BAB II

URAIAN PROSES

Proses produksi penolahan bahan baku menjadi pupuk urea di PT. Pupuk

Iskandar Muda menjadi tiga unit, yaitu:

2.1 Unit Utilitas

Unit utilitas merupakan sarana penunjang yang ada di PT. Pupuk Iskandar

Muda (Persero). Unit ini berfungsi memenuhi kebutuhan pabrik. Unit utilitas

meliputi:

2.1.1 Unit Pengolahan Air

Air yang dipakai untuk memenuhi kebutuhan PT. Pupuk Iskandar Muda

diambil dari sungai Peusangan, yang berjarak sekitar 27 km dari site plant. Air ini

normalnya dipompakan dengan laju alir 700 – 800 ton/jam pada tekanan 2 kg/cm2G.

Dari sungai aliran ini diproses dengan langkah-langkah sebagai berikut:

2.1.1.1 Clarifier

Fungsi clarifier sebagai tempat pengolahan air tahap pertama yaitu proses

penjernihan air untuk menghilangkan zat padat yang ada dalam bentuk suspensi yang

dapat menyebabkan kekeruhan terhadap air, dengan cara netralisasi, sedimentasi,

coagulasi, dan filtrasi.

Kotoran yang terdapat pada raw water khususnya kotoran zat padat dalam

bentuk suspensi yang meliputi suspensi halus dan suspensi kasar yang merupakan

penyebab kekeruhan terhadap air, akan dihilangkan dengan proses clarifikasi, dimana

digunakan bahan-bahan kimia sebagai berikut:

- Alum Sulfat

Berfungsi untuk membentuk gumpalan dari suspensi halus, jika alum dikontakkan

dengan air maka akan terjadi hidrolisa yang menghasilkan alumunium hidroksida

dan asam sulfat. Reaksinya:

Al2 (SO4)3 + 6H2O → 2Al (OH)3 + 3H2 SO4

Al (OH)3 yang berupa koloid akan mengendap bersama kotoran lain yang teikut

kedalam air dan H2 SO4 akan mengakibatkan air bersifat asam.

3

- Caustik Soda

Berfungsi untuk menetralkan air akibat penambahan alum sehingga pH nya

berkisar antara 6 – 8. Reaksi:

2Al (OH)3 + 3H2 SO4 + 6NaOH → 2Al (OH)3 + 3Na2 SO4 + 6H2O

- Chlorine

Berfungsi membunuh mikroorganisme dan juga untuk mencegah tumbuhnya

lumut pada dinding clarifier.

- Coagulant Aid

Berfungsi untuk mempercepat pengendapan, karena coagulant aid akan

membentuk flok-flok yang lebih besar sehingga mempercepat proses

pengendapan.

2.1.1.2 Gravity Sand Filter

Fungsi gravity sand filter untuk membersihkan air yang keluar dari clarifier

dengan susunan utama terdiri dari pasir berukuran besar, ditempatkan dibagian

bawah, sedangkan ukuran kecil ditempatkan di atas.

Air jernih dari clarifier dialirkan ke gravity sand filter yang terdiri dari 6

unit, yaitu 5 unit service dan 1 unit stand by, dengan kapasitas 222,2 m3/unit.

2.1.1.3 Filter Water Reservoir

Dari sand filter air ditampung di filter water reservoir yang kapasitasnya

215m3, kemudian dibagi tiga tangki:

- Potable Water Tank:

Berfungsi untuk mendistribusi air ke perumahan, kantor, kapal dan emergency

shower.

- Filter Water Tank

Berfungsi sebagai make up cooling water, dan back wash.

- Recycle Tank

Berfungsi untuk air umpan boiler.

4

2.1.1.4 Saringan Karbon Aktif

Berfungsi untuk menyerap Cl2 yang dapat merusak resin, selain itu untuk

menyerap benda-benda organik. Apabila karbon aktif jenuh maka dilakukan

backwash.

2.1.1.5 Demineralizer

Proses ini bertujuan untuk membebaskan air dari unsur-unsur silika, sulfat

dan klorida. Unit ini akan melakukan recycle sebelum beroperasi. Terdiri dari :

a. Cation Exchanger

Berfungsi untuk menghilangkan atau menyerap ion-ion positif yang terdapat

dalam filter water.

Reaksi :

CaCl 2 + 2R – SO3 H → (R – SO3)2 Ca + 2 HCl

MgSO4 + 2R – SO3 H → (R – SO3)2 Mg + H2SO4

b. Degasifier

Berfungsi melepaskan hasil dekomposisi H2CO3 berupa gas Co2.

H2CO3 → H2O + CO2

Reaksi ini berlangsung pada kondisi hampa udara. Kondisi hampa udara ini

didapat dari sistem ejektor.

c. Anion Exchanger

Berfungsi untuk menyerap atau mengikat ion-ion negatif yang terdapat dalam air

yang keluar dari degasifier, contoh reaksi :

HCl + R – N – OH → R – N – Cl + H2O

H2SO4 + 2R – N – OH → (R – N)2 SO4 – Cl + 2H2O

2.1.1.6 Mix–Bed Polisher

Berfungsi untuk menurunkan atau menyaring lebih lanjut air yang keluar dari

demineralizer sehingga didapat kualitas air yang lebih baik lagi. Resin yang dipakai

adalah campuran dari resin cation dengan resin anion. Polisher water diperoleh

ditampung pada polish water tank dengan kapasitas 1835 m3 untuk digunakan

sebagai umpan boiler.

5

a. Reaksi Cation :

Na2 SiO3 + 2R – SO3H → 2R – SO3 Na + H2 SiO3

b. Reaksi Anion

H2 SiO3 + 2R – NOH → (R – N)2 SiO3 + 2H2O

2.1.2 Unit Pembangkit Uap

Di pabrik digunakan tenaga uap dan tenaga listrik . Pembangkit uap yang

digunakan di PT. Pupuk Iskandar Muda (Persero) ada 2 unit yaitu:

2.1.2.1 Waste Heat Boiler (WHB)

Waste heat boiler ini memanfaatkan panas gas buang yang dihasilkan dari

generator turbin gas 15 MW. Hal ini merupakan penerapan combine cycle yang

efisien.

Sebagai umpan digunakan polish water yang telah bebas dari O2 dan CO2.

Jika polish water belum terbebas dari O2 dan CO2 maka jaringan pepipaan bisa

mengalami korosi. Penghilangan O2 dan CO2 ini dilakukan didalam deaerator,

dengan menginjeksikan N2H4 untuk mengikat gas O2 yang terdapat dalam air.

Reaksinya :

N2H4 + O2 → 2H2O + N2

Pada outlet deaerator diinjeksikan NH3 yang berfungsi untuk mengatur pH

dari air umpan boiler. Agar suhu uap terjaga maka uap disemprot dengan air umpan

boiler pada desuperheater. Uap yang dihasilkan bersuhu 385o C dengan tekanan 41

kg/cm2G. Agar kotoran tidak mengendap di steam drum maka diinjeksikan PO4

namun penginjeksian ini mengakibatkan kenaikan pH (masih dalam batas yang

ditolerir). Bahan bakar alat ini adalah gas buang dari generator turbin gas dicampur

udara.

2.1.2.2 Package Boiler (PB)

Umpan packe boler sama seperti WHB, juga berasal dari deaerator, sirkulasi

berlangsung berdasarkan perbedaan densitas air dalam tabung dan uap yang

diproduksi keluar lewat superheater. Suhu uap yang keluar dijaga dengan

6

menyemprot air umpan boiler dalam desuperheater sehingga uap keluar bersuhu

385oC dan bertekanan 41 kg/cm2G.

Uap yang dihasilkan oleh PB dan WHB digunakan pada :

- Pabrik urea

- Pabrik utilitas

- Pabrik ammonia hanya pada saat tertentu.

2.1.3 Unit Stasiun Pengukur Gas

Berfungsi untuk mengukur banyaknya gas alam yang dikonsumsi oleh pabrik,

yaitu yang dipakai oleh pabrik utilitas (untuk menghasilkan steam dan untuk bahan

bakar generator). Serta banyaknya gas alam yang dipakai oleh pabrik ammonia

(untuk proses dan fuel).

Pengukur laju alir gas alam terdapat di lapangan dan diruang kontrol. Selain

laju alir, tekanan dan suhu juga diukur density.

2.1.4 Unit Pemisahan Udara

Pada prinsipnya unit pemisahan udara bekerja berdasarkan perbedaan titik

cairnya. Udara baku disaring melalui filter kemudian dimampatkan dalam compresor

udara sampai tekanannya 14 kg/cm2G. Udara yang telah terkompresi ini lalu

didinginkan dalam after cooler, sampai suhunya ± 41oC.

Untuk memisahkan air dari udara, pendinginan dilanjutkan ke dalam

precooling unit sampai suhunya 5oC. Air yang sudah mengembun dikeluarkan lewat

drain separator dan dialirkan ke MS-adsorber.

Dalam MS- Adsorber ini CO2 dan H2O disingkirkan. Biasanya dipakai 2

kolom adsorber yang digunakan secara bergantian, jika yang satu dipakai maka yang

lain diregenerasi.

Dari adsorber udara yang telah bebas dari H2O dan CO2 dialirkan ke dalam

kotak pendingin. Didalam kotak pendingin inilah N2 dan O2 dipisahkan dengan 3

macam metode operasi, yaitu:

- Metode I adalah produksi N2 gas, maksimal 300 Nm3/hr

- Metode II adalah produksi N2 cair, maksimal 50 Nm3/hr

- Metode III adalah produksi O2 gas, maksimal 75 Nm3/hr

7

2.1.5 Udara Instrument dan Udara Pabrik

Kebutuhan udara ini disuplai dari pabrik ammonia dengan tekanan 35

kg/cm2G. Udara tersebut disimpan dalam penampung udara bertekanan tinggi

(HPAR). Dari HPAR aliran ini digabung dengan aliran udara bertekanan 16 kg/cm2G

yang juga berasal dari pabrik ammonia. Sebelum dimasukkan ke dalam penampung

udara (AR). Aliran keluar dari AR sebagian digunakan untuk udara pabrik (7

kg/cm2G, 40 oC).

Sebagian lagi dialirkan ke pengering ini digunakan silica gel untuk menyerap

air dan debu-debu, dan udara yang telah bebas dari H2O inilah yang digunakan

sebagai udara instrument.

Udara instrument itu sendiri berfungsi untuk :

- Menggerakkan pneumatik control valve

- Purging di boiler

- Flushing di turbin

Udara pabrik antara lain berfungsi :

- Flushing jaringan pipa

- Mixing tangki kimia

- Pengantongan urea

- Pembakar di burning pit

Apabila suplai udara dari pabrik ammonia terganggu, maka udara diambil

dari kompresor udara instrument atau kompresor udara pabrik yang stand by di

pabrik utility.

2.1.6 Pembangkit Listrik

Unit pembangkit listrik ini terbagi atas sumber utama dan sumber cadangan,

yang menjadi sumber utama adalah :

- Generator turbin gas 15 MW – 13,8 KV.

Listrik yang dihasilkan dari sumber ini digunakan untuk kebutuhan pabrik dan

untuk fasilitas perumahan. Generator turbin gas ini dihubungkan dengan

generator sejenis yang berada di PT. Asean Aceh Fertilizer. Jadi jika salah satu

generator tidak jalan maka generator yang satu lagi akan memback–up.

8

Sumber cadangan ada beberapa macam yaitu:

- Generator turbin gas atau solar 1,5 MW – 2,4 KV

Digunakan jika generator utama tidak jalan. Listrik yang dihasilkan dari

generator ini digunakan untuk peralatan-peralatan kritis dalam kelangsungan

operasi pabrik ammonia dan utility.

- Emergency power supplay 350 KW – 480V

Jika generator utama mati maka sumber ini otomatis akan berfungsi untuk

menyuplai listrik bagi peralatan-peralatan kritis, khususnya untuk peralatan

instrumentasi.

2.1.7 Unit Pencegahan Pencemaran

Untuk mencegah pencemaran lingkungan maka buangan dari proses produksi

diolah terlebih dahulu sebelum dibuang bebas.

2.1.7.1 Waste Water Pond (WWP)

Buangan dari pabrik harus dilakukan penanganan yang baik sebelum dibuang

ke lingkungan. Hal ini untuk menghindari pencemaran terhadap lingkungan. Unit

penampungan limbah (waste water) berasal dari :

- Netralisasi Tank Unit Demineralizer

- Slurry Tank Unit Water Treatment

- Ammonia Plant

- Urea Plant

Air limbah tersebut dinetralkan pH nya sekitar 6 – 8 dengan menginjeksikan

acid/caustic, lalu ditransfer oleh pompa.

2.1.7.2 Kolam Penampungan dan Pengendalian Limbah (KPPL)

Kapasitas penampungan KPPL adalah 5250 m3, dengan ukuran sebagai

berikut:

- Panjang 50 m

- Lebar 35 m

- Tinggi 3 m

9

Fungsi KPPL adalah sebagai berikut :

- Mengatur komposisi air limbah dan kecepatan pembuangannya (kolam diberi

sekat-sekat).

- Mengurangi kadar ammonia dalam air limbah dengan cara penguapan.

- Mengurangi jumlah suspended solid dengan cara pengendapan (mengatur waktu

tinggal dalam KPPL.

2.2 Unit Ammonia

Ammonia merupakan salah satu bahan salah satu bahan pembuatan urea pada

PT. Pupuk Iskandar Muda (Persero). Ammonia diproduksi sendiri pada unit ammonia

sebagai produk utama dengan kapasitas desain 1000 ton / hari dan 1525 ton CO2

sebagai produk samping. Proses pembuatan ammonia di PT. Pupuk Iskandar Muda

(Persero) menggunakan proses MW kellog dari Amerika Serikat.

Untuk memproduksi ammonia dan CO2 diperlukan antara diperlukan antara

lain gas alam, steam dan udara.Proses pembuatan ammonia terdiri dari beberapa unit

antara lain:

2.2.1 Unit Persiapan Gas Umpan baku.

Gas alam sebagai bahan baku pembuatan ammonia diperoleh dari PT. Arun

NGL. Co yang bertekanan 32 kg/cm2G dan temperatur 26 oC mempunyai komposisi

sebagai berikut:

Komponen Komposisi

CH4 77,55 %

C2H6 5,57 %

C3H8 0,25 %

i- C4 H10 0,02 %

n- C4H10 0,02 %

C6 H4 0,00 %

CO2 16,30 %

N2 0, 29 %

H2S 70 – 90 ppm

10

Bahan baku tersebut dimasukkan dalam feed and fuel gas knock out drum

(51–116–F) yang bertujuan untuk memisahkan senyawa hidokarbon berat. Dari KO

Drum ini sebagian gas alam digunakan sebagai bahan bakar dan sebagian lagi

digunakan sebagai bahan bakar pembuatan ammonia.

Unit pemurnian gas umpan baku melalui beberapa tahapan proses yaitu :

A. Desulfurizer (51-102-DA / DB)

Gas alam sebagai bahan baku proses mengandung sulfur, terutama H2S, oleh

sebab itu perlu dihilangkan dengan mengalirkannya ke dalam desulfurizer (51-102-

DA/DB) yang berisikan sponge iron.

Sponge iron tersebut adalah potongan-potongan kayu dengan serbuk oksida

besi. Fungsi sponge iron adalah untuk menghilangkan sulfur yang terdapat dalam gas

alam. Desulfurizer terdiri dari dua unit, yang masing-masing mempunyai volume 49

m3 Sponge Iron. Umur operasinya diperkirakan 90 hari untuk konsentrasi maximum

80 ppm H2S di dalam gas alam dan keluar dari desulfurizer dengan konsentrasi 5

ppm. Reaksi yang terjadi :

Fe2O3 + H2S → Fe2S3 + 3H2O

Desulfurizer beroperasi pada tekanan 27 kg/cm2G dan temperatur 26,7oC. Di

dalam pengoperasiannya Sponge Iron harus dalam keadaan 30 – 40% basah dengan

pH tidak boleh lebih rendah dari 7,5. Untuk itu dilengkapi dengan sistem injeksi

larutan sodium carbonat, agar sponge iron dalam keadaan basa.

Desulfurizer dioperasikan secara seri dalam hal ini kedua vessel bekerja

secara bersama-sama, gas masuk terlebih dahulu pada vessel pertama dan selanjutnya

dialirkan pada vessel yang kedua di mana pada vessel pertama ditempatkan sponge

iron yang sudah agak jenuh atau yang sudah diregenerasi dan pada vessel kedua

sponge iron yang masih segar.

B. Mercury Guard Vessel (51-109-D)

Gas yang keluar dari desulfurizer (51-102-DA/DB) mengalir ke mercury

guard vessel yang berfungsi untuk memisahkan Hg yang terdapat dalam gas alam.

Mercury guard vessel berisikan sulfur infregnated activoted carbon dengan volume

6,7 m3. Mercury yang ada dalam gas alam dirubah menjadi senyawa sulfida.

11

Reaksi yang terjadi :

Hg + S → HgS

Mercury sulfida selanjutnya diabsorbsi oleh permukaan karbon aktif. Gas

yang sudah bebas mercury dikompres sampai tekanan 44 kg/cm2G dengan feed gas

compressor (51-102-J) dan kemudian dimasukkan ke hydrotreater (51-101D).

C. Hydrotreater (51-101-D)

Hydrotreater berfungsi untuk merubah sulfur organik. Katalis yang

digunakan adalah cobalt molibdenum. Gas sebelum masuk hydrotreater terlebih

dahulu dipanaskan ke 371oC dan dicampur dengan gas synthesa yang kaya hidrogen,

yaitu aliran recycle dari synthesy gas compressor. Campuran gas yang mengandung

3% volume hidrogen dialirkan ke hydrotreater untuk mengubah senyawa sulfur

organik menjadi H2S.

Reaksi yang terjadi :

RSH + H2 → RH + H2S

Hydrotreater beroperasi pada tekanan 42,4 kg/cm2G dan temperatur 371oC.

Selanjutnya H2S yang terbentuk akan diserap di ZnO guard chamber (51-108-D).

D. ZnO Guard Chamber (51-108-D)

H2S yang terbentuk pada hydrotreater akan diserap di ZnO guard chamber

yang berisikan oksidasi seng di sini H2S dirubah menjadi ZnS pada temperatur 343oC

dan tekanan 42,3 kg/cm2G.

Reaksi yang terjadi :

H2S + ZnO → ZnS + H2O

ZnO dapat bekerja lebih kurang 5 tahun dengan batas kandungan H2S 5 ppm

pada aliran masuk 0,1 – 0,2 ppm pada aliran keluar.

2.2.2 Unit Persiapan Gas Synthesa

Unit ini berfungsi untuk merubah gas yang berasal dari unit persiapan gas

umpan baku menjadi CO(CO2) dan H2 melaui tahapan proses sebagai berikut :

12

A. Primary Reformer (51-101-B)

Gas alam yang telah bebas dengan senyawa sulfur dengan komponen

utamanya methane dirubah menjadi CO(CO2) dan H2. Proses ini dilakukan di dalam

primary reformer dengan cara menggabungkan gas tersebut dengan superheated

steam dengan perbandingan steam dengan carbon 3,5 : 1. Hal ini dimaksudkan untuk

mencegah kemungkinan terbentuknya deposit carbon.

Campuran gas dan steam tersebut dilakukan preheating sampai temperatur

510o C kemudian didistribusikan ke dalam tube-tube tersebut yang banyaknya 378

buah. Didalam tube-tube tersebut diisi katalis Ni. Tube katalis ini ditempatkan pada

radian section dari primary reformer.

CH4 + H2O → CO + 3H2

CO + H2O → CO2 + H2

Primary reformer beroperasi pada tekanan 34 kg/cm2G dantemperatur sekitar

800oC dilengkapi dengan beberapa heater berbentuk coil yang fungsinya untuk

memanfaatkan panas gas buang (fuel gas) dari pembakaran di primary reformer dan

auxillari boiler (51-101-B).

Pada primary reformer terdapat delapan buah coil yang bergulung sebagai

pemanas dan pra-pemanas yang digunakan untuk keperluan proses maupun

penunjang proses yaitu:

1. Steam Superheater I, memanaskan uap jenuh pada tekanan 105 kg/cm2G dari

steam drum (51-101- F). Sebelum diumpankan ke steam superheater II.

2. Steam Superheater II, memanaskan uap air (steam dari steam superheater I

sampai suhu 440oC dan 101 kg/cm2G.

3. Feed stock heater, memanaskan gas alam umpan proses sebelum masuk ke vessel

hydrotreater sampai temperatur 371oC dan tekanan 44 kg/cm2G.

4. Boiler feed water heater memanaskan air umpan ketel sampai temperatur 314oC

dengan tekanan 105 kg/cm2G.

5. Natural gas fuel heater, memanaskan aliran bahan bakar gas alam sampai suhu

berkisar 60o C.

6. Auxilary boiler, memanaskan aliran air ketel sampai temperatur 314oC dengan

tekanan 105 kg/cm2 G.

13

7. Steam air heater, memanaskan campuran steam dan udara untuk umpan

sercondary reformer sampai dengan temperatur 482oC dan tekanan 35 kg/cm2G.

8. Mixed feed heater, memanaskan campuran gas alam umpan dan steam proses

sebagai umpan tabung-tabung yang berkatalis pada primary reformer sampai

temperatur 510oC dengan tekanan 35 kg/cm2G.

B. Secondary Reformer (51-103-D)

Untuk menyempurnakan reaksi reforming yang terjadi di primary reformer

maka gas dimasukkan dalam secondary reformer yang juga berfungsi untuk

membentuk gas H2 dan CO. Aliran gas ini dicampur dengan aliran udara yang

mengandung O2 dan N2. Gas steam dan udara panas mengalir ke bawah melalui suatu

bed yang berisi katalis Ni, disini terjadi pembakaran sebagian gas yang telah

direforming dan diberikan sejumlah panas untuk menambah temperatur outlet.

Reaksi yang terjadi :

2H2 + O2 → 2H2O

CH4 + H2O → CO + 3H2

CO + H2O → CO2 + H2

Secondary reformer beroperasi pada tekanan 31 kg/cm2G dan temperatur

1000o C. Dari reaksi di atas didapat sisa panas yang selanjutnya dimasukkan lagi ke

dalam primary waste weat boiler yang dimanfaatkan sebagai pembangkit steam.

C. Shift Converter (51-104-D)

Gas CO dalam proses yang keluar dari secondary reformer diubah menjadi

karbon dioksida dan hidrogen pada shift conferter. Shift converter terdiri dari dua

tahap yaitu :

1. High Temperature Shift Converter

Gas proses yang keluar dari secondary reformer pada temperatur sekitar 37oC

dimasukkan ke dalam bagian atas high temperatur shift converter dimana CO dalam

gas dirubah menjadi CO2 dan H2O.

Reaksinya : CO + H2O CO2 + H2

Tujuan dari reaksi ini adalah :

14

- Untuk memperoleh gas CO2 yang akan digunakan dipabrik urea.

- Untuk memperoleh tambahan gas H2 dari reaksi reforming.

Reaksi yang terjadi pada shift converter adalah: reaksi reversible yang

berlangsung pada temperatur 410oC dan tekanan 30 kg/cm2G pada high temperature

shift converter ini reaksi berlangsung dengan laju yang tinggi.

2. Low Temperature Shift Converter

Gas proses yang keluar dari high temperature shift converter selanjutnya

diturunkan temperaturnya dengan cara dilewatkan pada low temperature shift

converter beroperasi pada tekanan 30 kg/cm2 G dan temperatur 240oC.

2.2.3 Unit Pemurnian Gas Synthesa

Proses pemurnian gas synthesa terdiri dari tahapan proses berikut:

A. CO2 Absorber (51-1101-E)

Pemisahan CO2 di dalam campuran gas sintesa dilakukan secara absopsi

dalam absorber (51-1101-E) dengan cara kontak berlawanan arah dengan larutan

benfield, yaitu campuran dari K2 CO3, V2O5 dan dietanol amino.

Reaksi yang terjadi di CO2 Absorber :

CO2 + H2O + K2CO3 2KHCO3

Absorber ini berisi kolom packing dengan operasi dua tahap dimana

campuran gas masuk dari bawah kolom dan larutan benfield masuk dari atas dan

mengalir ke bawah secara gravitasi. Sehingga terjadi kontak berlawanan arah antara

gas dan cairan. CO2 absorber ini beroperasi pada tekanan 27 kg/cm2G dan temperatur

70oC. Larutan benfield yang kaya CO2 keluar dari bagian bawah absorber menuju

stripper, sedangkan zat-zat yang lain tidak terserap keluar dari bagian atas, langsung

masuk ke CO2 Absorber KO drum untuk memisahkan air yang terbawa gas

selanjutnya menuju methanator (51-106-D)

B. CO2 Stripper (51-1102-E)

15

Tekanan operasi didalam stripper diturunkan dari 27 kg/cm2G menjadi 0,7

kg/cm2G dengan temperatur 130oC. Didalam Stripper ini CO2 dipisahkan larutan

benfield reaksi yang terjadi :

2KHCO3 CO2 + H2O + K2CO3

Pada CO2 Stripper ini CO2 diflusing sedangkan larutan benfield yang telah

jenuh di regenerasikan kembali dan selanjutnya dikembalikan ke CO2 absorber. CO2

yang keluar dari bagian atas stripper refluk drum (51-1103-F) adalah CO2 produk,

dan dikirim ke unit urea.

C. Methanator (51-106-D)

Fungsi alat ini adalah merubah gas CO2 dan CO yang masih lolos dari CO2

Absorber (51-1101-E) menjadi CH4 yang bersifat inert di mana gas CO2 dan CO

merupakan racun bagi katalis ammonia converter.

CO + 3H2 CH4 + H2O

CO2 + 4H2 CH4 + H2O

Methanator beroperasi pada tekanan 26,7 kg/cm2G dan temperatur 330oC.

Gas yang keluar dari methanator dimanfaatkan untuk keperluan synthesy ammonia.

Gas synthesa yang keluar dari methanator yang merupakan campuran gas H2 dan N2

sebagai komponen utama di samping itu juga mengandung inert (CH4 dan Argon).

2.2.4 Unit Synthesa Ammonia

Gas synthesa murni dengan perbandingan volume H2 dan N2 adalah 3:1,

sebelum dialirkan ke ammonia converter terlebih dahulu tekanannya dinaikkan

dengan gas compressor sampai tekanan 150 kg/cm2G, dan kemudian dimasukkan ke

ammonia converter (51-105-D) yang terdiri dari 4 bed katalis Fe, pada bagian atas

katalis terdapat heat exchanger yang berfungsi sebagai pemanas awal dari fresh feed.

Arah aliran feed berlawanan dengan gas panas akhir reaksi yang berasal dari bed

katalis terakhir. Di sini juga terdapat by pass tube untuk memasukkan gas umpan

tanpa pemanasan awal dan juga untuk mengontrol temperatur dari bed katalis bagian

atas.

Reaksi yang terjadi di ammonia converter :

16

N2 + 3 H2 2 NH3

2.2.5 Unit Sistem Refrigerasi

Pada sistem refrigerasi ini digunakan NH3 sebagai pendingin proses

pendinginan itu sendiri melalui tiga tingkatan.

1. Memberi pendinginan untuk mengkondensasi ammonia yang ada dalam sistem

Loop.

2. Memberi pendinginan untuk mengkondensasi ammonia yang ada dalam purge

gas.

3. Mendinginkan gas pada interstage compressor gas sintesa.

2.2.6 Unit Pembangkit Steam

Steam yang terdapat di unit ammonia terdiri atas tiga jenis yaitu :

a. High Pressure Steam (SX)

Steam ini mempunyai tekanan 105 kg/cm2G dan temperatur 446oC. Steam ini

adalah superheated steam yang digunakan sebagai penggerak turbin synthesy gas

compressor (51-103-J) pada keadaan normal steam ini dihasilkan pada steam

drum dengan rate 244.000 kg/jam.

b. Middle Pressure Steam (SH)

Steam ini mempunyai tekanan 38,3 kg/cm2G dan temperatur 321oC, steam ini

digunakan untuk menggerakkan semua turbin (kecuali turbin tekanan tinggi),

sebagai steam proses ring yang terdapat pada stock primary reformer.

c. Law Pressure Steam (SL)

Steam ini terutama digunakan sebagai steam reboiler pada CO2 stripper dan

ammonia rectifier, sebagai steam ejektor steam ini mempunyai tekanan 3,5

kg/cm2G dan temperatur 224oC. Kondensat yang terbentuk dikembalikan ke

refrigerant, sedangkan inert dikirim ke unit recovery. Kondensat yang

dikembalikan ke refrigerant resevoir menghasilkan produk ammonia yang dapat

dibagi dua jenis yaitu :

17

- Cold product: product ini bersuhu 33oC disimpan dalam ammonia storage.

Sebagai cadangan apabila pabrik dalam keadaan kritis.

- Hot product: product ini bersuhu 30oC dikirim ke pabrik urea.

2.2.7 Unit Ammonia Recovery

Purge gas dari (51-107-F) dan (51-126-C) yang telah dipisahkan dari

ammonia cair oleh chiller dan flash gas dari flash drum digabung dan dimasukkan ke

unit ammonia recovery. Campuran purge gas yang mengandung ammonia

dilewatkan menara absorber dan dikontakkan dengan air secara berlawanan arah,

antara gas-gas dengan sirkulasi air pada saat itulah ammonia dalam purge gas

diabsopsi oleh air gas yang telah diabsopsi digunakan sebagai bahan bakar.

Air yang keluar dari bagian bawah, menara rektifikasi didinginkan, lalu

dikembalikan ke bagian atas absorber untuk digunakan kembali.

Sementara ammonia yang telah terpisahkan dikondensasikan oleh kondenser,

kondenser ini terletak dibagian atas menara rektifikasi sebagai ammonia yang telah

terkondensasi dicampur dengan ammonia cair pada sistem refrigerasi tingkat

pertama, untuk diproses kembali.

2.2.8 Unit Hydrogen Recovery

Unit Hydrogen Recovery merupakan unit tambahan di unit ammonia,

sehingga dengan adanya unit ini diharapkan akan menaikkan nilai tambah dari gas

buang di unit ammonia yang selama ini dimanfaatkan sebagai gas bakar.

Prinsip kerja HRU adalah pemisahan gas H2 melalui membrene dari campuran

gas buang untuk selanjutnya digunakan kembali pada pembuatan ammonia dan

sisanya dipakai sebagai bahan bakar, sebagai umpan HRU adalah purge gas dari (51-

10-8 F).

Gas H2 dan N2 merupakan komponen dari purge gas yang sangat diperlukan

untuk pembuatan ammonia, purge gas masuk HRU pada temperatur -23o C. Flow

rate 11.459 NM3/hr dan tekanan 140 kg/cm2G (design) untuk menghindari

pembekuan di scrubber.

Purge gas yang berasal dari 51-108-F mengandung sekitar 2,1% ammonia.

Sebelum masuk ke prism separator NH3 tersebut dipisahkan di scrubber untuk

18

mengurangi konsentrasi sampai kurang dari 50 ppm, dimana konsentrasi ammonia

yang tinggi dan merusak fiber dan seals prism separator.

Temperatur optimum purge gas yang diumpankan ke scrubber adalah -10oC

sampai dengan -5oC. Temperatur di atas 0oC akan menyebabkan konsentrasi

ammonia di dalam gas pada bagian atas scrubber naik ke tingkat yang lebih besar

dari 50 ppm.

Purge gas ammonia yang keluar dari scrubber adalah jenuh air dan dimasukkan

ke feed heater, dimana temperatur dinaikkan 5 oC di atas dew point ke 35 oC, karena

cairan bisa terkondensi di fiber prism separator dan akan mengakibatkan

berkurangnya kemampuan recovery. Purge gas dari scrubber lewat feed heater

masuk ke prism separator tahap pertama.

Gas diumpankan ke sisi shell prism separator hydrogen didifusi di fiber

dengan menjaga perbedaan tekanan antara sisi shell dan sisi pori Fiber. Hasil aliran

produk pada sisi pori fiber yang kaya hydrogen disebut permeate (rembesan) dan

aliran yang kaya inert pada sisi shell disebut non permeate. Aliran permeate yang

kaya hydrogen dikembalikan ke ammonia plant sintesy gas compresor high case

suction yang bertekanan sekitar 70 kg/cm2G. Aliran non permeate dari separator

tingkat pertama diumpankan ke separator tingkat dua yang terdiri dari lima prism

separator.Aliran permeate dari separator tingkat dua dikembalikan ke amonia plant

sinthesy gas compresor low case suction.

2.3 Unit Urea

Didalam pabrik urea ini akan diproses ammonia dan carbon dioksida yang

dihasilkan oleh pabrik ammonia menjadi urea. Pabrik ini didesain untuk

memproduksi 1725 ton / hari urea.

Proses yang dipakai adalah proses Mitsui Toatsu Total Recycle C Improved.

Proses ini dipilih karena mempunyai beberapa kemudahan dan keuntungan antara

lain:

- Murah ongkos pembuangannya

- Mudah untuk mengoperasikannya

- Memberi hasil produk yang tinggi

19

Garis besar pabrik urea terdiri dari 4 unit yaitu :

2.3.1 Unit Sintesa

Gas CO2 dari pabrik ammonia dikirim ke suction booster compressor (52-

GB-101), gas CO2 ini ditekan dari 0,7 kg/cm2G menjadi 30 kg/cm2G, kemudian

ditekan lagi menjadi 250 kg/cm2G pada CO2 compressor (52-GB-102A/B). Setelah

mencapai tekanan operasi (250 kg/cm2G) dikirim ke reaktor urea (52-DC-101).

Liquid ammonia juga dikirim ke reaktor urea setelah melewati ammonia reservoir

(52-FA-401). Disini ammonia bercampur dengan ammonia dari ammonia

condenser (52-EA-404) dari proses recovery sistem.

Ammonia dari ammonia reservoir (52-FA-401) dipompa dengan ammonia

booster pump (52-GA-404) untuk menaikkan tekanan dari 17 kg/cm2G menjadi 24

kg/cm2G, kemudian dipompa lagi sampai tekanan mencapai 250 kg/cm2G, dengan

menggunakan pompa ammonia (52-GA-101 A/B).

Sebelum dimasukkan ke reaktor urea (52-DC-101), ammonia tersebut

dilewatkan preheater (52-EA-101, 52-EA-102), guna dipanaskan sampai temperatur

200oC dengan memakai hot water dan steam condensate sebagai media pemanas.

Di samping CO2 dan NH3, ke dalam reaktor juga dimasukkan juga recycle

carbamat dari high pressure absorber (52-EA-101).

Reaksi yang terjadi dalam reaktor adalah:

2NH3 + CO2 NH2COONH4 + Q (1)

NH2COONH4 NH2CONH2 + H2O - Q (2)

Selama proses sintesa, selain reaksi di atas juga terjadi reaksi samping, yaitu

terbentuknya biuret dari urea. Reaksi :

2NH2CONH2 NH2CONHCONH2 + NH3

Reaksi tersebut di atas adalah reaksi reversible, variabel utama yang

mempengaruhi reaksi adalah temperatur, tekanan, komposisi feed dan waktu reaksi.

Konversi ammonia karbamat menjadi urea berlangsung pada fase cair,

sehingga dibutuhkan temperatur dan tekanan tinggi. Temperatur dan tekanan tinggi

menambah konversi pembentukan urea, kalau temperatur rendah menyebabkan

konversi ammonia karbamat menjadi urea berkurang. Kondisi reaksi yang optimum

pada temperatur 200oC dan tekanan 250 kg/cm2G. Karena sifat-sifat korosif dari zat-

20

zat pereaksi dan produk di dalam reaktor maka pada permukaan yang mengalami

kontak dengan campuran reaksi. Reaktor dilapisi dengan titanium, penambahan

sedikit oksigen bertujuan untuk melindungi reaktor sehingga diperoleh daya tahan

yang lebih lama. Karena reaksi total pembuatan urea bersifat eksotermis, maka

temperatur reaktor harus dikontrol benar.

Pengontrolan temperatur dapat diatur dengan:

- Mengatur kelebihan ammonia yang akan masuk reaktor.

- Mengatur jumlah larutan recycle yang akan masuk reaktor.

- Memanaskan ammonia yang akan masuk reaktor.

2.3.2 Unit Purifikasi

Produk dari hasil reaksi sintesa terdiri dari urea, biuret, air, ammonia

karbamat dan ammonia berlebih. Proses selanjutnya diperlukan untuk memisahkan

urea dan produk reaksi yang lain untuk memisahkannya dengan menurunkan tekanan

sehingga ammonia karbamat terurai menjadi gas-gas ammonia dan CO2.

a. Reaksi Dekomposisi Amonium Carmbamat

NH2COONH4 2NH3 + CO2

Reaksi berlangsung pada temperatur 151oC – 165oC. Pengurangan tekanan

akan menaikkan temperatur sehingga akan memperbesar konversi. Selama

dikomposisi reaksi, hidrolisa urea merupakan faktor penting yang harus

diperhatikan, karena hidrolisa menyebabkan berkurangnya urea yang dikehendaki

sebagai produk.

b. Reaksi Hidrolisa Udara

NH2CONH2 + H2O CO2 + 2NH3

Hidrolisa mudah terjadi pada suhu tinggi, tekanan rendah dan residence time

yang lama. Pembentukan biuret adalah faktor lain yang harus diperhatikan baik

dalam proses dekomposisi, maupun dalam proses berikutnya.

c. Reaksi Pembentukan Biuret

2NH2CONH2 NH2CONHCONH2 + NH3

Reaksi ini bersifat reversible dan berlangsung pada temperatur di atas 90oC,

dan tekanan parsial ammonia yang rendah. Pembentukan biuret dapat ditekan dengan

21

adanya kelebihan ammonia. Jumlah biuret yang terbentuk juga dipengaruhi oleh

residence time yang lama. Dekomposisi berlangsung pada saat larutan keluar dari top

reaktor urea (52-DC-101) dengan temperatur 126oC melalui kerangan ekspansi yang

disebut let down valve, pada saat tersebut sebagian besar karbamat akan terurai

menjadi ammonia dan CO2 yang disebabkan turunnya tekanan sebesar 17 kg/cm2G.

Ammonia dan ammonium carbamat yang tersisa selanjutnya dipisahkan dari

larutan dalam dekomposer tahap II yaitu low pressure dekomposer (52-DA-202).

Untuk LPD beroperasi dengan tekanan 2,5 kg/cm2G dan temperatur 235oC,

sedangkan untuk gas separator terdiri dari 2 bagian yaitu: bagian atas dioperasikan

pada temperatur 107oC, dengan tekanan 0,3 kg/cm2G dan bagian bawah dioperasikan

pada 92oC dan tekanan atmosfir.

2.3.3 Unit Recovery

Campuran gas yang berupa ammonia, carbon dioksida serta sedikit uap air

yang dihasilkan dari pemisahan urea yang terbentuk di dalam reaktor pada seksi

dekomposisi dikembalikan sebagai gas, larutan atau slurry untuk selanjutnya

digunakan sebagai umpan reaktor urea adalah tidak ekonomis untuk membuang gas-

gas tersebut ke udara luar atau memasukkannya ketempat pembuangan, di samping

akan menyebabkan pencemaran lingkungan. Di dalam seksi recovery gas-gas

tersebut diserap dengan larutan urea. Larutan urea yang dipergunakan di sini

diperoleh sebagai cairan induk dari seksi kristalisasi dan pembutiran.

Gas-gas ammonia dan CO2 yang diserap bergabung kembali menjadi

ammonium carbamat. Larutan yang diperoleh dikirim kembali ke reaktor sebagai

recycle solution sebagian ammonia cair dan dimanfaatkan kembali sebagai bahan

baku, agar sebanyak mungkin gas diperoleh kembali di dalam seksi ini, maka

penyerapan dilakukan dalam beberapa tahap. Gas yang keluar dari HPA diserap

berturut-turut di dalam high pressure absorber cooler dan high pressure absorber.

Gas yang keluar dari high pressure absorber sebagian besar terdiri atas

ammonia dan dicairkan kembali di dalam ammonia condenser dan diperoleh

ammonia cair. Sedangkan sisa gas yang belum cair diserap di dalam ammonia

recovery absorber dengan air.

22

Gas yang keluar dari low pressure dekomposer diserap berturut-turut didalam

low pressure absorber dan off gas absorber, sehingga gas yang keluar dari low

pressure absorber hanya mengandung sedikit gas pereaksi. Gas tersebut dicampur

dengan udara dan dikirim ke gas separator untuk membantu menghalau gas dari

larutan urea.

Gas dari gas separator dipisahkan menjadi ammonia, karbamat cair dan gas

sisadi dalam off gas condenser. Gas tersebut diserap di dalam off gas absorber

bersama-sama dengan gas yang berasal dari low pressure absorber dengan

menggunakan cairan dari off gas absorber.

Cairan ini sebagian dikirim ke low pressure absorber sebagai cairan induk

penyerap gas berturut-turut di dalam low pressure absorber dan high pressure

absorber dan menghasilkan larutan karbamat yang dipakai sebagai recycel solution.

2.3.4 Unit Kristalisasi dan Prilling

Larutan urea dari gas separator (52-DA-203) dengan konsentrasi 70 – 75%

dikirim ke crystalizer (52-FA-201) dengan pompa urea (52-GA-205), di sini urea

divakumkan untuk mengurangi kandungan air yang ada dalam larutan urea. Kristal-

kristal yang terbentuk dalam vakum crystalizer dikirim ke centrifuge (52-GF-201)

untuk dipisahkan dari mother liquor, kemudian dikeringkan melalui dryer (52-FE-

301) sampai kadar airnya 0,3% dengan menggunakan udara panas.

Kristal-kristal urea kering dikirim ke atas prilling tower (52-IA-301) dengan

pneumatic conveyer melalui fluidizing dryer (52-FF-301) di situ kristal dilelehkan di

dalam melter (52-EA-301), dan lelehan tersebut turun ke head tank (52-FA-301),

melalui distributor (52-PF-301) dan spraying nozzle granulator di dalam prilling

tower dan di bawahnya dihembus dengan udara sebagai media pendingin sehingga

dihasilkan butiran urea.

Urea keluar dari bagian bawah prilling tower (fluidizing cooler) diayak

melalui tromel (52-FD-303) untuk dipisahkan over sizenya dan yang memenuhi

spesifikasi selanjutnya dikirim ke gudang (bulk storage) dengan menggunakan belt

conveyer. Butiran urea yang over size dilarutkan di dalam disolving tank, selanjutnya

dikirim ke crystalizer dan sebagian lagi dikirim ke recovery.

23

Debu urea dan udara bersih yang tidak terserap dibuang ke atmosfir melalui

urethane foam filter. Butiran urea yang dihasilkan berkadar air yang relatif rendah

yaitu 0,3% berat maximum.

Urea yang dihasilkan harus memenuhi spesifikasi sebagai berikut:

- Kadar nitrogen 46 % berat minimum

- Kadar air 0,3 % berat maksimum

- Kadar biuret 0,5 % Berat maksimum

- Kadar besi 0,1 ppm maksimum

- Ammonia bebas 150 ppm maksimum

- Abu 15 ppm maksimum

- Fe (Iron) 1,0 ppm maksimum

2.4 Fasilitas Off Site dan Laboratorium

Yang termasuk fasilitas off site di sini antara lain meliputi gudang urea bulk,

unit pengantongan cooling water sistem, pelabuhan, pengolahan limbah dan

sebagainya.

Pada kerja praktek ini tidak semua fasilitas off site diamati, yang dirasa perlu

untuk diamati hanyalah bagging unit dan gudang urea bulk. Adapun hasil

pengamatan tersebut tertuang dalam sub-sub berikut:

2.4.1 Bagging Unit dan Gudang Urea Bulk

Urea prill yang telah dihasilkan harus dijaga dengan baik agar tidak terjadi

kerusakan pada urea prill tersebut, yang pada akhirnya dapat menurunkan kualitas

produk sangat potensial terjadi pada saat transportasi, pada saat pengantongan atau

pada saat penyimpanan. Hal-hal yang merugikan itu antara lain :

Urea prill akibat transportasi, masuk air dalam urea prill, dan lain-lain. Urea prill

yang berasal dari prilling tower diangkut dengan belt conveyor ke splitter. Belt

conveyer ini mempunyai kemampuan angkut 72 ton/jam. Dari splitter sebagian urea

prill dialirkan ke gudang penyimpanan sedangkan sebagian lagi dikirim ke splitter

pada bagian pengantongan (bagging).

Pada gudang penyimpanan tumpukan urea prill diatur dengan menggunakan

tripper, sehingga tumpukan urea prill dalam gudang merata. Didalam gudang

24

terdapat portal scrubber yang dilengkapi pengatur kecepatan. Alat ini berfungsi

untuk mengeruk dan memindahkan urea prill ke belt conveyer, untuk seterusnya

dikirimkan ke spilter. Spilter membagi urea prill tersebut menjadi dua bagian,

sebagian dikapalkan sedangkan sebagian lagi dikirim ke bagging.

Pada belt conveyer, yang mengirim urea prill ke kapal dipasang alat

pengukur flow rate. Agar urea prill yang disimpan dalam gudang terjaga kelembaban

dan kekerasannya, maka kelembaban harus dijaga antara 65 – 70% dan suhu gudang

harus 5 – 10oC di atas suhu lingkungan kondisi seperti ini diatur dengan memakai

aliran steam yang dialirkan ke dalam gudang.

Pada bagging, urea prill dibagi oleh splitter ke dalam dua buah hopper. Pada

alat ini terdapat weight total counter untuk mengukur berat urea yang dikantongkan

pada setiap kantong. Hooper ini berfungsi untuk memasukkan urea ke dalam

kantong dan kemudian menjahit kantong tersebut. Alat ini bekerja semi-otomatis.

Alat ini dapat menghasilkan 720 kantong urea/hari dengan kapasitas 50 kg urea pada

tiap kantongnya. Kantong-kantong urea tersebut lalu dipak dengan bantuan

palletizer.Untuk mengatasi debu-debu yang banyak timbul pada saat penyimpanan

dan pengantongan maka digunakan bag filter. Debu-debu yang timbul diserap oleh

alat ini, kemudian diproses lebih lanjut sehingga udara yang dibuang ke atmosfir

telah bersih dari debu.

2.4.2 Laboratorium

Laboratorium pada PT. Pupuk Iskandar Muda (Persero) berfungsi untuk

menunjang kelancaran operasi pabrik.

Tugas-tugas bagian laboratorium itu antara lain:

- Mengadakan penelitian dan pengujian terhadap bahan baku, bahan setengah jadi,

dan produk akhir.

- Mengadakan pengujian secara rutin terhadap sampel dari unit utilitas, unit

ammonia, dan unit urea.

- Mengadakan extra-chek terhadap sampel yang tidak dalam kondisi normal.

- Mengadakan penelitian terhadap limbah pabrik secara berkala dan meneliti

dampaknya terhadap lingkungan.

25

- Mengadakan penelitian terhadap kualitas bahan pendukung produk dalam rangka

peningkatan efisiensi.

Berdasarkan fungsinya, laboratorium di PT. Pupuk Iskandar Muda (Persero)

terbagi atas :

A. Laboratorium Pusat

Tugasnya antara lain:

- Mengadakan extra–chek terhadap sampel yang berasal dari dalam dan luar

pabrik.

- Membuat larutan standar.

- Meneliti air buangan.

- Meneliti kemurnian bahan-bahan kimia.

- Meneliti kualitas produk dari unit utilitas, unit ammonia dan unit urea.

Peralatan yang dimiliki antara lain:

- Atomic Absorbance Spectrophotometer (AAS), berfungsi untuk menganalisa

logam yang kadarnya kecil.

- Gas Chromatograph, berfungsi untuk menganalisa gas dan cairan

- Spectrophotometer, berfungsi untuk menganalisa komponen sampel

- pH meter, berfungsi untuk mengukur pH sampel

- Jar test, berfungsi untuk menentukan dosis bahan kimia yang optimal pada

pengolahan air. Selain itu terdapat oven, furnace, water-batch dan perangkat

titrasi.

B. Laboratorium Utilitas

Laboratorium ini khusus membantu proses pada unit utilitas, penganalisa

sampel dilakukan secara rutin empat jam sekali.

a. Raw meter

b. Filter water

c. Portable water

d. Polish water

e. Boiler feed water

f. Condensate water

26

Peralatan yang dipakai antara lain:

- Spectrophoto meter

- pH meter

- Conductivity meter

- Hot plate

- Water batch

- Perangkat titrasi.

C. Laboratorium Ammonia dan Urea

Berfungsi untuk menunjang operasi pada unit ammonia dan unit urea.

Peralatan yang dipakai antara lain:

- Gas chromatograph

- Spectrophotometer

- Conductivitymeter

- pHmeter

- Orschat

Untuk menganalisa gas CO2 dan H2.

- Karl fischer moisture meter, berfungsi untuk mengukur kadar air

- Rotan sieve shacer, berfungsi untuk mengukur persentase urea.

Parameter yang dianalisa antara lain :

- Ammonia H2, N2, AR, CO, CO2, CH4, NH4, NH3, H2S, pH, larutan benfield, silika,

phospat, hidrazine, klorine, P. alkalinity, M. alkalinity.

- Urea

Persentasi urea, spesific gravity, pH, konduktivitas, turbidity, silika, M.alkali, ca

hard, total hard, klorine dan sebagainya.

27