................................................... 50
Gambar 2.13 Seksi CO2 Removal .................................................................................................. 52
Gambar 2.14 Seksi Metanasi ......................................................................................................... 56
Gambar 2.15 Seksi Ammonia Synthesis ....................................................................................... 58
Gambar 2.16 Diagram Alir Proses Referigerasi Amoniak ............................................................ 61
Gambar 2.17 Steam Generation Unit Amoniak ............................................................................ 63
Gambar 2.18 blok Diagram Proses Produksi Urea ........................................................................ 64
Gambar 2.19 Skema Proses HP Loop ........................................................................................... 67
Gambar 2.20 Skema Proses MP Loop ........................................................................................... 68
http://g/file%20yg%20diterima/BAB%20I.docx%23_Toc451957935http://g/file%20yg%20diterima/BAB%20I.docx%23_Toc451957935
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
5/80
4
Gambar 2.21 Skema Proses Vacuum Concentrator ...................................................................... 70
Gambar 2.22 Skema Proses Seksi Granulasi ................................................................................. 72
Gambar 2.23 Skema Proses Process Condensate Treatment ......................................................... 73
Gambar 1.14 Merek Dagang Pupuk Urea Mandau ....................................................................... 75
Gambar 1.15 Merek Dagang Pupuk NPK Pelangi ........................................................................ 75
Gambar 1.16 Merek Dagang Pupuk Daun Buah ........................................................................... 76
http://g/file%20yg%20diterima/BAB%20I.docx%23_Toc451957955http://g/file%20yg%20diterima/BAB%20I.docx%23_Toc451957956http://g/file%20yg%20diterima/BAB%20I.docx%23_Toc451957957http://g/file%20yg%20diterima/BAB%20I.docx%23_Toc451957957http://g/file%20yg%20diterima/BAB%20I.docx%23_Toc451957956http://g/file%20yg%20diterima/BAB%20I.docx%23_Toc451957955
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
6/80
5
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Sejarah Lahirnya PT. Pupuk Kalimantan Timur
Pupuk memegang peranan penting dalam peningkatan kualitas produksi hasil pertanian.
Salah satu jenis pupuk yang banyak digunakan oleh petani adalah pupuk urea, yang berfungsi
sebagai sumber nitrogen bagi tanaman. Dalam peternakan, urea merupakan nutrisi makanan ternak
yang dapat meningkatkan produksi susu dan daging. Selain itu, pupuk urea memiliki prospek yang
cukup besar dalam bidang industri, antara lain sebagai bahan dalam pembuatan resin, produk-
produk cetak, pelapis, perekat, bahan anti kusut dan pembantu pada pencelupan di pabrik tekstil.
Oleh karena itu, kebutuhan pupuk urea semakin bertambah seiring berjalannya waktu.
Proyek PT. Pupuk Kalimantan Timur lahir untuk memenuhi kebutuhan pupuk yang
semakin meningkat tersebut. Pada awal berdirinya, Pertamina berencana mendirikan pabrik pupukdiatas kapal terapung yang pertama kali di dunia. Proyek PT. Pupuk Kalimantan Timur dikelola
oleh Pertamina sebagai unit- unit pabrik terapung yang terdiri dari 1 pabrik ammonia dan 1 unit
pabrik urea dengan beberapa bangunan pendukungnya di pantai.
Pabrik pupuk ini didirikan dengan adanya pertimbangan sulitnya memperoleh pupuk dari
dalam negeri. Sementara pada saat itu pemerintah sedang mengupayakan program swasembada
pangan. Oleh karena itu pada tahun 1973 Pertamina mencetuskan ide untuk mendirikan pabrik
terapung ini.
Peralatan pabrik mulai dibangun di Eropa pada tahun 1974. Eropa ditentukan karena dana
untuk pelaksanaan proyek ini didapat dari pinjaman negara-negara anggota Masyarakat Ekonomi
Eropa (MEE). Berdasarkan KEPRES No. 43 Tahun 1975 dibentuk suatu tim yang bertugasmeninjau dan meneliti program pembangunan pabrik terapung tersebut. Setelah meninjau dan
menilai kembali konsep pabrik terapung ini, dengan memperhatikan aspek teknis dan bahan baku
maka pembangunan pabrik dilanjutkan di darat.
Berdasarkan Kepres No. 39 tahun 1976 dilakukan serah terima proyek ini dari Pertamina
ke Departemen Perindustrian dalam hal ini Direktorat Jenderal 2 Laporan Kerja Praktek PT. Pupuk
Kaltim Tbk. Industri Kimia Dasar pada tahun 1976. Setelah penyelesaian proses hukum dalam
rangka serah terima peralatan pabrik di Eropa, maka pada tanggal 7 Desember 1977 didirikan
sebuah Persero Negara untuk mengelola usaha ini dengan nama PT. Pupuk Kalimantan Timur.
Proses pemindahan lokasi pabrik ke darat memerlukan perubahan dan penyesuaian desain pabrik.
Menurut jadwal, masa konstruksi yang dimulai pada bulan Maret 1979 diperkirakan akan
berlangsung selama 36 bulan, namun pelaksanaannya mengalami banyak kesulitan sehingga start
up baru dapat dilakukan pada bulan Juni 1982, produksi ammonia pertama dihasilkan pada tanggal
20 Desember 1983 dan produksi pupuk urea pertama dihasilkan pada tanggal 15 April 1984. Dalam
tahun 1981 diadakan persiapan pembangunan pabrik PT. Pupuk Kalimantan Timur yang kedua
yang kontrak pembangunannya ditandatangani pada tanggal 23 Maret 1982. Masa konstruksi
Kaltim-2 dimulai pada bulan Maret 1983 dan start up dari utility dimulai pada bulan April 1984,
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
7/80
6
produksi ammonia pertama dihasilkan pada tanggal 6 September 1984 dan produksi urea pertama
dihasilkan pada tanggal 15 September 1984. Saat ini PT. Pupuk Kalimantan Timur telah memiliki
4 pabrik ammonia dan 5 pabrik urea. Dari seluruh pabrik tersebut, maka kapasitas total adalah
1.850.000 ton ammonia dan 2.980.000 ton urea per tahun dan PT. Pupuk Kalimantan Timur
menjadi produsen urea terbesar di dunia dalam satu lokasi.
Gambar 1.1 Pabrik PT. Pupuk Kalimantan Timur
Berikut ini adalah beberapa informasi dari setiap unit ammonia dan urea yang terdapat di
PT. Pupuk Kalimantan Timur :
Kaltim – 1
Keberhasilan yang dicapai dalam merekonstruksi ulang konsep desain pabrik
terapung di atas kapal menjadi pabrik di darat, yang diberi nama 3 Laporan Kerja Praktek
PT. Pupuk Kaltim Tbk. Pabrik Kaltim-1, merupakan langkah awal dari terjadinya
pertumbuhan dan perkembangan industri pupuk urea di wilayah Timur Indonesia.
Pemancangan tiang yang pertama dilakukan oleh Menteri Perindustrian saat itu, Ir.
A. R. Soehoed pada tanggal 16 November 1979. Sebagai kontraktor utama adalah TheLummus Company (Inggris) dan sub kontraktornya adalah The Lurgi Company (Jerman)
dan Coppee Rust Company (Belgia). Pada pabrik Kaltim-1, pabrik amoniak menggunakan
lisensi proses Lurgi sedangkan pabrik urea menggunakan lisensi proses Stamicarbon.
Setelah melalui kesulitan pabrik yang berkepanjangan dan start-up yang
berulangkali akhirnya pada tanggal 24 November 1983 produksi perdana amoniak berhasil
dilakukan, dimana pengapalan pertama amoniak ini dibawa ke PT Petrokimia Gresik pada
24 Januari 1984, dan ekspor perdana amoniak ke India tanggal 2 Februari 1984.
Sedangakan untuk produksi perdana urea, baru berhasil dilakukan pada tanggal 15 April
1984 dan pengapalan perdana urea prill ke Surabaya pada tanggal 24 Juli 1984. Desain awal
terhadap kapasitas produksi pabrik Kaltim-1 adalah untuk produksi pabrik amoniak 1.500
ton per hari dan pabrik urea 1.700 ton per hari.
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
8/80
7
Untuk mendapatkan hasil yang optimal dari performance pabrik, maka pada tahun
1995 telah dilakukan beberapa perbaikan melalui Proyek Optimalisasi Kaltim-1 sehingga
kapasitas desain produksi pabrik amoniak dapat dioptimalkan menjadi 1.800 ton per hari
dan urea menjadi 2.125 ton per hari.
Gambar 1.2 Pabrik Kaltim 1
Kaltim – 2
Pembangunan pabrik Kaltim-2 dilakukan karena kebutuhan akan pupuk nasional
masih belum terpenuhi seluruhnya dan juga sekaligus untuk menyangga keberadaan pabrik
Kaltim-1. Penandatanganan kontrak pembangunan pabrik dilakukan pada tanggal 23 Maret
1982 yang diwakili Ir. Nanang S. Soetadji dan Drs. Nurdin Nawas. Sebagai kontraktor
utama adalah MW Kellogg dengan sub kontraktornya adalah Toyo Menka Keisha (Jepang).
Pabrik amoniak memakai proses Kellogg sedangkan ureanya 4 Laporan Kerja Praktek PT.
Pupuk Kaltim Tbk. menggunakan proses Stamicarbon. Pemancangan tiang yang pertama
dilakukan oleh Menteri Perindustrian, Ir. A. R. Soehoed, pada tanggal 24 April 1982.
Produksi perdana amoniak dilakukan pada tanggal 6 September 1984 sedangkan
produksi perdana urea prill tanggal 15 September 1984. Peresmian pabrik Kaltim-1 dan
Kaltim-2 dilakukan oleh Presiden Soeharto pada tanggal 28 Oktober 1984. Saat ini, pabrik
Kaltim-2 memiliki kapasitas produksi untuk pabrik amoniak sebesar 1500 ton per hari dan
untuk pabrik urea sebesar 1.725 ton per hari.
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
9/80
8
Gambar 1.3 Pabrik Kaltim 2
Kaltim – 3
Pada tahun 1986 disetujui kembali perluasan areal industri PT. Pupuk Kaltim
dengan menambah satu pabrik lagi dengan nama Kaltim-3. Konsep yang digunakan untuk
pembangunan pabrik Kaltim-3 adalah konsep pabrik hemat energi. Interkoneksi antar alat penukar panas sudah terjalin rapi, sehingga lebih hemat dalam pemakaian sumber energi.
Penandatanganan kontrak pembangunan pabrik Kaltim-3 dilaksanakan pada tanggal 28
November 1985 antara PT. Pupuk Kalimantan Timur Tbk. dengan konsorsium PT.
Rekayasa Industri (Persero), Chiyoda Chemical Engineering & Construction Co. serta
Mitsubishi Corp. Untuk pabrik amoniak, lisensi yang digunakan adalah Haldor Topsoe dan
untuk urea menggunakan proses Stamicarbon. Selain itu, pabrik Kaltim-3 juga dilengkapi
dengan sebuah unit Hydrogen Recovery Unit (HRU). Bila dioperasikan unit ini dapat
memberi tambahan produksi amonia sebesar 180 ton/hari.
Pemancangan tiang yang pertama dilakukan pada tanggal 26 Juli 1986 dan
peresmian pabrik tanggal 4 April 1989 dilakukan oleh Presiden Soeharto. Produksi pertama
dari unit pabrik amoniak berhasil dilakukan pada tanggal 8 Desember 1988 dan unit pabrik
urea berhasil melakukan produksi pertamanya tanggal 14 Desember 1988. Hingga saat ini,
kapasitas produksi pabrik amoniak di pabrik Kaltim-3 ini mencapai 1.000 ton per hari dan
produksi urea prill mencapai 1.725 ton per hari. Dan pada 5 Laporan Kerja Praktek PT.
Pupuk Kaltim Tbk. tahun 1994, pabrik Kaltim-3 berhasil mencapai produksi tertingginya
dengan kapasitas produksi 385,2 ribu ton urea atau 119,02 %.
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
10/80
9
Gambar 1.4 Pabrik Kaltim 3
POPKA
Pembangunan pabrik urea unit-4 ini bertujuan untuk mengintensifkan produktivitasPT. Pupuk Kalimantan Timur, sebagai produsen pupuk, dalam rangka menghadapi kondisi
pasar urea granul untuk Asia Pasifik yang masih terbuka sehingga dapat meningkatkan daya
saing sebagai produsen pupuk di wilayah ini, serta untuk memanfaatkan kelebihan (excess)
amoniak yang berasal dari unit amoniak Kaltim-1 dan Kaltim-2. Proyek pembangunan
pabrik urea unit-4 PT. Pupuk Kalimantan Timur Tbk. ini dikenal dengan nama POPKA
(Proyek Optimasi Pupuk Kaltim), dengan kapasitas produksi urea granul 1.725 ton per hari.
Teknologi yang diterapkan pada pabrik urea unit-4 POPKA ini adalah teknologi DCS
(Distributed Control System) yang dioperasikan secara otomatis dan ramah lingkungan
karena didukung unit dust scrubber, hydrolizer, dan neutralization yang dapat mengurangi
zat polutan (zat penyebab polusi).
Penandatanganan kontrak dengan konsorsium kontraktor dilaksanakan pada tanggal
9 Oktober 1996. Kontraktor utama adalah PT. Rekayasa Industri dan sub kontraktornya
Chiyoda Chemical Engineering & Construction Co. dengan menggunakan lisensi dari
Stamicarbon untuk proses urea sedangkan granul mengunakan lisensi dari Hydro Agri.
Produksi pertama urea granul POPKA dilakukan pada tanggal 18 Februari 1999 dan
peresmiannya dilakukan pada tanggal 6 Juli 2000 oleh Presiden KH. Abdurrahman Wahid.
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
11/80
10
Gambar 1.5 Pabrik POPKA
Kaltim – 4 Pembangunan pabrik Kaltim-4 dilakukan sebagai upaya untuk mengantisipasi
kebutuhan pupuk urea nasional yang terus meningkat dan sekaligus bertujuan untuk
replacement pabrik-pabrik yang sudah tua, sehingga pada tahun 1999 pemerintah telah
menyetujui pembangunan baru pabrik pupuk urea di PT Pupuk Kalimantan Timur Tbk.
Bontang, yaitu pabrik Kaltim-4. 6 Laporan Kerja Praktek PT. Pupuk Kaltim Tbk.
Pabrik Kaltim-4 dibangun oleh kontraktor utama PT. Rekayasa Industri dengan
Mitsubishi Heavy Industry (Jepang) sebagai sub kontraktornya yang ditandatangani tanggal
23 Desember 1998 dan pemancangan tiang pertama dilaksanakan pada tanggal 6 Juli 2000.
Peresmian pabrik Kaltim-4 dilakukan oleh Presiden Megawati Soekarnoputri. Dan pada
tanggal 1 Mei 2002, pabrik Kaltim-4 berhasil melakukan produksi pertama dari pabrik
ureanya. Hingga saat ini, pabrik Kaltim-4 ini memiliki kapasitas desain produksi amoniak
sebesar 1.000 ton per hari dan urea granul sebesar 1.725 ton per hari.
Teknologi proses produksi yang digunakan untuk pabrik Kaltim-4 adalah prosesHaldor Topsoe (dari Denmark) untuk pabrik amoniak, sedangkan untuk pabrik urea lisensi
yang digunakan adalah Snamprogetti (untuk unit sintesa) Hydro Agri (untuk unit
granulasi). Selain itu, pada pabrik Kaltim-4 ini dilengkapi pula dengam unit urea
formaldehide yang juga menggunakan proses Haldor Topsoe (dari Denmark).
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
12/80
11
Gambar 1.6 Pabrik Kaltim 4
Kaltim - 1A
PT. Pupuk Kalimantan Timur (PKT) secara resmi mengambil alih pengoperasian
PT. Kaltim Pasifik Amoniak (KPA) berupa pabrik ammonia berkapasitas 2000 ton perhari
dan fasilitas pendukungnya. Pengambilalihan pengoperasian tersebut secara simbolis
ditandai dengan penandatanganan dan penyerahan dokumen Pengalihan Pengoperasian PT.
KPA kepada PKT pada hari Kamis 3 maret 2014. Pengoperasian pabrik Kaltim 1A
merupakan gebungan anatara pabrik eks KPA yang menghasilkan ammonia dan eks
POPKA yang menghasilkan ures granul. Kapasitas Produksi ammonia sebesar 850.000
ton/tahun dan urea 1.150.000 ton/tahun.
Gambar 1.7 Pabrik Kaltim 1A
Kaltim – 5
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
13/80
12
Pabrik Pupuk Kaltim 5 ini akan menjadi pabrik pupuk urea terbesar di kawasan Asia
Tenggara dengan kapasitas mencapai 1,15 juta ton urea granul per tahun dan 825 ribu ton
amoniak per tahun. Dengan berproduksinya pabrik Pupuk Kaltim 5 ini akan membuat total
kapasitas produksi pupuk urea secara nasional akan meningkat sekitar 450 ribu ton per
tahun.
Gambar 1.8 Pabrik Kaltim 5
Pabrik NPK Fusion dan NPK Blending
PT. Pupuk Kalimantan Timur Bontang memiliki 2 pabrik untuk memproduksi
pupuk NPK yaitu NPK Fusion dan NPK Blending. Pabrik NPK Fusion memproduksi pupuk NPK yang seluruh unsur natrium, fosfat, kalium serta unsur kimia lainnya tercampur dalam
satu butiran pupuk, sehingga satu butir pupuk mengandung 3 unsur hara (N, P, K) yang
dibutuhkan oleh tanaman. Bahan baku pupuknya, yaitu:
N = urea prill
P = Diamonium phosphate (DAP) / Rock Phosphate (RP)
K = KCl dalam bentuk powder (bubuk)
Gambar 1.9 Produk Pupuk NPK Fusion
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
14/80
13
Sedangkan Pabrik NPK Blending memproduksi pupuk NPK yang unsur natrium,
fosfat, kalium serta unsur lainnya tidak tercampur dalam satu butiran pupuk. Proses
Produksi Pupuk di NPK Blending sangat sederhana jika dibandingkan dengan NPK Fusion.
Unsur-unsur bahan baku tersebut hanya dicampur menggunakan alat Bulk Blending Plant .
Bahan baku pupuknya, yaitu:
N = urea granule
P = Diamonium phosphate (DAP)
K = KCl flake
Gambar 1.10 Bulk Blending Plant
Gambar 1.11 Produk Pupuk NPK Blending
1.2 Lokasi Pabrik
Pabrik PT. Pupuk Kalimantan Timur menempati areal seluas 493 Ha. Lokasi pabrik PT.
Pupuk Kalimantan Timur terletak di wilayah pantai Kota Bontang, kira-kira 120 km sebelah utara
Samarinda, ibukota propinsi Kalimantan Timur. Secara geografis terletak pada 0°10’46,9” LU dan
117°29’30,6” BT. Pabrik tersebut terletak pada areal seluas 493 Ha, di sebelah selatan lokasi pabrik
(sekitar 10 km) terdapat lokasi pabrik pencairan gas alam PT. Badak NGL Co. Lokasi perumahan
dinas terletak perumahan dinas karyawan sekitar 6 km sebelah barat pabrik seluas 765 Ha. Pada
daerah tersebut juga terdapat perumahan BTN untuk karyawan. Untuk kebutuhan transportasi ke
daerah Bontang dapat digunakan jalan darat, laut, maupun udara. Jalur udara menggunakan
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
15/80
14
pesawat PT. Pupuk Kalimantan Timur dari Balikpapan yang terbang dengan jadwal rutin sekali
setiap hari. Transportasi udara tersebut memakan waktu 45 menit.
Gambar 1.12 Lokasi PT. Pupuk Kalimantan Timur
Dasar pertimbangan lokasi pabrik:
a)
Lokasi dekat dengan sumber bahan baku berupa gas alam. b) Lokasi dekat dengan pantai sehingga memudahkan pengangkutan.
c) Lokasi berada di tengah daerah pemasaran pupuk untuk ekspor maupun pemasaran dalam
negeri.
d) Pemetaan Zone Industry
e) Peluang untuk perluasan pabrik karena luasnya lahan yang dimiliki.
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
16/80
15
BAB II
DESKRIPSI PROSES PABRIK KALTIM 4
Secara umum, Pabrik Kaltim 4 di PT. Pupuk Kalimantan Timur memiliki 3 unit pabrik,
yaitu: Pabrik Utilitas untuk penyediaan air, steam dan listrik, Pabrik Sintesis Amoniak dengan proses lisensi Haldor Toepso dan Pabrik Sintesis Urea dengan lisensi proses Snamprogetti.
2.1 PABRIK UTILITAS KALTIM-4
Unit utilitas adalah unit pendukung dan penunjang proses produksi amoniak serta urea di
Pabrik Kaltim-4. Jadi, unit utilitas adalah suatu unit yang berfungsi untuk memproduksi bahan-
bahan yang dibutuhkan untuk memperlancar operasi suatu pabrik. Bahan – bahan yang diproduksi
pada unit utilitas ini adalah sebagai berikut:
Steam
Listrik
Natrium Hipoklorit
Air Proses ( Raw Condensate dan Demineralized Water )
Sweet Cooling Water
Nitrogen
UF-85
Udara Pabrik dan Udara Instrumen
Produk – produk tersebut di atas diproduksi di beberapa unit yang terdapat di Pabrik Utilitas
Kaltim-4. Unit – unit operasi yang terdapat pada Pabrik Utilitas Kaltim-4 adalah sebagai berikut:
Unit Sea Water Intake
Unit Klorinasi/Unit Chlorination
Unit Sea Cooling Water
Unit Desalinasi
Unit Demineralisasi
Unit Steam Generation
Unit Power Generation
Unit Nitrogen Generator
Unit Produksi Urea Formaldehida
Unit Udara Pabrik dan Udara Instrumen
Secara umum, proses penyediaan air, listrik dan udara Pabrik Utilitas di PT. Pupuk Kalimantan
Timur adalah sebagai berikut:
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
17/80
16
2.1.1 Unit Sea Water IntakePada unit ini, air laut sebagai bahan baku utama penyedia air di Kaltim-4 disimpan dan
diberikan beberpa perlakuan supaya air laut terbebas dari kotoran, zat pencemar,
mikroorganisme dan binatang laut lain yang dapat menyebabkan penympitan di sepanjag pipa
dan peralatan. Air laut yang telah diberikan perlakuan baik secara mekanik maupun kimiawi
digunakan untuk memproduksi Natrium Hipoklorit (NaOCL), sebagai cooling agent di unit
Sea Water Cooling dan diolah lebih lanjut untuk nantinya digunakan sebagai air umpan boiler.
Perlakuan yang dilakukan agar air laut terbebas dari kotoran – kotoran adalah sebagai berikut:
a) Perlakuan Fisik
Dengan cara menyaring air laut melalui dua tahap penyaringan yaitu Bar Screen dan
Rotary Screen.
b) Perlakuan Kimiawi
Dengan injeksi bahan kimia yaitu Natrium Hipoklorit (NaOCL) dengan tujuan
mengurangi atau mematikan prtumbuhan dan aktivitas mikroorganisme.
Unit Sea Water Intake ini memiliki beberapa peralatan yaitu:
Sea Water Intake Basin (12-T-101)
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
18/80
17
Sebagai kolam penampungan air laut yang telaha diasaring da diinjeksikan dengan
bahan kimia sebelun dipompakan menuju user .
Kolam penampung air laut ini berukuran (W x L x H) 10600/8000 mm x 31500 mm x
9300 mm.
Kolam Sea Water Outfall (12-T-102)
Berfungsi sebagai penampung air laut yang telah digunakan sebelum dikebalikan ke
laut.
Sea Water Pump (12-P-101A/B/C)
Untuk menaikkan tekanan aliran air laut dan mengalirkannya ke user .
Spesifikasi Pompa Air Laut:
Kapasitas : 12.700 m3/jam
Lisrik : 11 kV (207 watt)
Suhu : 28-34 C
Tekanan : 3,5-3,8 kg/cm2G
Peralatan PenyaringSebagai penyaring kotoran – kotoran yang terdapat pada air laut. Peralatan penyaring
pada unit sea water intake ini ada dua macam yaitu:
Bar Screen (12-F-101A/B)
Berfungsi untuk menahan kotoran denagan ukuran realtif besar
seperti botol atau kayu dan sampah dengan ukuran beasar.
Rotary Screen (12-F-102A/B)
Untuk menyaring kotoran dengan ukuran dengan lebih kecil dan
yang lolos dari Bar Screen. Alat ini bekerja dengan cara berputar dan
disemprotkan dengan air sehingga kotoran terleas dari saringan dan
menuju trash basket .
Stop Log Up Stream dan Stop Log Downstream (12-X-101A/B dan 12-X-103A/B)
Berfungsi saat Pabrik akan melakukan turnaround atau shutdown. Alat ini akan
menahan aliran air laut ke Sea Water Intake Basin sehingga dapat dikosongkan.
Travershing Trash Rake(12-X-102)
Berfungsi untuk mengambil kotoran dari bar screen untuk selanjutnya dibuang ke
trash basket . Alat ini berbentuk semacam penggaruk yang akana mengangkat kotoran
atau sampah ke trash basket .
Trash Basket
Berfungsi untuk menampung sampah yang tertahan di dua tahap penyaringan Bar
Screen dan Rotary Screen sebelum dibuang ke tempat pembuangan sampah.
Uraian Proses
Sebelum digunakan, air laut sebagai bahan baku utama pada utilitas ini harus di-
treatment terlebih dahulu. Perlakuan secara fisik meliputi dua tahapan penyaringan yaitu Bar
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
19/80
18
Screen (12-F-101) dan Rotary Screen (12-F-102). Kotoran yang telah tersaring akan
menumpuk dan diambil dengan Travershing Trash Rake untuk kemudian ditampung di Trash
Basket .
Selain perlakuan secara fisik, air laut juga diberikan perlakuan kimia yaitu penambahan
bahan kimia Natrium Hipoklorit (NaOCL) untuk menghambat dan mematikan pertumbuhan
mikroorganisme dan hewan laut lainnya.
Air laut yang telah diberikan perlakuan kemudian akan dikirim ke user (Unit Desalinasi,
Unit Klorinasi dan Unit Sea Cooling Water ) menggunakan tiga pompa air laut yang tersedia.
Pada kondisi normal, pompa yang beroperasi sebanyak dua buah dan sisa satu pompa dalam
keadaan stand by.
Kualitas air laut yang akan dipompakan menuju user adalah sebagai berikut:
pH : 8,4 TDS : 35.000 ppm
Suspended
Solid
: 10 ppm Total
Hardness
: 5.000 ppm CaCO3
Calcium : 800 ppm Ca Chloride : 16.000-21.000 Cl
Bicarbonate : 130 ppm HCO3- Sulphate : 2.150 ppm SO4
Total Iron : 0,4 ppm Fe Silica : 1,2 ppm SiO2
Ammonia : Max 5 ppm NH3 Sulphide : Max 5 ppm H2S
Klorin bebas : 0,2 ppm & 1 ppm Spec.
Resistance
: 21-24 ohm/cm
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
20/80
19
Gambar 2.2 Skema Proses Sea Water I ntake
2.1.2 Unit Klorinasi
Natrium Hipoklorit dibutuhkan dalam unit utiltas untuk perlakuan kimia di unit Sea
Water Intake. Penggunaan NaOCL efektif untuk menghambat pertumbuhan rumput laut,
lumut, ganggang pada perpipaan. NaOCL diproduksi dengan cara elektrolisis air laut
menggunakan arus listrik DC dengan reaksi sebagai berikut:
Di air laut : 2 NaCl 2Na+ + 2Cl-
Di Anoda : 2 Cl- Cl2 + 2 e-
Di Katoda : 2 H2O+2e- H2 +2OH-
Di Larutan : 2 Na+ + 2 OH- + Cl2 NaOCl + NaCl + H2O
Keseluruhan : NaCl + H2O +Listrik NaOCl + H2
Peralatan yang terdapauat pada unit klorinasi adalah:
a Cell Electrorizer (12-X-111A/B)
Susunan sel elektrolisis yang disusun secara parallel. Tempat terjadinya reaksi
elektrolisis air laut menjadi Natrium Hipoklorit. Untuk menghindari korosi,
elektroda yang terdapat pada alat ini terbuat dari logam yang mendapat lapisan
khusus.
b
Tangki Hipoklorit ( 12-V-101A/B)
Tangki tegak terbuka untuk menapung larutan NaOCL sebelum diinjeksikan ke Sea
Water Intake.
c Blower Udara (12-K-101A/B)
Untuk membuang kandungan gas hidrogen di dalam tangki hipoklorit. Gas hidrogen
merupakan produk samping dari proses elektrolisis air laut yang dapat menimbulkan
ledakan jika konsentrasinya mencapai 4%.
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
21/80
20
d Transformer/Rectifier (12-X-112A/B)
Untuk meyuplai arus DC yang dibutuhkan untuk proses elektrolisis air laut.
e Sea Water Strainer (12-F-111A/B)
Berfungsi untukmenyaring kotoran atau partikel dalam air laut dengan ukuran >570
mikron sebelum masuk ke cell electrorizer .
f
Pompa di Unit Klorinasi
Sea Water Supply Pump (12-P-105A/B)
Acid cleaning Pump (12-P-104)
Normal Dosing Hypochloride Pump (12-P-102A/B)
Shock Dosing Pump (12-P-103A/B)
Uraian Proses
Air laut yang akan dielektrolisis di Cell Electrorizer dibersihkan dari kotoran dan
pertikel di Strainer untuk kemudian dialirkan menuju Cell electrorizer menggunakan Sea
Water Supply Pump dengan laju alir sebesar 30 m3/jam.Pada alat Cell Electrorizer , air laut dialirkan melalui anoda dan katoda dengan arus
listrik DC sebesar 1100 A dan tegangan 160 V.
Produk elektrolisis, yaitu Natrium Hipoklorit, dialirkan menuju Hypochlorite Storage
Drum. Hasil samping proses elektrolisis yaitu gas hidrogen diencerkan dengan udara yang
berasal dari Dillution Air Blower , kandungan gas hidrogen harus dijaga dan dokontrol agar
tidak melebihi 4%. Jika kandungan gas hidrogen melebihi konsentrasi 4%, maka
dikhawatirkan akan menimbulkan ledakan karena sifat gas hidrogen bersifat mudah meledak.
Acid Cleaning
Acid Cleaning adalah proses pembersihan sele elektrolisis menggunakan asam klorida
5% dengan pH 0,16. Proses pembersihan ini bertujuan untuk menghilangkan endapan garam
dan kerak pada sel elektrolisis supaya produk NaOCL berkualitas baik. Parameter yang
digunakan untuk acid cleaning adalah:
Waktu
Acid Cleaning rutin dilakukan setiap satu bulan sekali. Proses pembersihan dilakukan
dengan cara mensirkulasikan HCl selama empat jam
Pressure Drop
Jika beda tekan antara masukan dan keluaran sel elektrolisis lebih dari 1,2 kg/cm2
Voltase sel elektrolisis
Pada saat voltase pada sel elektrolisis kuran dari 32 V, maka dilakukan proses pembersihan ini.
Asam klorida yang digunakan sebagai pembersih akan menjadi jenuh karena telah
berkali-kali digunakan untuk membersihkan sel elektrolisis. Asam klorida jenuh akan menjadi
keruh dan kemampuan untuk membersihkan akan berkurang, oleh karena itu asam klorida
dibuang setiap enam bulan sekali dengan cara dinetralkan terlebih dahulu dengan soda caustic
untuk selanjutnya dibuang ke outfall .
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
22/80
21
Gambar 2.3 Skema Proses Klorinasi
2.1.3 Unit Sea Water Cooling dan Sweet Cooling Water
Salah satu kegunaan air laut adalah untuk mendinginkan Sweet Cooling Water atau air
pendingin yang telah digunakan di Unit Amoniak dan Unit Urea Pabrik Kaltim-4. Sweet
cooling water didinginkan dengan air laut dengan system once through, dimana air laut yang
telah digunakan untuk mendinginkan langsung dibuang ke outfall .
Untuk mendinginkan Sweet cooling water , digunakan lima buah Marine Plate Heat
Exchanger yaitu sebuah alat penukar panas dengan kumpulan plate-plate tipis dimana satu sisi
dilewati sweet cooling water dan satu sisi lain dilewati oleh air laut sebaga pendingin. MPHE
pada Unit Utilitas Pabrik Kaltim-4 terdapat lima buah, dimana dua buah untuk suplai ke Unit
Urea (12-E-211A/B), dua buah untuk suplai ke Unit Amoniak (12-E-201A/B) dan satu unit
dalam kondisi stand by (12-E-201C). MPHE yang dalam kondisi stand by dapat digunakan
untuk mensuplai sweet cooling water ke Unit Amoniak dan Unit Urea.
Spesifikasi MPHE adalah sebagai berikut
Tipe : Plate
Material : Titanium
Ukuran (mm) : 3490 H x 1570 W x 5780 L
Aliran sweet cooling water dari Unit Amoniak dan Urea biasanya akan berkurang karena
adanya penguapan di sepanjang pipeline. Oleh karena itu, aliran sweet cooling water akan di
make up oleh raw condensate di Make Up Tank (12-V-211).
Uraian Proses
Sweet cooling water dengan suhu 44 ᵒC sampai 48 ᵒC yang telah digunakan sebagai
pendingin di Unit Ammonia dan Unit Urea didinginkan kembali dengan menggunakan air laut
di Marine Plate Heat Exchanger (MPHE). Di dalam Marine Plate Heat Exchanger (MPHE),
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
23/80
22
sweet cooling water didinginkan dengan air laut yang dipompakan kembali untuk
mendinginkan proses sistem di Unit Ammonia dan Unit Urea.
Sebagian dari sweet cooling water dipompakan dengan Emergency Cooling Water Pump
(12-P-202 A/B) untuk mendinginkan oli pada steam turbin dan untuk Ammonia Cooling
Water Pump (12-P-201 A/B), sedangkan sirkulasi pada Pabrik Urea dilakukan dengan Urea
Cooling Water Pump (12-P-211 A/B).
Pada sweet cooling water yang digunakan sebagai pendingin di Unit Ammonia dan Unit
Urea, terjadi penurunan volume air yang terjadi karena adanya penguapan. Untuk mengatasi
kekurangan air pada Unit Ammonia dan Unit Urea selama sirkulasi, dilakukan make-up
dengan menggunakan air demin dari 12-V-201 dan 12-V-211 dengan sensor level drum.
Gambar 2.4 Skema Proses Fresh Cooling Water
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
24/80
23
2.1.4 Unit Desalinasi
Unit ini berfungsi untuk memproduksi raw condensate dengan cara memanaskan hingga
air laut hingga membentuk uap air dan mengkondensasikannya. Raw condensate yang
diproduksi dari unit desalinasi ini akan digunakan sebagai air umpan ke unit demineralisasi.
Unit utilitas di Pabrik Kaltim-4 memiliki dua buah Unit Desalinasi. Tiap unit
menghasilkan 70-80 m3/jam destilat.
Perlatan yang terdapat pada unit desalinasi adalah:
1. Flash Evaporator
Tempat terjadinya penguapan air laut dan uap yang terbentuk akan terkondensasi
menjadi air tawar.
2. Sea Water Heater
Berupa plate evaporator yang berfungsi sebagai tempat untuk memanaskan air laut.
Unit desalinasi Pabrik 4 terdiri dari tiga effect dengan memanfaatkan uap panas
sebagai pemanas. Uap yang dihasilkan pada effect pertama dipergunakan sebagai
pemanas di effect kedua. Uap yang dihasilkan pada effect kedua dipergunakan sebagai
pemanas di effect ke tiga.
3. Sistem Vakum
Unit desalinasi beroperasi pada tekanan vakum atau di bawah 1 atm. Peralatan untuk
system vakum adalah:
Steam Jet Ejector (14-J-1-01, 14-J-1-02, dan 14-J-1-03)
Digunakan mengambil udara dan gas pada flash evaporator sehingga menjadi
vakum. Media penarik yang digunakan adalah Steam SM.
Vent Condensor (14-E-1/2-02 A/B)
Alat penukar panas untuk mengkondensasikan steam, udara, dan gas-gas yangtidak larut .
4. Sistem Injeksi Bahan Kimia
Bahan kimia (ALTREAT 400 atau Belgard 250) diinjeksikan ke air laut yang masuk
untuk mencegah terjadinya scale dan mencegah terjadinya busa. Peralatan yang
digunakan pada sistem injeksi bahan kimia adalah sebagai berikut :
Pompa Injeksi/Chemical Pump digunakan untuk mengalirkan/ memompakan
bahan kimia dalam tangki/drum ke sea water inlet .
Tangki bahan kimia adalah alat yang digunakan untuk menampung larutan bahan
kimia yang akan diinjeksikan ke air laut.
5. Pompa-pompa
Desalinated Water Pump / Pompa Destilate ( 14-P-102 A/B) )
Digunakan untuk mengalirkan air tawar hasil desalinasi (destilat) ke Tangki
Penampung 15-T-101.
Blow Down Pump ( 14-P-1/2-01 A/B )
Adalah pompa yang digunakan untuk membuang air laut sisa yang tidak teruapkan
menjadi destilat ke out fall .
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
25/80
24
Uraian Proses
Air laut yang akan masuk ke Unit Desalinasi dipanaskan terlebih dahulu di Final
Condenser , panas yang diserap oleh air laut di final condenser akan mengkondensasi uap air
dari effect ketiga evaporator menjadi raw condensate. Raw condensate kemudian dipompakan
ke Raw Condensate Tank (15-T-101) melalui pompa 14-P-102A/B. Sedangkan air laut yang
telah dipanaskan akan diinjeksikan dengan bahan kimia anti scale untuk selanjutnya
diumpankan ke masing-masing evaporator effect . Pertukaran panas terjadi di dalam plate,
dimana air laut akan menerima panas dari steam dair sisi lain plate. Hal ini menyebabkan air
laut mengalami penguapan sebagian sedangkan steam akan terkondensasi.
Uap air yang terbentuk keluar dari plate melalui demister menuju effect berikutnya.
Fungsi demister adalah untuk memisahkan droplet air laut yang terikut dalam uap air. Uap air
yang telah bebas dari droplet akan menuju effect berikutnya sampai ke effect ketiga.
Brine atau air laut yang tidak teruapkan akan dialirkan menggunakan Brine Pump (14-
P-1/2-01A/B) untuk di-blowdown. Sedangkan gas – gas yang tida terkondensasi di FinalCondenser dibuang melalui Venting (14-E-1/2-02).
Kualitas destilat yang dihasilkan mempunyai spesifikasi :
- pH : 6,5 – 7,5
- Conductivity : 11 μs/cm
- Ammonia nor/max : 3/15 ppm
- Chloride : 2.25 ppm
- Total Fe : 0.005 ppm
- Total Cu : 0.03 ppm
- SiO2 : 0.02 ppm
- Sodium : 1.2 ppm- Potasium : 0.05 ppm
- Bicarbonat : 0.6 ppm
- Sulphate : 0.4 ppm
- TDS : 5 ppm
2.1.5 Unit Demineralisasi
Pada unit ini, Raw Condensate yang dihasilkan dari Unit Desalinasi diolah dan diproses
lebih lanjut menjadi air bebas mineral (demineralized water ). Demineralized water ini
nantinya akan digunakan sebagai air umpan boiler. Selain dari Unit Desalinasi, raw condensate
juga berasal dari process condensate dari unit amoniak dan urea serta steam condensate.
Air demineralisasi mengandung sedikit kandungan ion-ion mineral (Na,K, Cl, Fe,
Cu,Ba, Ca, Mg, SO4, NO3 SiO2). Kandungan ion mineral tersebut harus dikurangi karena
kondisi operasi Package Boiler dan Waste Heat Boiler bekerja pada suhu tinggi. Jika
kandungan ion mineral tidak dikurangi hingga batas yang ditentukan (
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
26/80
25
1. Cation Exchanger (15-F-101A/B)
Berupa bejana yang berisi resin kation. Resin akan menangkap kation yang terbawa
oleh proses kondensat dari Unit Ammonia.
2. Degasifier (15-C-102)
Adalah bejana yang akan dilalui atau dilewati oleh proses kondensat setelah melewati
Cation Exchanger. Di Degasifer gas-gas yang terlarut di dalam air akan diusir oleh
aliran udara yang berhembus dari arah berlawanan.
3. Mixed Bed Polisher (15-F-201A/B)
Adalah bejana yang berisi resin kation dan anion. Resin ini akan menangkap seluruh
kation maupun anion, yang terdapat di dalam raw condensate sehingga menjadi air
bebas mineral (air demin).
4. Pompa-pompa
- Raw Condensate Pump (15-P-201A/B)
Digunakan untuk mengalirkan air dari Tangki Raw Condensate ke Mixed Bed
Polisher .- Degasifier Water Pump (15-P-101A/B)
Digunakan untuk mengalirkan air dari Tangki Degasifier ke Tangki Raw Condensate.
- Demin Water Pump (17-P-101A/B)
Digunakan untuk mengalirkan air dari Tangki Demin ke Deaerator dan proses air
pendingin.
5. Raw Condensate Tank (15-T-101) dan Demin Water Tank (15-T-201)
Untuk menampung raw condensate dan air demin sebelum dimanfaatkan selanjutnya.
6. Blower Udara (15-K-201)
Digunakan untuk mengusir gas terlarut dalam proses kondensat.
7. Neutralization Pond (15-T-202)Kolam penampungan sementara air bekas regenerasi untuk dinetralkan terlebih
dahulu sebelum dibuang ke out fall .
Uraian Proses
Air umpan untuk unit demineralisasi ditampung di Raw Condensate Tank . Sebelum
ditampung di tangki ini, process condensate yang berasal dari unit amoniak dihilangkan
terlebih dahulu kandungan ion terlarutnya (Fe+ dan NH4+) di Cation Exchanger . Air umpan
( process condensate) masuk melalui bagian atas Cation Exchanger , mengalir sepanjang bed
resin penukar ion, hingga keluar melalui bagian bawah Cation Exchanger . Reaksi penukaran
ion yang terjadi di caiton exchanger adalah sebagair berikut
RH+ + NH4 + OH- NH4R + H2O
Pada reaksi di atas dapat dilihat bahwa ion hidrogen akan terlepas dari resin dan resin
akan mengikat kation yang terlarut dalam process condensate.
Resin penukar ion akan berkurang kemampuannya seiring berjalannya waktu karena
mengalami kejenuhan sehingga harus diregenerasi. Parameter yang menunjukkan bahwa resin
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
27/80
26
penukar ion di Cation Exchanger harus diregenerasi adalah pH dan konduktivitas kondesat
yang dihasilkan. Jika pH dan konduktivitas dari kondensat mengalami peningkatan, maka resin
harus diregenerasi menggunakan larutan H2SO4 2%. Reaksi regenerasi resin kation adalah
sebagai berikut:
2 NH4R + H2SO4 (NH4)2SO4 +2 RH+
Tahap – tahap regenerasi kation secara automatik adalah sebagai berikut :
1. Pencucian Balik ( sub-surface wash)
Bertujuan untuk melepaskan lapisan partikel yang tak diinginkan yang mungkin
terkumpul selama siklus produksi di permukaan unggun resin penukar kation.
2. Drain
Pada tahap ini, air yang tertampung di penampung regeneran (collector ) dibuang
melalui Rinse Outlet Valve. Proses ini dibantu dengan memasukkan udara melalui
Blower Pencampur Udara.
3. Injeksi Asam
Air yang sudah bebas kation dan gas dimasukkan ke dalam bagian dasar tanki penukarkation oleh injeksi asam. Air ini mengalir keatas melalui unggun resin penukar kation
dan akhirnya keluar dari penampung regenerant ke kolam netralisasi.
4. Pembuangan Asam/Pembilasan
Bertujuan untuk membuang sisa asam dengan menutup valve tanki outlet asam dan
dibantu oleh aliran udara.
5. Pengisan Kembali
Penghentian kegiatan diatas, yaitu penutupan valve-valve aliran udara dan pemasukan
air/raw water.
6. Pengisian Tanki Asam
7. Pembilasan.
Process condensate yang telah dibersihkan dari kation terlarut dialirkan menuju
Degasifier sebelum ditampung di Raw Condesate Tank . Process condensate dialirkan dari atas
degasifier dan dikontakkan dengan udara yang dihembuskan dari bagian bawah menggunakan
Fan Degasifier (15-K-101A/B). Degasifier dilengkapi dengan plastic pall ring sipaya bidang
kontak uadara dengan kondensat menjadi lebih besar. Kondensat yang telah bersih dari gas
terlarut kemudian dikirim ke Raw Condensate Tank dengan menggunakan Degasifier Water
Pump.
Air yang diatampung di Raw Condensate Tank berasal dari unit desalinasi, process
condesate yang telah diolah di Cation Exchanger dan steam condensate. Raw condensate ini
nerupakan air umpan untuk alat Mixed Bed Exchanger yang berisi resin anion dan kation untuk
mengurangi kadar mineral terlarut dalam raw condesate. Reaksi yang terjadi pada Mixed Bed
Exchanger adalah:
Resin Kation
R-H + M+ R-M + H+
Dengan:
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
28/80
27
R-H : Resin Kation
M+ : Kation terlarut dalam raw condensate (Na+, K +, Fe2+, Al3+)
R-M : Resin kation yang telah jenuh
H+ : Ion hidrogen yang terlepas dari resin kation
Resin Anion
R-OH + A R-A + OH
R-OH : Resin Kation
A- : Anion terlarut dalam raw condensate (SO42-, Cl-, NO3
3-)
R-A : Resin anion yang telah jenuh
OH- : Ion hidrogen yang terlepas dari resin kation
Seiring berjalannya waktu, unggun resin kation dan anion akan menjadi jenuh. Resin
jenuh akan mencapai total break through capacity yaitu suatu kondisi dimana resin tidak dapat
lagi melakukan pertukaran ion, sehingga jika resin jenuh terus diumpankan dengan raw
condensate, tidak akan menghasilkan demineralized water .Saat resin sudah jenuh, maka regenerasi resin harus dilakukan. Regenerasi merupakan
suatu proses untuk mengambil ion yang telah terikat pada resin dengan menggunakan asam
untuk resin kation dan basa untuk resin anion. Di PT. Pupuk Kalimantan Timur, resin penukar
kation diregenerasi menggunakan H2SO4 3%, sedangkan untuk regenerasi resin anion
menggunakan NaOH 3%.
Kontak H2SO4 dengan resin kation jenuh akan melepas ion logam yang terikat di resin
kation dan melepas ion hidrogen pada asam sulfat sehingga resin kembali mengikat ion
hidrogen. Begitu pula dengan resin anion jenuh, ion hidorksida pada soda caustic akan terlepas
dan anion terikat di resin juga akan terlepas selama kontak resin anion dengan soda caustic.
Dengan begitu, ion hidroksida akan kembali terikat dengan resin anion.Selama proses regenerasi unggun penukar ion, asam sulfat diinjeksikan dari dasar dan
keluar melalui bagian tengah. Sementara caustic sebagai regeneran penukar anion diinjeksikan
dari atas dan mengalir keluar pada bagian tengah. Aliran regenerant kemudian ditampung
dalam kolam netralisasi.
Air yang dihasilkan pada unit desalinasi ini akan ditamping pada Demineralized Water
Tank (15-T-201) dan siap dikirim sebagai air umpan boiler atau sebagai make-up SCW.
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
29/80
28
2.1.6 Unit Power Generation
Unit ini berfungsi sebagai penyedia kebutuhan listrik di Pabrik Kaltim-4. Listrik yang
dihasilkan berasal dari Gas turbin Generator (GTG) ALSTHOM dengan daya maksimum
yang dihasilkan sebesar 20 MW. GTG ALSTHOM merupakan packed power yang terdiri dari
ruang control, accessories compartment , ruang turbon, reduction gear dan ruang generator.
Selain GTG, untuk keadaan darurat, suplai listrik disediakan oleh Emergency Diesel
Generator .
Bahan bakar yang digunakan untuk menggerakkan turbin GTG adalah gas alam yang
berasal dari Muara Badak. Sebelum digunakan sebagai bahan bakar, gas alam dipisahkan
dengan kondensatnya terlebih dahulu pada Knock Out Drum (11-V-102), kondensat gas alam
adalah hidrokarbon fraksi berat dan air. Setelah dipisahkan dengan kondensatnya, gas alam
dipanaskan di Gas Fuel Heater (16-E-201) untuk selanjutnya disaring untuk memisahkan gas
dengan partikel pengotor menggunakan Gas Fuel Filter (16-F-201) dan digunakan sebagai ba
han bagark GTG.
Tekanan dan laju alir gas alam yang masuk ke GTG diatur oleh Stop/Ratio Valve (SRV)dan Gas Control Valve (GCV). SRV berfungsi untuk mengatur tekanan gas alam dan
menghentikan aliran gas alam saat GTG sedang shutdown, sedangkan GCV berfungsi untuk
mengatur gas alam yang masuk turbin sesuai dengan beban GTG. Perbandingan gas alam dan
udara diatur melalui bukaan Inlet Guide Vane (IGV). Putaran turbin dipertahankan pada
kecepatan 5100 rpm untuk mendapatkan voltage dan frekuensi yang diinginkan pada
generator.
Pembakaran campuran gas alam dan udara dilakukan di dalam sepuluh buah combustion
chamber berbnetuk silinder. Suplai udara berasal dari kompresor udara dan mengalir sepanjan
sisi luar liner pembakaran, sedangkan aliran gas alam disuplai ke ruang bakar melalui nozzle.
Pada saat start up, pembakaran awal diinisiasi oleh busi atau spark plug yang terdapay padaruang bakar 1 dan 2. Ruang bakar lain akan ikut menyala setelah ruag bakar 1 dan 2 menyala
karena setiap ruang bakar dihubungkan dengan cross fire tube. Gas yang dihasilkan dari
pembakaran kan dimanfaatkan oleh turbin, dimana energy panas dalam gas akan dikonversi
ke energy mekanik oleh turbin untuk selanjutnya dikonversi lebih lanjut menjadi energy listrik.
Tenaga listrik dibangkitkan pada bagian generator karena terjadinya induksi listrik.
Karakter listrik yang dihasilkan:
- Output : 20 MW (max)
- Power factor : 0,8
- Frekuensi : 50 Hz
- Eksitasi : Brushless Exciter
Karakteristik Emergency Power :
- Output : 850 kW (max), 525 V, 3 phase.
- Power factor : 0,8
- Frekuensi : 50 Hz
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
30/80
29
- Eksitasi : Brushless Exciter
Gambar 2.5 Gas Turbin Generator
3.1.7 Unit Steam Generation
Steam yang diproduksi digunakan untuk keperluan proses maupun keperluan peralatan.
Steam diproduksi oleh dua macam boiler , yaitu Package Boiler dan Waste Heat Boiler .
Terdapat tiga tigkatan tekanan steam yaitu sebagai berikut:
1. Steam SH dengan tekanan 82 kg/cm2G dan suhu 490 C. Steam dengan tekanan ini
dihasilkan oleh Package Boiler . Selain dari Package Boiler, steam SH juga disuplai
dari steam integrasi (TP-58A). Pabrik Amoniak yang memproduksi steam SHH
mensuplai steam SH melalui system letdown valve.
2. Steam SM dengan tekanan kg/cm2G dan suhu 390 C. Steam dengan tekanan sedang
ini diproduksi melalui letdown valve 17-PV-9021. Steam SM dikonsumsi oleh Pabrik
Urea dan Utilitas.
3. Steam SL denag tekanan kg/cm2G dan suhu 260 C. Merupakan steam dengan
tekanan rendah yang diproduksi melalui dari steam SM melalui letdown valve 17-PV-9022, selain dari system letdown, steam SL juga disuplai dari exhaust gas turbin.
Demineralizied water yang ditampung di Demineralized Water Storage Tank (15-T-
201) dikirim ke Deaerator Utility (17-V-201) dan Dearator Ammonia (1-V-601). Air demin
yang beraslal dari Dearator utility digunakan sebagai air umpan boiler , sedangkan air demin
setelah diproses di Dearator Ammonia selain digunakan sebagai air umpan boiler juuga
digunakan sebagai quench water .
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
31/80
30
Fungsi dearator adalah untuk menghilangkan gas-gas terlarut pada air demin. Gas
terlarut seperti oksigen dapat menyebabkan korosi pada boiler. Air demin masuk melalui
bagian atas deaerator dengan system spray dan dikontakkan dengan steam secara
countercurrent . Setelah dikontakkan dengan steam, air demin kemudian ditampung dalam
Storage Drum (17-V-101), dimana larutan hidrazin diinjeksikan ke dalam Storage Drum unuk
mengikat sisa oksigen yang terlarut melalui reaksi berikut:
N2H4 + O2 N2 + 2H2O
Kandungan oksigen outlet Deaerator didesain
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
32/80
31
Gambar 2.6 Skema Proses Deaerator
Package Boiler didesain untuk produksi superheated steam dengan tekanan 82 kg/cm2G
dan suhu 490 C berkapasitas 100 ton/jam untuk dipergunakan sebagai penggerak steam
turbin. Awalnya, steam yang diproduksi oleh Package Boiler adalah saturated steam dengan
tekanan 86,1 kg/cm2G dengan suhu 300 C, saturated steam dihasilkan dari proses evaporasi
dalam Steam Drum (17-H-401). Saturated steam kemudian dikirim ke Primary Superheater
dimana steam dipanaskan hingga suhu 401 C, setelah proses desuperheating steam,
kemudian dikirim ke secondary Superheater dimana suhu steam dianikkan lagi menjadi 490
C
Waste Heat Boiler (WHB) memanfaatkan panas buangan daru Gas Turbin Generatorsebagai bahan bakar ditambah pemanasan system burner .
Agar batasan komponen kerak dan alakalinitas pada air boiler dapat dipertahankan,
sebagian air boiler dalam Steam Drum di-blowdown. System blowdown dijalankan melalui dua
jenis rate yaitu continuous blowdown dan intermittent blowdown sebesar 2% dan 3% dari rate
maksimum produksi steam. Continous blowdown akan menuju Blowdown Drum (17-H-401-
V1) dimana di dalam alat ini akan terbentuk steam flash untuk dimanfaatkan sebagai steam
SL, sedangkan sisa air yang di-blowdown dialirkan ke Blowdown Tank (17-H-401-T1) setelah
sebelumnya didinginkan di Blowdown Cooler (17-E-201). Sedangkan pada intermittent
blowdown, seue flash steam yang dihasilkan langsung dibuang ke atmosfer dengan
perimbanhan sebagai berikut:
Fluktuasi rate steam flash
Jumlah sangat kecil
Kualitas rendah
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
33/80
32
Gambar 2.7 Package Boiler
Gambar 2.8 Waste Heat Boiler
2.1.8 Unit Instrument Air dan Plant Air
Di dalam pabrik ada 3 jenis udara yang diistilahkan berdasarkan fungsinya yaitu udara
proses ( process air ), udara pabrik ( service air ), dan udara instrumen (instrument air ).
Unit ini berfungsi menyediakan udara pabrik dan udara instrumen. Kegunaan dari udara
pabrik adalah sebagian besar untuk pembersih, sedangkan udara instrumen yang merupakan
udara kering berfungsi untuk menggerakkan instrumen.
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
34/80
33
Kondisi operasi sistem udara pabrik adalah sebagai berikut :
1. Service Air
Tekanan : 8 kg/cm2G
Temperatur : 50oC
Kualitas : oil free
Kebutuhan :
Unit utilitas : 2277 Nm3/jam (Instrument Air dan N2 Generator)
Unit urea : 325 Nm3/jam (max 600 Nm
3/jam)
Unit ammonia : 0 Nm3/jam (max 600 Nm
3/jam)
2. Instrument Air
Tekanan : 7 kg/cm2G
Temperatur : 50oC
Kualitas : oil free
Kebutuhan :
Unit Utilitas : 157 Nm3/jam
Unit Urea : 190 Nm3/jam
Unit Ammonia : 330 Nm3/jam
3. Nitrogen Gas
Tekanan : 7 kg/cm2G
Temperatur : ambient + 5oC
Kualitas :
N2 (termasuk Ar) : min 99,9 % vol
O2 : max 1000 ppm vol
Impurities oil : max 0,001 ppm vol
Particulate : max 10 microns
Kebutuhan :Unit Utilitas : 15 Nm
3/jam
Unit Urea : 30 Nm3/jam
Unit Ammonia : 200 Nm3/jam
2.1.8.1 Sistem Service Air (Udara Pabrik)
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
35/80
34
Unit Udara Pabrik adalah unit yang mengontrol penyediaan udara pabrik dan udara
instrumen untuk kebutuhan Pabrik Utility, Ammonia, dan Urea. Kegunaan udara pabrik
diantaranya untuk : pembersihan penyaring udara pada gas turbin, untuk urea seeding di Pabrik
Urea, Utility Station, dan untuk bahan baku udara instrument.
Pada kondisi normal operasi, udara pabrik disuplai dari Process Air Compressor (1-K-
421) di Pabrik Amoniak, kemudian dialirkan ke Air Receiver (18-V-101). Pada phase 1, udara
pabrik disuplai dari Pabrik POPKA (TP -55) atau dari Pabrik II (TP-75), bila tidak mencukupi,
udara pabrik dapat disuplai dari Emergency Air Compressor (18-K-101). Air Receiver
dilengkapi dengan sebuah drain trap untuk membuang kondensat yang kemungkinan
terkondensasi sepanjang line dari kompresor.
Udara pabrik ditampung dalam Air Receiver dan didistribusikan ke user – user melalui
header distribusi udara pabrik. Apabila tekanan udara pabrik turun sampai dibawah set point ,
maka secara otomatis disuplai dari Emergency Air Compressor yang digerakkan oleh mesin
diesel. Pada system Emergency Air Compressor , udara melewati Air Filter kemudian masuk
ke suction kompresor dan dinaikkan tekanannya, kemudian didinginkan dalam intercooler danaftercooler . Udara yang telah didinginkan pada aftercooler dimasukkan ke Air Receiver (18-
V-101).
2.1.8.2 Sistem Instrument Air
Unit udara instrumen adalah unit yang memproses udara pabrik menjadi udara
instrumen dan berfungsi sebagai penggerak valve pengontrol tekanan ( pressure control valve),
pengontrolan aliran ( flow control valve), pengontrol oil untuk speed control turbin-turbin,
pengontrol level (level control valve), dan alat kontrol lainnya.
Service air melalui prefilter masuk ke Alat Pengering Udara (18-D-201A/B) dimana
moisture content diturunkan sampai dew point – 40 C pada tekanan 7 kg/cm2G. Alat
pengering udara ini bertipe pressure swing heatless yang terdiri atas dua buah vessel berisi
desiccant/pengering. Pada kondisi operasi normal, satu vessel beroperasi dan yang lain
standby/regenerasi. Udara bertekanan memasuki Air Dryer pada inlet yang bertekanan dan
mengalir melalui sebuah kolom pengeringan udara. Aliran yang keluar dari Air Dryer ini
dipisahkan dan sebagian besar digunakan sebagai udara instrument, sebagian sisanya
diturunkan tekanannya ke tekanan atmosfer dan digunakan untuk backwash kolom pengering
yang lain.
Regenerasi desiccant dilakukan dengan menggunakan udara kering yang ada tanpa
penambahan panas. Valve Air Dryer ini aktif secara bergantian kurang lebih 3 menit sehingga pengeringan dan regenerasi bergantian diantara kedua kolom dan secara kontinyu selalu ada
aliran udara kering yang bertekanan dari sistem. Setelah melewati after-filter , udara kering
sebagai instrument air didistribusikan ke user – user melalui line header distribusi
Udara yang digunakan sebagai udara instrumen dijaga agar uap air yang masih ada di
dalam udara instrument tidak terkondensasi sepanjang tube dan alat instrumentasi. Hal ini
untuk mencegah malfungsi dan menyebabkan korosi sepanjang peralatan yang dilaluinya.
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
36/80
35
Udara instrumen mempunyai tekanan 7 – 8 kg/cm2 dan dew point – 40 C sehingga diharapkan
tidak terjadi kondensasi uap air di dalam sistem. Untuk mengurangi kandungan uap air tersebut
umumnya dipakai adsorbent/dessicant seperti Activated Alummina atau Silica Gel . Unit untuk
penyerapan uap air di dalam udara ini disebut Instrument Air Dryer Unit , dimana 1 unit
beroperasi dan 1 unit lagi regenerasi atau stand-by. Instrument Air Dryer Unit yang beroperasidalam waktu tertentu akan mengalami kejenuhan di desiccant-nya, sehingga perlu dilakukan
regenerasi untuk mengembalikan dari kondisi jenuh ke kondisi awal operasi. Peralatan utama
pada unit pabrik dan udara instrumen adalah :
1. Air Receiver (18-V-101)
Berupa silinder yang berfungsi menampung udara yang disuplai dari Inter Stage
Kompresor Udara Pabrik Ammonia ataupun dari Kompresor Emergensi Udara Pabrik
Utility.
2. Air Dryer (18-Z-101 A/B)
Terdiri dari 2 unit, berfungsi untuk menghilangkan uap air yang ada di dalam udara. Di
dalam alat ini dilengkapi pre filter , after filter yang berfungsi untuk menyaring debu-debu, minyak/oil dan kotoran (partikel) lainnya serta dilengkapi tabung berisi zat
pengering (desiccant ) yang berfungsi untuk menyerap uap air di dalam udara. Sebagian
bahan penyerap dipakai Activated Alumina yang berbentuk granular putih dengan
ukuran 2 - 4 mm, kapasitas penyerapan 250 gr H2O/kg desiccant
3. Emergensi Udara Kompresor
Berfungsi mensuplai kebutuhan udara pabrik apabila sumber utamanya terhenti atau
tekanan udara pabrik dibawah batas minimum. Alat ini terdiri dari kompresor udara,
filter inlet udara, inter cooler , lube oil system, fuel oil system, dan diesel engine.
Emergensi udara kompresor bisa dijalankan secara manual ataupun secara otomatis.
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
37/80
36
2.1.9 Unit Nitrogen Generator
Gas nitrogen diproduksi dari udara pabrik dengan menggunakan adsorbent, yang disebut
MSC ( Molecular Sieving Carbon). Sebelum masuk ke Adsorber Tank, udara pabrik disaring
di Pre-filter (18-Z-301-F1 A/B) dengan tujuan menghilangkan debu serta untuk drain air dari
udara pabrik ini. Kemudian udara masuk ke Adsorber Tank (18-Z-301-T1 A/B) yang terdiridari dua kolom adsorber. Pada bagian bawah berisi desiccant untuk menyerap kadar air di
dalam udara pabrik sedangkan bagian atas berisi MSC yang berfungsi menyerap oksigen lebih
cepat daripada nitrogen.
Sebagai hasilnya oksigen dipisahkan dari udara dan nitrogen dengan konsentrasi tinggi
keluar dari adsorber masuk ke Nitrogen Receiver Tank (18-Z-301-T2) yang selanjutnya
didistribusikan ke user-user di Unit Utilitas, Ammonia, dan Urea. Adsorber diregenerasi
dengan cara diturunkan tekanannya ke tekanan atmosfer dan melepaskan gas-gas yang telah
diadsorb pada tahap sebelumnya. Header untuk Pabrik 4 dilengkapi fasilitas tie-in dengan
Header Existing POPKA.
2.1.10 Unit Urea Formaldehyde Concentrate
2.1.10.1 Bahan Baku
Unit UFC-85 berfungsi menghasilkan Urea Formaldehyde Concentrated 85 % untuk
meningkatkan strength dan menghindari caking urea granul pada unit granulation.
Formaldehyde dihasilkan dari sintesa antara methanol (CH3OH) dengan oksigen (O2) yang
berasal dari udara dengan bantuan katalis Ferry Molbdate Molybdenum Oxide. Sedangkan
urea formaldehyde dihasilkan dari sintesa formaldehyde dengan urea.Bahan baku utama yang digunakan dalam proses produksi urea foraldehyde adalah:
Metanol : 99,85% berat
O2 : 21% volume (dari udara)
Urea (NH2CONH2) : 65% berat
Unit UFC-85 ini akan menghasilkan produk urea formaldehyde dengan spesifikasi
sebagai berikut:
Formaldehyde : 60% berat mineral
Urea : 25% berat mineral
Metanol : 0,2% maks Asam Formiat : 0,05% maks.
Peralatan-peralatan yang digunakan di Unit Urea Formaldehyde
1. Tangki Metanol (2-T-705)
Sebagai tempat penampungan methanol sebeum dipompakan ke Reaktor
Kapasitas: 20,5 m3
2. Pompa Feed Metanol (2-P709A/B)
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
38/80
37
Untuk mengalirkan methanol dari Tangki 2-T-705 ke Methanol Evaporator (2-E-
701)
Kapasitas : 7,88 m3/jam
Head : 65 meter.
3. Methanol Evaporator (2-E-701)
Penukar panas untuk menghasilkan methanol dalam fase uap. Sumber anas yang
digunakan adalah saturated steam bertekanan 0,4 kg/cm2G dengan suhu 110 C.
Tekanan da suhu normal di 2-E-701 adalah 1 kg/cm2G dan 84 C.
4. Circulation Blower (2-K-701)
Berfungsi untuk mensirkulasikan recycle gas dengan laju alir 3800 Nm3/jam,
tekanan discharge 0,406 kg/cm2G.
5. Air Filter (2-F-701)
Sebagai penyaring fresh air sebelum masuk ke Recirculation Blower . Dengan
kapasitas 1370 Nm3/jam udara, efisiensi alat ini mencapai 96%.
6. Recycle Gas Separator (2-V-701)Berfungsi untuk memisahkan kondensat daru aliran gas ke inlet Blower 2-K-701.
Kapasitas : 0,72 m3
Tekanan : 2,5 kg/cm2G (desain)
Suhu : 100 C (desain)
7. Process Gas Heater (2-E-702)
Berfungsi untuk memansakan process gas dari suhu 88 C menjadi 200 C sebelum
masuk Formaldehyde Reactor . Pemanas yang digunakan adalah oil penukar panas.
8. Reaktor Formaldehyde (2-R-701)
Reaktor ini berfungsi sebagai tempat terjadinya reaksi pembentukan formaldehyde.
Dengan reaksi utama sebagai berikut:
CH3OH + ½ O2 HCHO + H2O + Q
Selain reaksi utama, pada reaktor juga terjadi reaksi samping pembentukan asam
formiat:
HCHO + ½ O2 HCOOH CO + H2O
9. Oil Separator ( 2-V-702)
Untuk memisahkan uao air dan oli setelah keluar dari reaktor. Uap keluar separator
berkontak dengan oli yang terkondensasu di dalam tumpukan ring untuk
menjenuhkan uap oli dengan sempurna.
10. Tail Gas Heater (2-E-710)11. Oil Vent Condensor (2-E-704)
12. Start-Up Oil Pump (2-P-702)
13. Oil Tank (2-T-702)
Uraian Proses
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
39/80
38
Cairan methanol dipompa dari Methanol Tank (2-T705) ke Methanol Evaporator (2-E-
701) menggunakan salah satu dari dua Methanol Feed Pump (2-P-709 A/B). Methanol
Evaporator bertipe kettle heat exchanger , dimana panas penguapan methanol berasal dari
steam yang mengkondensasi. Kemudian gas methanol dikirim ke proses dan dicampur dengan
udara serta recycle gas yang disirkulasikan oleh blower 2-K-701. Flow recycle gas dan make-
up aliran udara dihisap melalui Filter Udara 2-F-701 A/B. Campuran reaksi udara, recycle gas,
dan methanol mempunyai kandungan methanol 9 % mol dan kandungan oksigen 10 % mol.
Campuran reaksi dipanaskan sebelumnya sampai 200O
C dalam Process Gas Heater 2-E-702
menggunakan panas kondensasi oil penukar panas sebelum memasuki Reaktor Formaldehyde
2-R-701.
Preheater gas masuk ke Reaktor Formaldehyde melalui 2153 tube berisi katalis logam
oksida Topsoe tipe FK-2 dengan tinggi katalis 1040 mm. Reaksi methanol menjadi
formaldehyde merupakan reaksi oksidasi katalitik dengan mekanisme sebagai berikut :
CH3OH + ½O2 HCHO + H2O
Sebagian kecil formaldehyde yang terbentuk mengalami oksidasi lebih lanjut menjadi
asam formiat sedangkan sebagian terpecah lagi menjadi karbon monoksida dan air, mengikuti
reaksi samping berikut :
HCHO + ½O2 HCOOH CO + H2O
Selain itu terbentuk dimetil eter dalam jumlah kecil.
Reaksi diatas adalah reaksi yang sangat eksotermis maka untuk menjaga kondisi suhu
optimum dan membatasi pembentukan reaksi samping, panas reaksi harus diambil selama
reaksi berlangsung dengan oil penukar panas yang mengalir secara gravitasi pada shell side
menara. Oli penukar panas adalah oli dengan panas yang stabil berfungsi untuk menyerap
panas reaksi melalui pendidihan. Tekanan didih oli penukar panas yang dipilih adalah moderatdalam keseluruhan kisaran suhu operasi antara 0,2 - 1,2 kg/cm2G
Setelah keluar reaktor ada kecenderungan terjadi pembentukan asam formiat di seluruh
permukaan logam yang dilalui gas hasil. Kemungkinan ini dapat diminimalkan dengan
menggunakan stainless steel , meminimalkan area permukaan, dan meminimalkan suhu
permukaan gas hasil reaktor, bila temperatur mencapai 285oC, maka harus didinginkan
menjadi 130oC dalam Waste Heat Boiler 2-E-703.
Formaldehyde yang terbentuk akan diserap oleh larutan urea dalam Formaldehyde
Absorber (2-C-701). Bagian bawah Formaldehyde Absorber terdiri atas 2 tumpukan packing
( packed bed ) yang masing masing –masing dilengkapi dengan 2” packing slot ring stainless steel . Bagian atas absorber dilengkapi dengan 12 valve cap trays dan sebuah packed bed pada
puncaknya. Absorber didesain untuk menyerap aliran gas dari bagian depan dengan turn down
capacity (kapasitas produksi kontinyu minimum) kira – kira 50% dari kapasitas desain.
Sistem absorbsi seluruhnya dibuat dari stainless steel untuk mencegah korosi dan untuk
memperoleh kemurnian maksimal dari produk. Dengan pertimbangan yang sama, semua
bagian peralatan antara reaktor dan absorber yang berhubungan dengan aliran gas reaktor dan
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
40/80
39
cold recycle gas line dari absorber ke resirkulator juga terbuat dari stainless steel . Peralatan
selain yang disebutkan di atas terbuat dari carbon steel .
Sebagian besar dari formaldehyde yang terserap adalah formaldehyde yang
disirkulasikan pada bed paling bawah. Formaldehyde yang lolos dari bed paling bawah akan
diserap dalam packed bed di atasnya atau di tray section pada absorber. Pada tray section, gas
dicuci dengan larutan urea encer yang ditambahkan pada tray keempat dari puncak dan dengan
air murni di 3 tray teratas. Panas sensibel dan laten pada aliran gas keluar reaktor diambil oleh
pendingin – pendingin sirkulasi yang mendinginkan larutan dalam bed atas dan bawah. Produk
yang terbentuk oleh absorbsi formaldehyde dengan larutan urea, tergantung pada parameter
berikut :
a. pH larutan
Untuk mencegah presipitasi senyawa urea-formaldehyde dengan molekul besar maka
pH larutan sebaiknya mendekati 7. Oleh karena itu, hasil samping reaksi yang mengandung
asam formiat harus dinetralkan secara terus menerus dengan larutan NaOH. Larutan ini
ditambahkan ke dalam kedua loop sirkulasi dengan Dosing Pump 2-P-706 A/B/C, yangdikontrol secara otomatis oleh pH Controller. Dibawah kondisi ini, absorbsi akan
menghasilkan produk tambahan urea formaldehyde dengan berat molekul rendah. Reaksi
pembentukan urea – formaldehyde adalah sebagai berikut :
I. 2 NH2CONH2 + HCHO NH2CONHCONHCONH2
methyloldiurea
II. NH2CONH2 + HCHO HOCH2 NHCONH2
methylol urea
III NH2CONH2 + 2 HCHO HOCH2 NHCONHCH2OH
dimethylol ureaBila pada dasar absorber terjadi kelebihan formaldehyde maka reaksi No. III akan
mendominasi, sedangkan pada bagian tray dari kolom, dimana urea berlebih maka reaksi No.I
akan mendominasi. Pada kondisi asam sejumlah reaksi yang tidak diinginkan akan terjadi.
Salah satu reaksinya adalah sebagai berikut :
NH2CONH2 + HCHO NH2CON:CH2 + H2O
methylene urea
Dalam kondisi sedikit asam, kondensasi-kondensasi di atas akan menyebabkan
pembentukan resin transparan yang kompleks, tetapi dengan adanya asam kuat, produk –
produk yang terkondensasi yang tidak dapat melarut tersebut akan langsung terpisah ke bawahdari campuran urea.
Karena parameter penting adalah pH, maka harus dimonitor bukan hanya dalam
sirkulasi loop, tetapi juga pada beberapa tray teratas. Lebih jauh lagi mengingat resiko
pembentukan asam formiat mengikuti reaksi Canizzaro :
IV 2HCHO + H2O CH3OH + HCOOHs
b. Rasio urea / formaldehyde
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
41/80
40
Bila rasio molar urea formaldehyde lebih besar dari 1 : 4 maka larutan cenderung keruh,
dan setelah beberapa jam / hari akan mengendap. Produk UFC-85 memiliki rasio 1 : 4,8
sehingga resiko terbentuknya kekeruhan dapat dikurangi. Pada sirkulasi absorber yang paling
bawah, dimana komposisi cairan sudah mendekati produk dan dimana sebagian besar
formaldehyde telah terserap, maka tidak ada resiko kekeruhan terbentuk. Pada bagian tray
teratas dari absorber, dimana rasio molar urea dan formaldehyde lebih besar daripada 1 : 4,
resiko terbentuknya kekeruhan tidak dapat dihindari. Untuk mengatasi hal ini maka waktu
tinggal pada tray section harus dibatasi kurang daripada satu jam.
Rasio urea formaldehyde 1 : 4,8 sehingga akan terbentuk sisa formaldehyde yang disebut
free formaldehyde. Konsentrasi free formaldehyde ini bisa lebih ataupun kurang tergantung
pada konsentrasi formaldehyde pada larutan encer.
c. Konsentrasi produk
Produk dengan konsentrasi tinggi mempunyai kandungan air yang rendah. Semakin
tinggi konsentrasi produk maka semakin rendah pula tekanan uap airnya. Sehingga suhu harus
dinaikkan untuk memperoleh produk dengan konsentrasi yang lebih tinggi, dimana uap airakan diserap kembali dari gas. Hal ini dimungkinkan melalui pengaturan suhu larutan masuk
bed teratas oleh Temperatur Controller TICA-7026 yang mengatur pendinginan yang
dibutuhkan oleh Sirkulasi Pendingin 2-E-707. Suhu untuk menghasilkan larutan produk 85%
adalah 60-65°C. Karena jumlah produk yang terakumulasi dalam absorber besar maka
response time yang dibutuhkan untuk perubahan konsentrasi akan semakin besar. Sisa
formaldehyde yang tidak terserap akan dihilangkan pada packed bed teratas, dimana gas
didinginkan melalui kontak dengan kondensat yang disirkulasi oleh pompa 2-P-703 A/B dan
pendingin 2-E-709. Sisa kondensat dari gas (sisa air) dibuang dari absorber melalui overflow
dan dikirim ke battery limit .
Kandungan air dalam gas mempengaruhi suhu gas keluar tray section. Hal ini dapatdiatur melalui neraca massa air sederhana. Neraca massa air ini menunjukkan bahwa selalu
terjadi kelebihan air dalam absorber. Konsentrasi larutan urea yang masuk pada tray ke empat
juga mempunyai pengaruh terhadap suhu dalam absorber. Temperatur akhir diatur sekitar 60°
C, dimana pada suhu ini penyerapan masih berlangsung efektif karena urea dapat bereaksi
dengan formaldehyde meskipun tekanan kesetimbangan formaldehyde sangat rendah.
Produk urea formaldehyde mengandung asam formiat yang ternetralkan sekitar 0,05%
berat. Produk didinginkan dalam UF Product Cooler 2-E-712 sebelum dipindahkan ke tangki
harian 2-T-704 atau ke tangki penyimpanan.
Pada kondisi normal sebagian besar gas yang keluar dari puncak absorber direcycle ke
front end oleh Recirculation Blower 2-K-701. Gas sisa yang juga disebut tail gas, dibuang ke
atmosfer. Untuk meminimalkan polusi, tail gas dilewatkan dalam suatu catalytic incenerator
dimana semua gas yang dapat terbakar diubah menjadi karbondioksida dan air. Tail gas
dipanaskan sampai 250°C dalam Tail Gas Heater dengan oli penukar panas yang
mengkondensasi, kemudian melewati katalis incinerasi Topsoe Monolitik CKM-22 di dalam
2-R-702. Di dalam 2-R-702 temperatur gas naik menjadi 420-480°C karena panas
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
42/80
41
pembakaran. Tail gas yang yang tidak terbakar kemudian dibuang ke atmosfer.
2.1.11 Unit Nitrogen(N2 ) Generator
Gas nitrogen diproduksi dari udara pabrik dengan menggunakan adsorbent, yang disebut
MSC ( Molecular Sieving Carbon). Sebelum masuk ke Adsorber Tank, udara pabrik disaring
di Pre-filter (18-Z-301-F1 A/B) dengan tujuan menghilangkan debu serta untuk drain air dari
udara pabrik ini. Kemudian udara masuk ke Adsorber Tank (18-Z-301-T1 A/B) yang terdiri
dari dua kolom adsorber. Pada bagian bawah berisi desiccant untuk menyerap kadar air di
dalam udara pabrik sedangkan bagian atas berisi MSC yang berfungsi menyerap oksigen lebih
cepat daripada nitrogen.
Sebagai hasilnya oksigen dipisahkan dari udara dan nitrogen dengan konsentrasi tinggi
keluar dari adsorber masuk ke Nitrogen Receiver Tank (18-Z-301-T2) yang selanjutnya
didistribusikan ke user-user di Unit Utilitas, Ammonia, dan Urea. Adsorber diregenerasi
dengan cara diturunkan tekanannya ke tekanan atmosfer dan melepaskan gas-gas yang telah
diadsorb pada tahap sebelumnya. Header untuk Pabrik 4 dilengkapi fasilitas tie-in denganHeader Existing POPKA.
2.2. PABRIK SINTESIS AMONIAK KALTIM-4
Produksi amoniak di Pabrik Amoniak Kaltim-4 dirancang untuk dapat memproduksi amoniak
cair dalam dua kapsitas yaitu:
1. 1000 MTPD : Kapasitas produksi Pabrik tanpa Hidrogen Recovery Unit (HRU). Purge
gas, letdown gas dan inert gas digunakan sebagai bahan bakar (fuel) untuk seksi reforming.
2. 1180 MTPD : Kapasitas produks Pabrik dengan ada recycle hidrogen dari HRU. Purge
gas, letdown gas dan inert gas dikirim ke HRU yang berlokasi di Kaltim-2
Amoniak cair digunakan sebagai umpan di Pabrik Urea Kaltim-4 atau disimpan di Ammonia
Storage, sedangkan CO2 sebagai hasil samping dari proses pemurnian gas alam di Pabrik Amoniak
Kaltim-4 digunakan untuk bahan baku pembuatan Urea.
Proses produksi amoniak yaitu dengan cara mereaksikan gas hidrogen dan nitrogen dengan
perbandingan 3:1. Gas hidrogen disuplai dari hidrokarbon yang terdapat dalam gas alam,
sedangkan gas nitrogen diambil dari udara bebas.
Pabrik Amoniak Kaltim-4 menggunakan lisesnsi proses Haldor-Topsoe A/S dari Denmark.
Lisesnsi proses ini dirancang berdasarkan prinsip sintesis amoniak dengan proses Haber-Bosch
berlangsun dalam fase gas adalah sebagai berikut:
N2(g) + H2(g) ↔ NH3(l)
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
43/80
42
Secara sederhana, proses sintesis amoniak dapat dilihat pada blok diagram di bawah ini:
Produk utama yang diproduksi di Pabrik Amoniak Kaltim-4 adalah amoniak cair dengan spesifikasi
sebagai berikut:
Komposisi
o Ammonia : min 99,9%
o Moisture : maks 0,1%
o Kandungan minyak : maks 5 ppm berat
o
Gas tak terlarut : maks 500 ppm
Sifat Fisik dan Kimia
o Titik beku (1 atm) : -77,7 C
o Titik didih (1 atm) : -33 C
o Titik nyala : 850 C
o Bata ledakan dalam udara : 16-25% volume
o Berat molekul : 17,03 gr/grmol
o Suhu kritis : 133 C
o
Tekanan kritis : 11,425 kPao Triple point : -77,7 C, pada 6,1 kPa abs
o Massa jenis (0 C, 1 atm) : 0,771 kg/ m3
o Specific gravity : 0,597
Pada suhu kamar, amoniak berupa gas tidak berwarna, mempunyai bau tajam, dapat
menyebabkan mata berair dan dalam konsentrasi tinggi dapat menyebabakan sesak nafas.
Selain amoniak cair sebagai produk utama, Pabrik Amoniak Kaltim-4 juga memproduksi
gas CO2 sebagai produk samping dengan spesifikasi sebagai berikut:
Komposisi
o CO2 : min 99,0% volume
o Air : jenuh
o Nitrogen : maks 0,2% volume
o Hidrogen : maks 0,8% volume
o Sulfur : pada dasarnya nol, maks 1ppm vol
o CH4, CO, Ar : maks 0,01%
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
44/80
43
Kondisi outlet CO2 separator Pabrik Amoniak
o Tekanan : min 0,8 kg/cm2G
o Suhu : maks 40 C
Sifat Fisik dan Kimia
o Berat Molekul : 44,01 gr/grmol
o Titik Kritis : 31 C dan 72,8 atm
o Kerapatan Gas : 1,8 kg/m3
Pada suhu kamar, berupa gas tidak berwarna dan tidak berbau, tidak beracun tetapi dapat
menimbulkan sesak nafan akibat kekurangan oksigen.
2.2.1 Seksi Desulfurisasi
Gas alam sebagai bahan baku pembuatan amoniak harus dihilangkan kandungan
sulfurnya. Kandungan sulfur pada gas alam dapat meracuni katalis di Primary Reformer dan
Low Temperature Shift Converter .
Kandungan sulfur dalam gas alam sebanyak 50 ppm terdiri dari sulfur organik dan sulfur
anorganik. Oleh karena itu, pada Seksi desulfurisasi gas alam dilakukan dalam dua tahap yaitu
langkah pertama dilakukan di Hidrogenator (1-R-201) dan langkah kedua dilakukan di
Sulphur Adsorber (1-R-202).
Bahan baku gas alam memiliki komposisi sebagai berikut:
Tabel 3.1. Komposisi Umpan Gas Alam
Komposisi Desain Minimum Maximum
CH4 83,72 % 80,23% 90,05%C2H6 5,40% 3,48% 6,58%
n-C4H10 0,62% 0,34% 0,73%
n-C5H12 0,14% 0,55% 0,87%
C6H14 0,12% 0,12% 0,19%
CO2 6,13% 0,09% 0,29%
N2 0,08% 2,64% 10%
S (H2S) 5 ppm 0,01% 0,11%
Moisture 20 lb/MMSCF
-
8/16/2019 Tahapan Proses Pembuatan Pupuk (PT Kaltim)
45/80
44
Berikut ini adalah skema proses desulfurisasi gas alam yang terdapat pada Pabrik
Kaltim-4 PT. Pupuk Kalimantan Timur.
Hidrogenator
Sebelum gas alam masuk ke Hidrogenator , gas alam dari sumber dipisahkan duludengan kondensatnya di Knock Out Drum¸ adanya kondensat dalam aliran gas alam dapat
merusak sudu kompresor gas alam 1-K-411. Setelah dipisahkan dengan kondensatnya, gas
alam dikompresi hingga tekanan 43 Kg/cm²G untuk selanjutnya dipanaskan di Feed Gas
Preheater 1-E-204B dengan media pemanas flue gas dari convection section di Primary
Reformer dampai suhu 330 C. Pemanasan awal ini bertujuan supaya suhu input gas alam
sudah sesuai dengan suhu optimal katalis di Hidrogenator . Gas hidrogen ditambahkan ke
aliran gas alam sebelum pemanasan awal.
Fungsi utama dari Hidrogenator adalah untuk mereaksikan sulfur organik yang terdapat
pada gas alam dengan gas hidrogen agar membentuk H2S. Katalis pada Hidrogenator
berbasis Cobalt-Molybdenum dan aktif pada kondisi sulphided (TK-250). Katalis CoMo ini
berisfat phyrophoric saat kondisi aktif sehingga tidak boleh kontak dengan udara bebas
pada suhu di atas 70 C. Selain katalis CoMo, pada Hidrogenator juga terdapat katalis C7-
2 berbasis ZnO untuk menyerap sukfur anorganik. Katalis CoMo diletakkan di bagian atas
Hidrogenator sedangkan katalis ZnO diletakkan di bawahnya.
Data Katalis TK-250 :
o Particle Size, mm : 5 Ring
o Catalist Initially Charged : 11,5 m3
o Catalist Delivered : 11,8