Proses Pembuatan Urea
UNIT PROSES UREA
Unit Urea memproduksi pupuk urea granul dengan kapasitas terpasang 1.725 ton/hari. Proses ini dipilih karena mempunyai beberapa kelebihan, antara lain mutu produk yang tinggi, tidak ada problem eksplosive, lowest steam consumption process, dan limbah yang kurang (tingkat polusi yang rendah).
Unit urea dapat dibagi dalam enam seksi, yaitu :
1. Seksi Sintesa
Urea disintesis dengan mereaksikan NH3 cair dengan gas CO2 dari unit ammonia, dan larutanrecycle karbamat dari seksirecovery pabrik urea. Larutan sintesa urea dikirim ke seksi purifikasi untuk memisahkan ammonium karbamat dan ammonia berlebih, setelah distripping dengan gas CO2. Ammonia cair dipompakan ke dalam Reaktor (62-DC-101) melalui Ammonia Preheater (62-EA-103) dengan pompa Centrifugal Ammonia Feed Pump (62-GA-101 A,B).
Gas CO2 dikompresikan ke tekanan synthesa bersama dengan udara anti korosi 5.000 ppm sebagai O2 dengan CO2 kompressor jenis sentrifugal dengan penggerak steam turbin (62-GB-101). Bagian terbanyak dari gas CO2 dimasukkan ke Stripper (62-DA-101) yang berguna untuk CO2 stripping dan sebagian lainnya
dikirim ke LP Decomposer (62-DA-202) juga sebagai stripping.
Reaktor dioperasikan pada tekanan 175 kg/cm2G dan temperatur 190oC, dan dengan molar rasio NH3/CO2 4,0 dan molar rasio H2O/CO2 adalah 0,64. Reaktor adalah suatu bejana berupa vessel tegak lurus dengan sembilanbaffle plate dibagian dalam untuk menghindari back mixing, dan dinding bagian dalamnya dilapisi dengan 316L stainless steel urea grade. Tekanan operasi dariStr ipper Karbamat Kondenser (62-EA-101 dan 62-EA-102) sertas cr ubber adalah sama seperti kondisi operasi di reaktor. Larutan urea sintesa setelah mencapai konversi sekali lewat (once-through) 67% di dalam reaktor, mengalir turun melalui pipa di dalam reaktor dan masuk menuju stripper secara gravitasi.
Di dalam stripper sebelah atas, larutan urea sintesa dari reaktor turun dan kontak dengan gas yang telah dipisahkan di bagian bawah melalui sieve tray, dimana komposisi larutan diatur secara adiabatis dan sesuai untuk efektifnya CO2s tr ipping. Di bagian bawah stripper, ammonium karbamat dan ammonia berlebih yang terkandung dalam larutan urea sintesa di urai dan dipisahkan denganCO2 stripping dan pemanasan dengan steam pemanas falling film heater. Kondisi operasi di stripper tekanannya adalah 175 kg/cm2G dan temperatur 178oC
Gas dari top Reactor, mengandung sejumlah kecil ammonia dan CO2, dikirim ke scrubber untuk di daur ulang ammonia dan CO2 memakai larutan karbamat recycle, yang kemudian dikirim ke Reaktor (62-DC-101). Gas yang berasal dari top scrubber dikirim ke HP Absorber (62-EA-401) untuk selanjutnya ammonia dan CO2 daur ulang kembali. Sebagian gas tersebut, yang masih mengandung oksigen digunakan kembali sebagai udara anti korosi untuk karbamat kondenser sisis hell.
Reaksi sintesa urea yang terjadi adalah :
Selain reaksi di atas, selama sintesa terjadi juga reaksi samping yaitu terbentuknya biuret dari urea :
Reaksi antar CO2 dan NH3 menjadi urea berlangsung secara bolak-balik dan sangat dipengaruhi oleh tekanan, temperatur, komposisi, dan waktu reaksi. Perubahan ammonium karbamat menjadi urea dalam fase cair, sehingga dibutuhkan temperatur dan tekanan yang tinggi.
2. Seksi Purifikasi
Setelah ammonia dan CO2 yang tidak terkonversi dipisahkan dari larutan urea sintesa di seksi purifikasi, larutan urea kemudian dipekatkan sampai konsentrasinya menjadi 98% wt di seksi konsentrasi, sebelum dikirim ke seksi granulasi. Sistem vakum konsentrasi diadopsi untuk memekatkan larutan urea agar dapat memenuhi aturan kontrol polusi lingkungan.
Larutan urea dari seksi purifikasi dimasukkan ke Vakum Konsentrator (62- FA-301), yang dioperasikan pada tekanan vakum 150 mmHgA dan temperatur 77oC, untuk memekatkan urea menjadi sekitar 84% berat. Panas yang dibutuhkan untuk penguapan H2O didapat dari panas reaksi pembentukan karbamat dan panas kondensasi gas-gas ammonia dan CO2 di HP absorber (62-EA-401 B) di seksi recovery
Pada tahap terakhir dari seksi ini, larutan urea yang telah dipekatkan di kirim keEvaporator (62-EA-301) dan dipanaskan sampai 135oC dengansteam tekanan rendah.
Setelah larutan urea dipekatkan sampai 98.5% berat dengan tekanan vakum dibawah 100 mmHgA di Final Separator (62-FA-302), kemudian dipompakan ke Granulator (62-MA-601) dengan Urea Feed Pump (62-GA-303 A,B). Uap air dari konsentrator selanjudnya akan diolah pada seksi pengolahan kondensat.
3. Seksi Granulasi
Larutan urea yang telah dipekatkan sampai 98,5% berat dikirim dari seksi konsentrasi ke Granulator (62-MA-601) dengan Urea Feed Pump (62-GA-303 A/B). MMU (Mono Methyrol Urea) dari MMU unit dicampur ke dalam larutan urea sebagaiadditive pada suction feed pompa. MMU adalah larutan urea yang mengandung formaldehid dengan perbandingan urea/formaldehid molarratenya adalah 1,5.
Larutan urea dispray ke atas permukaan recycle urea seed (urea inti) dengan udaras pouting di dalam Granulator (62-MA-601) melalui spray nozzle. Larutan urea yang dispray ke atas permukaan urea inti (seeding) didinginkan dengan cepat dan dikeraskan, uap air (moisture) dalam larutan urea diuapkan pada saat yang bersamaan. Kandungan air dalam urea granule menjadi kurang dari 0,25% wt.
Urea inti kemudian membesar ke ukuran granul secara berangsur-angsur oleh multi stage spouting beds dan spray nozzle. Urea inti mengalir ke setiap stage unggun fluidisasi (fluidized bed).
Udaraspouting diperoleh dari Forced Fan for Spouting Air (62-GB-601) setelah melalui Air Heater for Spouting Air (62-EA-601). Sedangkan udara fluidisasi diperoleh dari Forced Fan for Fluidizing Air (62-GB-602) setelah melaluiAir Heater for Fluidizing Air (62-EA-602) dan Heater for Fluidizing Air(62-EA-603).
Temperatur dari setiap udara dikontrol oleh masing-masing air heater (temperatur unggun 110 sampai 115oC), untuk pengerasan dan pengeringan. Setelah pengerasan dan pengeringan, urea granul didinginkan sampai 90oC oleh fluidizing after cooler didalam granulator.
Urea granul kemudian dikirim ke Urea Screen (62-FD-601 A/B) melalui Vibrating Feeder for Granulator Outlet (62-JF-603 A/B), Granulator Outlet Conveyor (62-JD-603) dan Bucket Elevator(62-J D -601).
Urea granul diklasifikasikan dan dipisahkan ke dalam 4 ukuran urea oleh urea screen, yaitu :
Urea produk yang diinginkan (product size urea) didinginkan sampai kurang dari 50oC dengan udara didalam Urea Product Cooler (62-EC-601) dan dikirim ke battery limit dengan Urea Product Conveyor (62-JD-604). Sebagian kecil dari product size urea dikirim ke Urea Crusher dan dipecahkan sebagai urea inti untuk mengontrol jumlah urea inti.
Urea ukuran kecil dimasukkan ke Urea Recycle Hopper (62-FE-601) dan dikembalikan ke granulator sebagai urea inti untuk pembuatan urea granule selanjutnya. Urea inti terdiri dari urea ukuran besar yang telah dipecahkan, urea product size yang telah dipecahkan, dan urea ukuran kecil yang dikembalikan secara bersamaan ke granulator oleh Recycle Weigher (62-JF-602) dengan rasio antara 0,5 sampai 1,0.
4. Seksi Recovery
Gas-gas ammonia dan CO2 yang telah dipisahkan pada seksi purifikasi diserap dan didaur ulang didalam dua tingkat absorber, yakni HP Absorber (62-EA- 401 A,B) dan LP Absorber (62-EA-402), menggunakan proses kondensat sebagai penyerap (absorbent), sebelum dikembalikan ke seksi sintesa
Gas dari bagian atas LP Dekomposer (62-DA-202) pada seksi purifikasi dikirim ke LP absorber, yang dioperasikan pada tekanan 2.3 kg/cm2G dan temperatur 45oC, untuk penyerapan ammonia dan CO2 dengan sempurna. Sedangkan gas dari bagian atasHP Decomposer (62-DA-201) dikirim ke HP Absorber, yang dioperasikan pada tekanan 16.8 kg/cm2G dan temperatur 104oC, gas dikondensasikan dan diserap dengan sempurna oleh larutan dari LP absorber.
Panas yang dihasilkan dalam proses penyerapan pada HP absorber diserap oleh larutan di dalam vakum konsentrator dengan mensirkulasikan larutan urea dan digunakan sebagai sumber panas untuk memekatkan larutan urea. Larutan karbamat yang terbentuk didalam HP absorber didaur ulang ke karbamat kondenser dan scrubber.
5. Seksi Proses Pengolahan Kondensat
Seksi ini berfungsi untuk mendaur ulang gas-gas sisa sebelum di buang ke atmosfir serta mendaur ulang kondensat sebelum dimamfaatkan lagi di utilitas. Seksi ini di bagi menjadi dua sistem yaitu :
a. Vacuum Generation System
Air yang diuapkan pada tekanan vakum dibawah 100 mmHgA difinal separator dikirim ke First Surface Vondenser (62-EA-501) untuk kondensasi. Uap yang tidak terkondensasi didalam First Surface Condenser dimasukkan keSecond dan Third Surface Condenser (62-EA-502 dan 503) olehEjector (62-EE-502/503). Air yang diuapkan pada tekanan vakum dibawah 150 mmHgA di vakum konsentrator dikirim ke Second Surface Condenser (62-EA-502). Sedangkan uap yang di flash dari Flash Separator (62-FA-302) dimasukkan ke Third Surface Condenser(62-EA -503).
Gas yang tidak terkondensasi dari Second Surface Condenser dihisap oleh Third Ejector (62-EE-503) ke tekanan atmosfir untuk pencucian memakai proses kondensat dalam final absorber untuk merecover gas-gas ammonia dan CO2 sebelum gas-gas tersebut dilepaskan ke atmosfir.
b. Process Condensate Treatment System
Proses kondensat dari First Surface Condenser (62-EA-501), yang di kumpulkan secara terpisah didalam Process Condensate Tank (62-FA-501), dikirim ke LP Absorber sebagaimake-up penyerap melalui Washing Column (62-DA-401) untuk pencucian atau pembersihan vent gas dari HP Absorber. Sedangkan proses kondensat dariSecond dan Third Surface Condenser, diumpankan keProcess Condensate Stripper(62-DA -501).
Kondensat dilepaskan atau dipisahkan dari ammonia dan CO2 dengan memakai steam stripping dalam process condensate stripper. Gas dari bagian atas dikirim ke LP Decomposer seksi purifikasi. Dari middle stage process condensate stripper, kondensat dipompakan ke Urea Hydrolyzer (62-DA-502) yang dioperasikan pada tekanan 23 Kg/cm2G dan temperatur 210oC. Proses kondensat dari urea hydrolyzer diumpankan lagi ke bagian bawah process condensate stripper untuk melepas ammonia dan CO2. Proses kondensat yang bersih setelah pengolahan mengandung residual urea dan ammonia maksimal 5 ppm sebelum dikembalikan ke unit utilitas.
- Seksi sintesa.
- Seksi purifikasi.
- Seksi kosentrasi.
- Seksi granulasi.
- Seksi recoveri.
- Seksi proses pengolahan kondensat.
1. Seksi Sintesa
Urea disintesis dengan mereaksikan NH3 cair dengan gas CO2 dari unit ammonia, dan larutanrecycle karbamat dari seksirecovery pabrik urea. Larutan sintesa urea dikirim ke seksi purifikasi untuk memisahkan ammonium karbamat dan ammonia berlebih, setelah distripping dengan gas CO2. Ammonia cair dipompakan ke dalam Reaktor (62-DC-101) melalui Ammonia Preheater (62-EA-103) dengan pompa Centrifugal Ammonia Feed Pump (62-GA-101 A,B).
Gas CO2 dikompresikan ke tekanan synthesa bersama dengan udara anti korosi 5.000 ppm sebagai O2 dengan CO2 kompressor jenis sentrifugal dengan penggerak steam turbin (62-GB-101). Bagian terbanyak dari gas CO2 dimasukkan ke Stripper (62-DA-101) yang berguna untuk CO2 stripping dan sebagian lainnya
dikirim ke LP Decomposer (62-DA-202) juga sebagai stripping.
Reaktor dioperasikan pada tekanan 175 kg/cm2G dan temperatur 190oC, dan dengan molar rasio NH3/CO2 4,0 dan molar rasio H2O/CO2 adalah 0,64. Reaktor adalah suatu bejana berupa vessel tegak lurus dengan sembilanbaffle plate dibagian dalam untuk menghindari back mixing, dan dinding bagian dalamnya dilapisi dengan 316L stainless steel urea grade. Tekanan operasi dariStr ipper Karbamat Kondenser (62-EA-101 dan 62-EA-102) sertas cr ubber adalah sama seperti kondisi operasi di reaktor. Larutan urea sintesa setelah mencapai konversi sekali lewat (once-through) 67% di dalam reaktor, mengalir turun melalui pipa di dalam reaktor dan masuk menuju stripper secara gravitasi.
Di dalam stripper sebelah atas, larutan urea sintesa dari reaktor turun dan kontak dengan gas yang telah dipisahkan di bagian bawah melalui sieve tray, dimana komposisi larutan diatur secara adiabatis dan sesuai untuk efektifnya CO2s tr ipping. Di bagian bawah stripper, ammonium karbamat dan ammonia berlebih yang terkandung dalam larutan urea sintesa di urai dan dipisahkan denganCO2 stripping dan pemanasan dengan steam pemanas falling film heater. Kondisi operasi di stripper tekanannya adalah 175 kg/cm2G dan temperatur 178oC
Gas dari top Reactor, mengandung sejumlah kecil ammonia dan CO2, dikirim ke scrubber untuk di daur ulang ammonia dan CO2 memakai larutan karbamat recycle, yang kemudian dikirim ke Reaktor (62-DC-101). Gas yang berasal dari top scrubber dikirim ke HP Absorber (62-EA-401) untuk selanjutnya ammonia dan CO2 daur ulang kembali. Sebagian gas tersebut, yang masih mengandung oksigen digunakan kembali sebagai udara anti korosi untuk karbamat kondenser sisis hell.
Reaksi sintesa urea yang terjadi adalah :
2NH3 + CO2 -----> NH2COONH4
NH2COONH4 -----> NH2CONH2 + H2O
2NH2COONH4 -----> NH2CONHCONH2 + N2
Reaksi antar CO2 dan NH3 menjadi urea berlangsung secara bolak-balik dan sangat dipengaruhi oleh tekanan, temperatur, komposisi, dan waktu reaksi. Perubahan ammonium karbamat menjadi urea dalam fase cair, sehingga dibutuhkan temperatur dan tekanan yang tinggi.
2. Seksi Purifikasi
Setelah ammonia dan CO2 yang tidak terkonversi dipisahkan dari larutan urea sintesa di seksi purifikasi, larutan urea kemudian dipekatkan sampai konsentrasinya menjadi 98% wt di seksi konsentrasi, sebelum dikirim ke seksi granulasi. Sistem vakum konsentrasi diadopsi untuk memekatkan larutan urea agar dapat memenuhi aturan kontrol polusi lingkungan.
Larutan urea dari seksi purifikasi dimasukkan ke Vakum Konsentrator (62- FA-301), yang dioperasikan pada tekanan vakum 150 mmHgA dan temperatur 77oC, untuk memekatkan urea menjadi sekitar 84% berat. Panas yang dibutuhkan untuk penguapan H2O didapat dari panas reaksi pembentukan karbamat dan panas kondensasi gas-gas ammonia dan CO2 di HP absorber (62-EA-401 B) di seksi recovery
Pada tahap terakhir dari seksi ini, larutan urea yang telah dipekatkan di kirim keEvaporator (62-EA-301) dan dipanaskan sampai 135oC dengansteam tekanan rendah.
Setelah larutan urea dipekatkan sampai 98.5% berat dengan tekanan vakum dibawah 100 mmHgA di Final Separator (62-FA-302), kemudian dipompakan ke Granulator (62-MA-601) dengan Urea Feed Pump (62-GA-303 A,B). Uap air dari konsentrator selanjudnya akan diolah pada seksi pengolahan kondensat.
3. Seksi Granulasi
Larutan urea yang telah dipekatkan sampai 98,5% berat dikirim dari seksi konsentrasi ke Granulator (62-MA-601) dengan Urea Feed Pump (62-GA-303 A/B). MMU (Mono Methyrol Urea) dari MMU unit dicampur ke dalam larutan urea sebagaiadditive pada suction feed pompa. MMU adalah larutan urea yang mengandung formaldehid dengan perbandingan urea/formaldehid molarratenya adalah 1,5.
Larutan urea dispray ke atas permukaan recycle urea seed (urea inti) dengan udaras pouting di dalam Granulator (62-MA-601) melalui spray nozzle. Larutan urea yang dispray ke atas permukaan urea inti (seeding) didinginkan dengan cepat dan dikeraskan, uap air (moisture) dalam larutan urea diuapkan pada saat yang bersamaan. Kandungan air dalam urea granule menjadi kurang dari 0,25% wt.
Urea inti kemudian membesar ke ukuran granul secara berangsur-angsur oleh multi stage spouting beds dan spray nozzle. Urea inti mengalir ke setiap stage unggun fluidisasi (fluidized bed).
Udaraspouting diperoleh dari Forced Fan for Spouting Air (62-GB-601) setelah melalui Air Heater for Spouting Air (62-EA-601). Sedangkan udara fluidisasi diperoleh dari Forced Fan for Fluidizing Air (62-GB-602) setelah melaluiAir Heater for Fluidizing Air (62-EA-602) dan Heater for Fluidizing Air(62-EA-603).
Temperatur dari setiap udara dikontrol oleh masing-masing air heater (temperatur unggun 110 sampai 115oC), untuk pengerasan dan pengeringan. Setelah pengerasan dan pengeringan, urea granul didinginkan sampai 90oC oleh fluidizing after cooler didalam granulator.
Urea granul kemudian dikirim ke Urea Screen (62-FD-601 A/B) melalui Vibrating Feeder for Granulator Outlet (62-JF-603 A/B), Granulator Outlet Conveyor (62-JD-603) dan Bucket Elevator(62-J D -601).
Urea granul diklasifikasikan dan dipisahkan ke dalam 4 ukuran urea oleh urea screen, yaitu :
- Lump size urea (gumpalan urea)
- Over size urea (urea ukuran besar)
- Product size urea (urea yang diinginkan)
- Under size urea (urea ukuran kecil)
Urea produk yang diinginkan (product size urea) didinginkan sampai kurang dari 50oC dengan udara didalam Urea Product Cooler (62-EC-601) dan dikirim ke battery limit dengan Urea Product Conveyor (62-JD-604). Sebagian kecil dari product size urea dikirim ke Urea Crusher dan dipecahkan sebagai urea inti untuk mengontrol jumlah urea inti.
Urea ukuran kecil dimasukkan ke Urea Recycle Hopper (62-FE-601) dan dikembalikan ke granulator sebagai urea inti untuk pembuatan urea granule selanjutnya. Urea inti terdiri dari urea ukuran besar yang telah dipecahkan, urea product size yang telah dipecahkan, dan urea ukuran kecil yang dikembalikan secara bersamaan ke granulator oleh Recycle Weigher (62-JF-602) dengan rasio antara 0,5 sampai 1,0.
4. Seksi Recovery
Gas-gas ammonia dan CO2 yang telah dipisahkan pada seksi purifikasi diserap dan didaur ulang didalam dua tingkat absorber, yakni HP Absorber (62-EA- 401 A,B) dan LP Absorber (62-EA-402), menggunakan proses kondensat sebagai penyerap (absorbent), sebelum dikembalikan ke seksi sintesa
Gas dari bagian atas LP Dekomposer (62-DA-202) pada seksi purifikasi dikirim ke LP absorber, yang dioperasikan pada tekanan 2.3 kg/cm2G dan temperatur 45oC, untuk penyerapan ammonia dan CO2 dengan sempurna. Sedangkan gas dari bagian atasHP Decomposer (62-DA-201) dikirim ke HP Absorber, yang dioperasikan pada tekanan 16.8 kg/cm2G dan temperatur 104oC, gas dikondensasikan dan diserap dengan sempurna oleh larutan dari LP absorber.
Panas yang dihasilkan dalam proses penyerapan pada HP absorber diserap oleh larutan di dalam vakum konsentrator dengan mensirkulasikan larutan urea dan digunakan sebagai sumber panas untuk memekatkan larutan urea. Larutan karbamat yang terbentuk didalam HP absorber didaur ulang ke karbamat kondenser dan scrubber.
5. Seksi Proses Pengolahan Kondensat
Seksi ini berfungsi untuk mendaur ulang gas-gas sisa sebelum di buang ke atmosfir serta mendaur ulang kondensat sebelum dimamfaatkan lagi di utilitas. Seksi ini di bagi menjadi dua sistem yaitu :
a. Vacuum Generation System
Air yang diuapkan pada tekanan vakum dibawah 100 mmHgA difinal separator dikirim ke First Surface Vondenser (62-EA-501) untuk kondensasi. Uap yang tidak terkondensasi didalam First Surface Condenser dimasukkan keSecond dan Third Surface Condenser (62-EA-502 dan 503) olehEjector (62-EE-502/503). Air yang diuapkan pada tekanan vakum dibawah 150 mmHgA di vakum konsentrator dikirim ke Second Surface Condenser (62-EA-502). Sedangkan uap yang di flash dari Flash Separator (62-FA-302) dimasukkan ke Third Surface Condenser(62-EA -503).
Gas yang tidak terkondensasi dari Second Surface Condenser dihisap oleh Third Ejector (62-EE-503) ke tekanan atmosfir untuk pencucian memakai proses kondensat dalam final absorber untuk merecover gas-gas ammonia dan CO2 sebelum gas-gas tersebut dilepaskan ke atmosfir.
b. Process Condensate Treatment System
Proses kondensat dari First Surface Condenser (62-EA-501), yang di kumpulkan secara terpisah didalam Process Condensate Tank (62-FA-501), dikirim ke LP Absorber sebagaimake-up penyerap melalui Washing Column (62-DA-401) untuk pencucian atau pembersihan vent gas dari HP Absorber. Sedangkan proses kondensat dariSecond dan Third Surface Condenser, diumpankan keProcess Condensate Stripper(62-DA -501).
Kondensat dilepaskan atau dipisahkan dari ammonia dan CO2 dengan memakai steam stripping dalam process condensate stripper. Gas dari bagian atas dikirim ke LP Decomposer seksi purifikasi. Dari middle stage process condensate stripper, kondensat dipompakan ke Urea Hydrolyzer (62-DA-502) yang dioperasikan pada tekanan 23 Kg/cm2G dan temperatur 210oC. Proses kondensat dari urea hydrolyzer diumpankan lagi ke bagian bawah process condensate stripper untuk melepas ammonia dan CO2. Proses kondensat yang bersih setelah pengolahan mengandung residual urea dan ammonia maksimal 5 ppm sebelum dikembalikan ke unit utilitas.
Comments
Post a Comment