BAB IIIPROSES PRODUKSI PABRIK

3.1 Manajemen Perencanaan, Pengendalian, dan Produksi3.1.1 Manajemen ProduksiManajemen produksi terdiri dari dua kata yang masing-masing kata mengandung pengertian tersendiri. Manajemen adalah kegiatan atau usaha yang dilakukan untuk mencapai tujuan dengan menggunakan atau mengkoordinasikan kegiatan-kegiatan lain. Dalam pengertian tersebut, terdapat tiga unsur yang saling berhubungan yaitu adanya orang jumlahnya lebih dari satu, adanya tujuan yang ingin dicapai, dan adanya orang yang bertanggung jawab terhadap pencapaian tujuan tersebut. Produksi adalah suatu kegiatan menciptakan, menambah guna, atau melipatgandakan suatu barang atau jasa sehingga membutuhkan faktor-faktor produksi adalah bahan baku, tenaga kerja, mesin-mesin, metode atau teknologi, dan modal. Penggabungan dari kedua kata yang telah dijelaskan sebelumnya memberikan pengertian tersendiri, yaitu kegiatan untuk mengatur faktor-faktor produksi secara efektif dan efisien untuk menciptakan dan menambah kegunaan suatu produk barang, jasa, maupun ide.Fungsi utama manajemen adalah membuat keputusan untuk jangka pendek maupun jangka panjang untuk mencapai tujuan organisasi. Manajemen produksi bertujuan untuk mengatur faktor-faktor produksi sehingga proses produksi dapat berjalan dengan lancar.

3.1.1.1 Produksi dan Proses ProduksiProduksi adalah metode, cara dan tehnik yang digunakan untuk meciptakan atau menambah kegunaan suatu produk dengan mengoptimalkan sumber daya produksi (tenaga kerja, mesin, bahan baku dan dana). Berdasarkan proses untuk menghasilkan output, proses produksi dibagi menjadi dua yaitu Proses Produksi Kontinyu (Continuos Process) dan Proses Produksi Terputus (Intermitten Process/Discrete System)Karakteristik dari proses produksi kontinyu (Continuous Process) adalah sebagai berikut : Produk yang dihasilkan dalam jumlah besar Menggunakan sistem penyusunan peralatan berdasarkan urutan pengerjaan dari produk yang dihasilkan Menggunakan mesin khusus (Special Purpose Machines) Pengaruh individual operator terhadap produk yang dihasilkan sangat kecil Apabila salah satu mesin/peralatan terhenti atau rusak, maka seluruh proses produksi akan terhenti Jumlah tenaga kerja sedikit Membutuhkan ahli pemeliharaan yang sangat berpengalaman Menggunakan peralatan handling yang tetap (fixed path equipment)Karakteristik proses produksi terputus (Intermitten Process) adalah sebagai berikut : Produk yang dihasilkan dalam jumlah kecil dengan variasi yang sangat besar dan didasarkan atas pesanan (MTO) Penyusunan peralatan berdasarkan fungsi dalam proses produksi Menggunakan mesin yang bersifat umum dan dapat menghasilkan bermacam-macam produk dengan variasi yang hampir sama (General Purpose Machines) Pengaruh individual operator terhadap produk yang dihasilkan sangat besar Proses produksi tidak akan mudah terhenti Terdapat pekerjaan yang bermacam-macam Persediaan bahan baku tinggi Menggunakan peralatan handling yang fleksibel (varied path equipment)

3.1.1.2 Manajemen Produksi Departemen Produksi IStruktur organisasi pada Departemen Produksi I adalah sebagai berikut :

Gambar 3.1 Struktur Organisasi Departemen Produksi I

Berdasarkan gambar 3.1, dapat diketahui bahwa kedudukan bagian Candal Produksi merupakan staf dari Kepala Manajer Departemen Produksi I. Fungsi dari bagian Candal Produksi adalah untuk merencanakandan mengendalikan produksi. Dalam bidang perencanaanpengendalian, bagian ini bertanggung jawab menyusun alternatif rencana produksi. Dalam bidang perencanaan, bagian ini bertanggung jawab untuk memonitor jalannya proses produksi dan membermeikan saran serta usulan pengendalian kepada Kepala Departemen Manajer Produksi I.

3.1.2 Manajemen Perencanaan dan Pengendalian (Candal)Perencanaan dan pengendalian (candal) produksi adalah penentuan atau penetapan kegiatan produksi yang akan dilakukan untuk mencapai tujuan perusahaan dan pengendalian kegiatan pelaksanaan proses dan hasil produksi. Candal produksi merupakan bagian penting dalam kegiatan produksi untuk mencapai tujuan perusahaan. Candal produksi mengkoordinasi bagian bagian yang terkait dalam pelaksanaan proses produksi, mulai dari suplai bahan baku, suplai energi, kapasitas alat alat proses, kestabilan kualitas produk, sampai tingkat biaya produksi. Secara umum, maksud dan tujuan kegiatan candal adalah agar perusahaan dapat mengusahakan hal hal sebagai berikut :1. Berproduksi pada tingkat efisiensi dan efektivitas tinggi.2. Menggunakan sumber daya yang ada seoptimal mungkin.3. Menguasai pasar yang luas dengan cara berproduksi dengan biaya yang rendah sehingga produk berharga jual rendah dan mampu bersaing dengan competitor serta menjual produk dalam jumlah banyak sehingga memperkecil biaya produksi dan perusahaan bisa memperluas pangsa pasar.4. Memperluas lapangan kerja sesuai dengan perkembangan dan kemajuan perusahaan.5. Memperoleh keuntungan yang cukup besar bagi pengembangan dan kemajuan perusahaan.Tugas dari kegiatan candal produksi di PT Petrokimia Gresik diantaranya :1. Memonitor pelaksanaan rencana produksi dan mengendalikannya bila terjadi penyimpangan (membuat laporan produksi dan kinerjanya).2. Mengestimasi dan merencanakan jumlah produksi serta kebutuhannya sebagai fungsi waktu.3. Memonitor persediaan bahan baku dan penolong untuk kebutuhan produksi serta meminta proses pembeliannya.4. Merencanakan dan melakukan program evaluasi produksi dengan dasar- dasar statistik.Diagram kegiatan Candal Produksi di PT Petrokimia Gresik ditunjukkan pada gambar 3.2.

Gambar 3.2. Diagram Kegiatan Candal Produksi I (Candal Dep. Prod. I, 2015)

3.1.2.1 Perencanaan ProduksiPerencanaan produksi adalah perencanaan dan pengorganisasian bahan baku, mesin, peralatan, tenaga kerja, modal, dan lain lain untuk melaksanakan kegiatan produksi pada periode tertentu di masa yang akan datang. Tujuan dari perencanaan produksi adalah :1. Mencapai tingkat produksi yang diinginkan.2. Mengusahakan agar perusahaan dapat beroperasi pada tingkat efisiensi tertentu.3. Mengoptimalkan penggunaan fasilitas yang ada di perusahaan.4. Mempertahankan dan mengusahakan agar kesempatan kerja yang ada tetap pada tingkatnya dan berkembang.Dalam membuat perencanaan produksi, terdapat hal hal yang harus diperhatikan agar perencanaan dapat berjalan dengan baik, yaitu :1. Masalah internal, yaitu masalah yang berasal dari dalam perusahaan (masih dalam kekuasaan pemimpin perusahaan). Contohnya : mesin yang digunakan, buruh yang dikaryakan, bahan yang diperlukan, dan lain lain. Pada dasarnya kemampuan pabrik ditentukan oleh beberapa faktor yang biasa disebut sebagai 5M, yaitu :i) Man (manusia), yaitu masalah yang berkaitan dengan ketrampilan tenaga kerja. Pada saat pengembangan pabrik, ketrampilan kerja perlu mendapatkan perhatian untuk menghindari kendala-kendala yang mungkin timbul karena adanya kesalahan operasi, kesalahan perbaikan alat, keterlambatan start-up, keterlambatan perbaikan, dan lain-lain. kurang terampilnya tenaga kerja akan dapat menimbulkan kendala-kendala tersebut. Hambatan tersebut akan berpengaruh pada jumlah hari operasi ii) Materials (material), yaitu tingkat kualitas dan kuantitas yang harus ditangani oleh Departemen Pengadaaniii) Method (metode)iv) Machine (mesin). Hal-hal yang akan mempengaruhi kemampuan produksi adalah jam kerja mesin efektif (umur mesin, kualitas mesin) dan kapasitas mesin (adanya penyimpangan pada suatu alat seperti bocornya HE, penyumbatan katalispenurunan kemampuan katalis, dll)v) Money (modal)2. Masalah eksternal, yaitu masalah yang berasal dari luar perusahaan (diluar kekuasaan pemimpin perusahaan). Contohnya : inflasi, deflasi, keadaan politik, dan lain lain. Untuk merencanakan jumlah produksi, bagian perencanaan harus mempertimbangkan seberapa banyak kebutuhan pasar (konsumen). Informasi yang digunakan untuk mengetahui banyaknya kebutuhan pasar yang diperoleh pada bagian pemasaran. Dari informasi yang diperoleh tersebut, bagian candal produksi bertugas untuk menggabungkan data data dari kondisi pasar untuk menyusun rencana produksi. Ada dua hal yang mungkin terjadi dalam penyusunan rencana produksi ini, yaitu :i) Kebutuhan pasar lebih besar dari kapasitas produksiApabila kebutuhan pasar lebih besar dari kapasitas produksi, maka langkah yang diambil oleh bagian candal adalah melakukan upaya pemaksimalan produksi atau melakukan peningkatan kapasitas produksi.ii) Kebutuhan pasar lebih kecil dari kapasitas produksiApabila kebutuhan pasar lebih kecil dari kapasitas produksi, maka langkah yang diambil oleh bagian candal adalah melakukan rapat dengan bagian bagian yang terkait (misalnya bagian pemasaran, akuntan, bagian gudang) untuk mengambil langkah langkah yang perlu dilakukan sehingga hasil produksi tetap dapat terserap pasar dan rencana produksi yang dibuat tetap dapat menghasilkan keuntungan bagi pabrik. Langkah umum yang biasa diambil bila terjadi kondisi seperti ini adalah penurunan production rate dari pabrik.Dalam bebrapa kasus diatas, perlu diadakan rapat koordinasi antara pihak-pihak yang bersangkutan seperti Departemen Pemasaran, Biro Departemen Akuntansi, dan lain-lain untuk mendapatkan rencana produksi yang maksimal,Berdasarkan waktu perencanaan produksinya, perencanaan produksi dibagi menjadi 2 jenis yaitu perencanaan produksi jangka panjang dan perencanaan produksi jangka pendek. Perencanaan produksi jangka pendek adalah penentuan kegiatan produksi yang direncanakan untuk jangka waktu 1 tahun atau kurang, misalnya seperti mengatur jumlah produksi tahun deoan dimana pada bulan tertentu akan dilakukan turn around, yaitu akan dilakukan pengecekan pabrik sehingga akan terjadi pemberhentian sementara pabrik. Perencanaan jangka panjang adalah penentuan kegiatan produksi yang direncanakan untuk jangka waktu 1 tahun atau lebih, biasanya adalah 5 tahun. Contohnya yaitu merencanakan ekspansi pabrik, pengembangan produk, dan pertumbuhan kapasitas peralatan.

3.1.2.2 Pengendalian ProduksiPengendalian produksi adalah kegiatan untuk mengkoordinasi aktivitas pengelolaan produksi sehingga jumlah produksi dapat dicapai sesuai rencana dengan standar mutu dan waktu yang tepat. Perencanaan produksi yang telah dibuat harus diikuti dengan tindakan pengendalian produksi. Pengendalian produksi dijalankan dengan tujuan agar kegiatan produksi dilaksanakan sesuai dengan rencana yang telah ditetapkan. Pengendalian produksi meliputi 3 unsur, yaitu :1. KualitasKualitas produk sangat penting dalam penjualan pasar. Penyimpangan kualitas dapat diketahui dari hasil monitor yang dikerjakan oleh bagian proses di lapangan dan laboratorium. Apabila penyimpangan tersebut disebabkan kesalahan operasi dan alat, biasanya dapat langsung diketahui dan selanjutnya diperbaiki oleh petugas lapangan. Namun, pada kasusu tertentu penyimpangan tidak dapat segera diketahui penyebabnya sehingga perlu diadakan pengamatan secara khusus.2. KuantitasKuantitas dalam pengendalian yaitu bagaimana memproduksi dalam jumlah yang banyak dan efisien. Penyimpangan kuantitas dipengaruhi oleh kerusakan alat alat, keterlambatan perbaikan, dan efisiensi alat yang rendah. Penyimpangan tersebut perlu diidentifikasi penyebabnya dan diadakan evaluasi yang selanjutnya dilakukan replaning atau perencanaan kembali sesuai dengan keadaan yang ada.3. WaktuPengendalian waktu sangat penting dalam pabrik pupuk, karena jika pupuk tidak dihasilkan tepat waktu dan tidak sampai ke konsumen tepat waktu maka akan terjadi kelangkaan pupuk dan naiknya harga pupuk. Dari hal tersebut, perlu dilakukan pengendalian dalam hal distribusi dan waktu produksi. Secara umum fungsi pengendalian produksi adalah :1. Membantu tercapainya operasi produksi yang efisien dalam suatu perusahaan, agar dicapai pengeluaran yang minimum, efisiensi yang optimum, serta keuntungan perusahaan maksimal.2. Membantu merencanakan prosedur pekerjaan agar tidak terlalu rumit dan lebih sederhana. Dengan demikian pekerjaan lebih mudah dilaksanakan, sehingga pekerja lebih senang untuk bekerja dan untuk menaikkan moral pekerja.3. Menjaga agar tersedia pekerjaan atau kerja yang dibutuhkan pada titik minimum, sehingga bisa dilakukan penghematan dalam penggunaan bahan baku atau penolong dan tenaga kerja. Prinsip prinsip yang digunakan dalam pengendalian produksi dalam PT Petrokimia Gresik adalah :1. Menyusun rencana yang dapat digunakan sebagai tolak ukur bagi realisasi.2. Identifikasi arah atau jenis dan jumlah penyimpangan dan memonitor kegiatan produksi.3. Mengevaluasi penyimpangan hasil kegiatan dari rencana.4. Menyusun informasi untuk mengendalikan penyimpangan dan alternative tindakan pada perencanaan berikutnya.Adapun kriteria yang digunakan dalam mengevaluasi penyimpangan adalah :1. Tercapainya tingkat produksi.2. Biaya produksi yang relative murah.3. Optimalisasi investasi dalam ketersediaan bahan baku atau penolong.4. Mencapai tingkat stabilitas kegiatan produksi.5. Fleksibel terhadap perubahan permintaan.6. Menghilangkan timbulnya biaya yang tidak perlu.

3.1.2.3 Sistem PelaporanDalam melaksanakan pengamatan proses produksi dan penyusunan informasi, bagian Candal Produksi menerbitkan laporan-laporan, yaitu :1. Pengamatan produksi harianLaporan ini berisikan : Produksi harian Produksi yang telah dicapai pada bulan berjalan dan tahun berjalan Kekurangan produksi pada bulan berjalan dan tahun berjalan untuk mencapai target Persediaan produk setengah jadi (sebagai bahan rapat pagi atau harian)2. Laporan problem operasi dan hasil rdapat harianLaporan ini berisikan masalah operasi harian yang akan digunakan untuk bahan rapat pagi (penyediannya dibantu pegawai shift). Laporan ini dilampiri notulen hasil rapat pada hari sebelumnya.3. Laporan produksi harianLaporan ini berisikan :a. Produksi : Produk - produk utama Produk - produk dasar Produk- produk samping Bahan - bahan utilitasb. Distribusi produk dasar dan produk setengah jadic. Persediaan produk dasar dan produk-produk utamad. Efisiensi pemakaian bahane. Pengamatan garansi kualitas produk4. Laporan produksi bulananLaporan ini berisikan :a. Kualitas dan kuantitas produksi yang dicapai dalam 1 bulanb. Distribusi produk dasarc. Tingkat efisiensi pemakaian bahan bakud. Jumlah pemakaian bahan baku, bahan penolong, serta bahan utilitase. Hambatan pada saat operasi, baik yang menyebabkan pabrik mati maupun yang menyebabkan pemotongan production rate.5. Laporan produksi triwula dan semesterLaporan ini merupakan rekapitulasi laporan bulanan6. Laporan tahunanLaporan ini berisikan :a. Jumlah produksi selama 1 tahunb. Performa kualitas produksi rata-ratac. Efisiensi pemakaian bahan baku dan bahan penolong utamad. Jumlah pemakaian bahan baku, bahan penolong, dan utilitas lengkap dengan distribusinyae. Produksi tertinggif. Hambatan operasi

3.2 Proses Produksi Ammonia Pabrik 1 merupakan salah satu pabrik di PT Petrokimia Gresik yang menghasilkan produk berbasis nitrogen yaitu: ammonia, pupuk urea dan pupuk ZA. Selain produk tersebut, pabrik 1 juga menghasilkan produk lain seperti CO2 cair dan dry ice. Salah satu bahan baku yang digunakan pabrik ini adalah gas alam yang diambil dari Kabupaten Sumenep di Pulau Madura.Feed gas alam yang didapatkan memiliki kandungan methana (CH4) sebesar 94 %. Kondisi operasi feed yang digunakan adalah pada suhu 15,6oC, tekanan 19,3 kg/cm2g dan kandungan sulfur 25 ppm. Kandungan sulfur harus dihilangkan menggunakan unit desulfurizer karena dapat menjadi racun bagi katalis. Kandungan gas alam dapat berbeda sesuai dengan lokasi dan pengambilannya. Pada feed PT Petrokimia Gresik terdapat kandungan sulfur yang cukup tinggi, namun pada beberapa sumber gas alam lain dapat mengandung Hg, dll yang juga dapat menjadi racun untuk katalis. Jenis gas alam yang mengandung Hg umumnya di-treatment dengan menggunakan unit selain desulfurizer.Amonia digunakan sebagai bahan utama pembuatan beberapa jenis produk seperti pupuk urea, ZA I-III, ZA II, produk pabrik II A dan B. Proses sintesa amonia juga menghasilkan produk samping CO2 yang dibutuhkan pada pembuatan pupuk urea, CO2 cair dan dry ice. Sebagian hasil produksi ammonia dijual secara langsung apabila terjadi kelebihan produksi.Proses yang digunakan pada pembuatan ammonia adalah SteamSteam Methane Reforming dari MW Kellog. Pembuatan ammonia dilakukan dengan beberapa tahap, yaitu pembuatan gas sintesa, pemurnian gas sintesa, sintesa ammonia, refrigerasi dan recovery purge gas. Blok diagram keseluruhan pembuatan ammonia pada PT Petrokimia ditunjukkan pada gambar 3.3.

Gambar 3.3. Diagram proses produksi amoniak (Dep. Prod. I, 2015)

3.2.1 Pembuatan Ggas SsintesaBahan baku yang digunakan dalam pembuatan ammonia adalah gas alam, steamsteam, dan udara. Gas alam dipasok dari PT Kangean Energy Ltd. Gas alam tersebut sebagian besar merupakan senyawa metana (CH4). Kebutuhan gas alam PT Petrokimia Gresik adalah sebesar 42,9 x 106 ft3/hari. Laju alir serta kandungan dari gas alam selalu dikontrol oleh PT Petrokimia Gresik untuk menghasilkan produk ammonia yang berkualitas baik. Selain digunakan sebagai bahan baku, gas alam juga digunakan sebagai bahan bakar untuk pembangkit steamsteam dan pemasok panas. Spesifikasi gas alam yang digunakan oleh PT Petrokimia Gresik terdapat pada tabel 3.1.

Tabel 3.1. Spesifikasi gas alam yang digunakan oleh PT Petrokimia Gresik

KandunganKomposisi (%)

Metana (CH4)85,84

Etana (C2H6)3,73

Propana (C3H8)2,11

i-Butana0,52

n-Butana0,63

>C50,58

Karbondioksida (CO2)5

Nitrogen (N2)1,59

Hidrogen sulfida (H2S)Max. 25 ppm

Sumber : Departemen Produksi I PT Petrokimia Gresik

Selain gas alam, bahan baku lain yang digunakan adalah steamsteam dan udara. SteamSteam dihasilkan oleh boiler B-1102 yang terdapat pada service unit atau unit utilitas. Udara memiliki komposisi N2 sebesar 78,08% mol, O2 sebesar 20,95% mol, Ar sebesar 0,934% mol dan sisanya sedikit CO2 dan air.Flowsheet pembuatan gas sintesa terdapat pada gambar 3.4.

Gambar 3.4. Flowsheet pembuatan gas sintesis (Dep. Prod. I, 2015)

1. Kompresi dan persiapan Feed Gas Alam dan Feed UdaraGas alam mula-mula dialirkan ke dalam feed gas Knock Out Drum dengan tekanan 17,3 kg/cm2g dan suhu 30oC untuk memisahkan fraksi berat yang masih terbawa dalam gas alam. Fraksi berat ini kemudian dialirkan menuju Process Condensate Flash Tank untuk diolah lebih lanjut. Fraksi ringan yang keluar melalui bagian atas KO Drum kemudian dipecah kembali menjadi dua aliran. Sebagian dari gas alam tersebut digunakan sebagai bahan bakar dalam Primary Reformer, sedangkan sebagian lainnya digunakan sebagai bahan baku pembentukan gas H2 di Primary Reformer dan Secondary Reformer.Gas alam yang dialirkan menuju steamsteam reformer terlebih dahulu dikompresi di dalam Feed Gas Compressor sehingga gas umpan yang keluar dari kompresor memiliki tekanan sebesar 45,7 kg/cm2g dan suhu sebesar 103 oC. Gas N2 yang dibutuhkan diambil dari udara. Udara mula-mula dilewatkan pada Air Filter untuk menghilangkan kandungan debu, kemudian dikompresi pada kompresor tiga tingkat sehingga tekanan akhirnya menjadi 40 kg/cm2g dengan suhu 104 oC. selama proses kompresi, udara didinginkan oleh Air Cooler, dimana kondensatnya dikirim ke Process Condensate.

1. DesulfurisasiDesulfurisasi adalah proses penghilangan senyawa sulfur di dalam feed gas alam. Proses ini dilakukan dengan memasukkan feed gas alam ke desulfurizer. Untuk mengoptimalkan proses desulfurisasi, maka dibutuhkan suhu yang tinggi, yaitu sekitar 400oC. Panas tersebut didapatkan dari panas yang dihasilkan oleh primary reformer. Reaktor desulfurisasi yang digunakan oleh PT Petrokimia berjumlah dua buah reaktor yang disusun secara seri. Pada kedua reaktor tersebut diisi katalis berupa katalis Co-Mo dan ZnO masing-masing sebesar 4,25 m3 dan 35,4 m3. Katalis tersebut memiliki lifetime selama dua tahun dengan dasar kandungan H2S yang masuk sebesar 12,5 ppm. Senyawa Sulfur dalam gas alam dibagi menjadi dua jenis, yaitu senyawa reaktif dan senyawa non-reaktif. Senyawa sulfur reaktif (H2S) dapat langsung dihilangkan oleh katalis ZnO, sedangkan senyawa sulfur non-reaktif/organik harus diubah menjadi H2S oleh katalis Co-Mo. Oleh karena itu, jumlah katalis ZnO lebih banyak daripada Co-Mo karena senyawa H2S yang terbentuk lebih banyak pula. Setelah keluar dari desulfurizer, kandungan sulfur di dalam gas alam dapat berkurang dari 12,5 ppm menjadi 0,01 ppm sedangkan kandungan lainnya relatif tetap. Desulfurizer mengubah sulfur pada gas alam berdasar reaksi berikut:S + H2 H2SReaksi tersebut berlangsung dalam dua unit reaktor pada tekanan 44,3 kg/cm2 dan suhu 399oCReaksi yang terjadi pada katalis Co-Mo adalah :CH3HS + H2 CH4 + H2S + panas C4H4S + 4H2 n-CH4H2O + H2S + panasReaksi yang terjadi pada katalis ZnO adalah :H2S + ZnO ZnS + H2O + panas

1. SteamSteam ReformingSteamSteam Reforming adalah proses untuk menghasilkan gas sintesa. Proses tersebut terjadi dalam dua tingkat reaksi katalitik, yaitu pada primary reformer (PR) dan secondary reformer (SR). Gas alam yang bebas dari sulfur selanjutnya dimasukkan dalam primary reformer atau steamsteam reformer. Proses reforming memiliki tujuan utama untuk memecah CH4 dan CO menjadi gas sintetis (H2 dan CO2). Sistem ini menggunakan dua proses untuk mereaksikan CH4 secara sempurna menjadi H2 maupun CO2 untuk digunakan di proses berikutnya. Reaksi yang terjadi adalah:CH4 + H2O CO + 3H2 (endotermis)CO + H2O CO2 + H2 (eksotermis)Proses ini menggunakan katalis nikel pada tekanan 40,6 kg/cm2 dan suhu 621 oC. SteamSteam ditambahkan ke dalam reaktor pada pipa aliran gas alam. Reaksi dalam primary reformer adalah reaksi endotermis sehingga membutuhkan panas. Primary reformer merupakan reaktor yang di dalamnya terdapat banyak tubetube untuk menukar panas dari aliran gas alam-steamsteam dengan sumber panas. Panas tersebut disuplai dari pembakaran gas alam dengan suhu mencapai 800oC. Produk gas yang keluar dari PR memiliki kandungan N2 sebesar 0,58%, CO sebesar 10,23%, H2 sebesar 65,76%, CH4 sebesar 12,17%, dan CO2 sebesar 11,26%.Beberapa variabel yang berpengaruh pada Primary Reformer (PR) adalah :1. SuhuKetika suhu gas yang keluar dari PR dinaikkan, maka kesetimbangan reaksi akan bergeser ke arah kanan sehingga menurunkan kadar CH4 dan CO2, sedangkan kadar CO dan H2 akan naik. Akan tetapi, apabila suhu diturunkan, maka akan terjadi efek sebaliknya.1. TekananTekanan dalam PR harus diatur agar tetap tinggi karena apabila tekanan diturunkan, maka reaksi akan bergeser ke arah kiri.1. Laju Alir SteamSteamJumlah steamsteam yang masuk ke PR harus cukup agar pembentukan karbon di katalis tidak terjadi. Karbon yang terbentuk pada katalis dapat menyumbat pori-pori katalis.

Produk dari primary reformer kemudian dialirkan ke secondary reformer untuk memecah CH4 yang belum bereaksi. Proses yang digunakan adalah auto-thermal reforming, yaitu mereaksikan H2 dengan udara untuk membentuk uap air. Uap air akan bereaksi dengan CH4 secara langsung membentuk gas CO2 dan H2. Zona pembakaran di dalam unit ini Secondary Reformer diperkirakan mempunyai suhu mencapai 121900oC pada bejana tekan yang dilapisi batu tahan api. Reaksi yang terjadi adalah:2H2 + O2 H2O (eksotermis)CH4 + H2O CO + 3H2CO + H2O CO2 + H2Reaksi pertama dan ketiga menghasilkan panas (eksotermis) merupakan pembentukan uap air, sedangkan reaksi kedua membutuhkan panas. Panas yang dihasilkan dari reaksi pertama digunakan reaksi kedua dan produk reaksi kedua digunakan pada reaksi ketiga. Tiga reaksi tersebut berlangsung pada reaktor packing yang menggunakan katalis nickel pada suhu operasi 1290oC dan tekanan 33 atm. Oksigen disuplai dari udara yang ditekan dengan kompresor yang mengandung inert nitrogen. Uap air akan bereaksi dengan CH4 membetuk CO, selanjutnya akan terkonversi menjadi CO2. CO harus diubah ke dalam CO2 karena dapat mengganggu kerja dari katalis. Selain itu proses ini sengaja digunakan agar dihasilkan CO2 yang berguna pada proses lainnya.Proses secondary reforming menghasilkan komposisi luaran N2 23,31%; CO 13,83%; H2 54,31%; CH4 0,33%; dan CO2 7,93%. Kandungan CO tidak diharapkan ada pada proses karena dapat mengganggu katalis sehingga ditambahkan proses shift converter yang akan mengubah semua CO menjadi CO2. Proses ini dilakukan melalui dua tahap, yaitu High Temperature Shift-Converter (HTS) dan Low Temperature Shift-Converter (LTS).

1. CO Shift ConverterReaksi pada shift-convereter sama seperti reaksi ketiga pada secondary reformer. Reaksi berlangsung secara bolak-balik dan eksotermis sehingga untuk menghasilkan konversi yang tinggi diperlukan suhu rendah. Tetapi, pada tahap awal digunakan HTS (suhu tinggi). Suhu tinggi menyebabkan reaksi bergerak ke kiri karena reaksi yang eksoterm, namun hal ini tidak berpengaruh besar karena komposisi produk dalam HTS sangat kecil. Suhu tinggi justru meningkatkan laju reaksi pembentukan CO2. Diagram proses CO Shift Converter ditunjukkan oleh gambar 3.5.

Gambar 3.5. Diagram proses pada CO Shift Converter (Dep. Prod. I, 2015)

Produk yang dihasilkan dari HTS masih mengandung gas CO. Gas ini kemudian direaksikan lebih lanjut pada unit shift-converter yang menggunakan suhu rendah atau LTS. Reaksi yang terjadi pada LTS sama dengan pada HTS, namun karena sebelumnya terjadi pembentukan CO2 maka komposisi tersebut cenderung menggeser reaksi ke arah kiri. Reaksi balik ini dapat diatasi dengan menggunakan suhu rendah. Karena reaksinya eksotermis, maka reaksi akan bergeser ke kanan. Penggabungan dua tahap ini mampu meningkatkan konversi sekaligus meningkatkan laju pembentukan CO2 karena reaksi selalu cenderung ke kanan. Pabrik pupuk lain seperti Pupuk Kaltim menggunakan tiga rangkaian seri shift-converter dengan susunan HTS-LTS-LTS. Konversi pada rangkaian ini jauh lebih tinggi karena proses konversi lebih panjang.

1.2 Pemurnian Gas Sintetis3.2.2 Pemurnian Gas Sintesa Produk yang keluar dari LTS mengandung CO2, CO, H2O, CH4, Ar, H2 dan N2, sedangkan yang dibutuhkan untuk membentuk NH3 hanyalah H2 dan N2. Oleh karena itu gas selain H2 dan N2 harus dihilangkan. Terutama gas CO dan CO2 harus dihilangkan seminimal mungkin karena gas tersebut merupakan racun bagi katalis amoniak converter.

Gas CH4 dan Ar tidak bisa dihilangkan karena merupakan gas inert, tetapi dapat dihindari akumulasinya dengan melakukan purging gas. H2O dihilangkan atau dikurangi dengan cara kondensasi kemudian dipisahkan sebagai proses kondensat, sedangkan gas CO dan CO2 dipisahkan dengan melalui proses CO2 removal dan metanasi. Diagram proses untuk pemurnian gas sintesis ditunjukkan oleh gambar 3.64.Gambar 3.65. Diagram proses pada unit CO Shift Converterpemurnian gas sintesa (Dep. Prod. I, 2015)

Gambar SEQ Gambar \* ARABIC 2. Flowsheet proses pemurnian gas sintetis.

CO2 removal pada gas sintesis utama dilakukan dengan metode absorbsi dan stripping. Proses pertama adalah absorbsi dengan menggunakan larutan Benfield. Benfield digunakan sebagai agen penyerap CO2 karena biaya operasi yang rendah dan tingginya kecepatan reaksi sehingga memerlukan panas regenerasi sedikit. Selain itu, benfield juga merupakan media scrubbing yang tidak mudah menguap, sehingga menjamin dapat ditiadakan hilangnya H2 karena sedikit sekali kemungkinan kelarutan H2 pada larutan scrubber. Absorber menggunakan jenis vessel bernama Pall ring yang bertujuan untuk mengurangi pressure drop pada saat proses absorbsi.

Larutan Benfield sebagian besar terdiri dari K2CO3 dengan konsentrasi sebesar 25-30%. Selain K2CO3, kandungan lain dalam larutan Benfield adalah dietanolamine sebanyak 3-5% untuk menaikkan jumlah penyerapan dan untuk mengatur target operasi 0,06 - 0,10% CO2 keluar dari absorber, dan inhibitor korosi berupa V2O5 sebanyak 0,5 0,6% untuk membentuk lapisan pelindung pada dinding-dinding dalam absorber sehingga proses korosinya dapat terhambat.

Jenis larutan Benfield berdasarkan kandungannya yang terdapat pada unit scrubber adalah: Lean Benfield Solution, yaitu larutan yang kandungan K2CO3 nya paling tinggi dan merupakan larutan yang sudah tergenerasi sempurna. Larutan ini miskin CO2, sehingga digunakan untuk mengabsorbsi CO2 pada kolom scrubber. Semi Lean Benfield Solution, yaitu larutan yang telah teregenerasi sebagian dan masih mengandung sedikit kalium bikarbonat (KHCO3). Larutan ini diperoleh dari CO2 stripper melalui flash tank dan dipergunakan untuk menyerapan sebagian besar CO2 di CO2 absorber. Rich Benfield Solution, yaitu larutan yang kaya CO2 karena telah menyerap kandungan CO2 pada gas sintesis di kolom scrubber. Larutan benfield ini memiliki kandungan KHCO3 yang tinggi dan kemudian akan diregenerasi kembali di CO2 stripper.Larutan Benfield tersebut akan menangkap kandungan CO2 dalam gas dengan reaksi berikut:K2CO3 + H2O + CO2 2KHCO3 Larutan Benfield akan dikontakkan dengan gas secara counter current, dimana larutan akan dialirkan dari atas absorber, sedangkan gasnya akan dimasukkan melalui bagian bawah absorber. Gas yang telah bebas dari CO2 kemudian dialirkan ke methanator, sedangkan larutan Benfield dialirkan ke unit stripping. Suhu operasi absorber sebesar 70oC dan tekanan operasinya sebesar 28-32 kg/cm2g. Komposisi gas yang keluar dari absorber adalah gas N2 sebanyak 25,30%; H2 sebanyak 73,59%; CH4 sebanyak 0,36%; CO sebanyak 0,3%; Ar sebanyak 0,32%; dan CO2 sebanyak 0,06%.

Pada unit stripping, larutan Benfield akan dikontakkan dengan steamsteam sehingga CO2 akan terserap ke dalam steamsteam. Tekanan dan suhu operasi pada stripping adalah sebesar 0,5-1 kg/cm2g dan 100-130 oC. Suhu pada absorber lebih rendah daripada suhu stripper karena kelarutan CO2 dalam larutan Benfield akan meningkat ketika suhu operasinya diturunkan, sehingga larutan benfield akan lebih mudah menyerap kandungan CO2. Untuk meningkatkan efisiensi larutan Benfield, diletakkan flash drum diantara stripper dan absorber yang berguna untuk lebih memurnikan larutan sehingga proses absorbsi berjalan lebih baik. Ketika larutan Benfield sudah terlalu encer atau pekat, maka akan digunakan larutan Benfield make-up yang baru.

Reaksi yang terjadi pada stripper adalah:2KHCO3 K2CO3 + CO2 + H2OSuhu operasi pada stripper adalah 126,1oC, dan tekanan operasinya sebesar 0,8 kg/cm2g. Kadar CO2 yang dihasilkan dari proses CO2 removal sebesar 98,5%. CO2 tersebut digunakan pada pembuatan pupuk urea, serta pada pabrik CO2 cair. CO2 yang dipisahkan dalam unit ini kemudian disalurkan ke beberapa unit lain untuk memproduksi produk lainnya seperti pupuk urea, CO2 cair, dan dry ice.Selain penghilangan CO2 proses pemurnian gas juga meliputi methanasi, yatu proses perubahan senyawa CO dan CO2 menjadi CH4. Kandungan CO dan CO2 tersebut harus benar-benar dihilangkan karena menjadi racun untuk katalis Nikel. Proses diagram pada methanator terdapat pada gambar 35.7.

Gambar SEQ Gambar \* ARABIC 5. Alur proses unit methanator.

Gambar 13. Alur proses unit methanator.

Gambar 3.75. Diagram proses pada unit CO Shift Convertermethanator (Dep. Prod. I, 2015)

Methanator berupa reaktor packed dengan katalis Nikel. Katalis ini memiliki volume 28,7 m3 dan pada umumnya memiliki lifetime 6-10 tahun. Reaksi berlangsung pada tekanan 32 kg/cm2g dengan suhu operasi sebesar 315 oC. Reaksi yang terjadi pada methanator adalah sebagai berikut:CO + 3H2 CH4 + H2OCO2 + 4H2 CH4 + 2H2OReaksi yang terjadi sangat bersifat eksotermis, sehingga kenaikan CO dan CO2 sedikit saja bisa menaikkan suhu dengan cepat. Setiap 1 mol CO dapat menaikkan suhu sebanyak 74 oC, dan setiap 1 mol CO2 akan menaikkan suhu sebanyak 60oC. Gas CH4 yang dihasilkan pada methanator bersifat inert terhadap katalis. Komposisi gas yang keluar dari methanator yaitu 25,65% N2, 73,23% H2, 0,8% Ar, dan CO2 dan CO maksimal 10 ppm. Suhu gas yang keluar dari methanator bersuhu 98 oC. Gas tersebut diturunkan suhunya pada Methanator Effluent Cooler 1 hingga suhunya mencapai 37 oC dan Methanator Effluent 2 hingga suhu akhirnya mencapai 10 oC. Setelah itu, gas sintesis (Syn Gas) masuk ke dalam Syn Gas Compressor Suction Drum (104-F) untuk memisahkan kondensat berupa air. Kondensat yang keluar dari bagian bawah dialirkan menuju 150-F di unit PGRU. Syn-gas yang keluar dari bagian atas 104-F dengan tekanan 31,5 kg/cm2g kemudian masuk ke Syn Gas Compressor 103-J. CO2 yang dipisahkan dalam unit ini kemudian disalurkan ke beberapa unit lain untuk memproduksi produk lainnya seperti pupuk urea, CO2 cair, dan dry ice.

3.2.3 Sintesis Gas Amoniak

1.3 Sintesa AmmoniaPembentukan ammonia amoniak berlangsung pada unit Ammonia Converter. Proses flow diagram yang menunjukkan proses sintesis ammonia dan unit refrigerasinya terdapat pada gambar 3.87.

Gambar SEQ Gambar \* ARABIC 6. Alur proses pada unit NH3 Converter dan Refrigerasi.

Gambar 24. Alur proses pada unit NH3 Converter dan Refrigerasi.

Gambar 3.85. Diagram proses pada CO Shift ConverterAlur proses pada unit NH3 (Deep. Prod. I, 2015)

Tujuan dari proses sintesa amoniakmonia adalah untuk mereaksikan gas H2 dengan N2 sehingga diperoleh produk berupa gas amoniakmonia. Syn gas yang berasal dari Syn Gas Compressor Suction Drum 104-F dialirkan menuju ke kompresor 4 tingkat 103-J. Pertama-tama, syn gas dikompresi di kompresor LP 103-J. Keluaran dari kompresor 103-J kemudian masuk ke Syn Gas Compressor Cooler 130-C untuk menurunkan suhu syn gas. Setelah itu, gas akan masuk ke Syn. Gas Comp. Separator 105-F1 yang berfungsi untuk memisahkan kondensat H2O. Syn Gas yang keluar melalui atas 105-F1 masuk lagi ke dalam kompresor LP 103-J tingkat 2 sehingga tekanannya menjadi 102 kg/cm2g dan bersuhu 115oC. Syn Gas kemudian didinginkan oleh Syn Gas Comp. 2nd Stg. Cooler (116-C) dan Syn. Gas Comp. Interstage Chiller 129-C sehingga suhunya turun menjadi 4,4 oC. Syn. Gas kemudian dimasukkan lagi ke dalam Syn. Gas Comp. Separator 105-F2 untuk memisahkan kondensat H2O nya.

Dari 129-C105-F2, aliran gas dibagi menjadi dua aliran. Aliran pertama masuk ke Molecular Sieve Dryer 109-DA/DB. , sedangkan aliran kedua masuk ke PR 101-B sebagai bahan bakar. Molecular Sieve Dryer 109-DA/DB berfungsi untuk mengikat gas H2O, CO2, dan CO yang masih terdapat dalam Syn Gas agar tidak masuk ke dalam Syn. Loop (sirkulasi dari Syn. Gas di kompresor, NH3 converter, dan Ammonia Chiller). Komposisi Syn. Gas yang keluar dari 109-D yaitu N2 24,64%; H2 74,01%; CH4 0,89%; Ar 0,43%. Syn. Gas kemudian dikompresi dalam kompresor tingkat 3 sehingga tekanannya naik menjadi 179,5 kg/cm2g dan bersuhu 42oC. Syn. Gas keluar dari kompresor 103-J bersama dengan aliran recycle syn. Gas dari Ammonia Utilized Chiller (120-C) yang masuk ke kompresor tingkat 4. Syn. Gas gabungan ini kemudian dipanaskan dalam NH3 Exchanger 121-C sehingga suhunya meningkat menjadi 232o C C.Keluar dari 121-C, gas kemudian dialirkan ke Ammonia Synthesis Converter 105-D. Reaktor ini berbentuk horizontal dan terdapat katalis Fe3O4 yang ditata menjadi 3-packed. Gas sintesis akan dikonversi menjadi amoniakmmonia dengan reaksi berikut :N2 + 3H2 2NH3Suhu operasi dari ammonia converter adalah sebesar 450-500 oC dan tekanannya sebesar 179 kg/cm2g. Berdasarkan reaksi kesetimbangan sebelumnya, didapatkan amoniakammonia dengan konversi sebesar 17%. Untuk meningkatkan konversi tersebut digunakan prinsip pada grafik konversi vs suhu pada gambar 3.97.

Gambar SEQ Gambar \* ARABIC 7. Diagram hubungan laju konversi dan suhu operasi.

Gambar 3.95. Diagram hubungan laju konversi dan suhu operasiDiagram proses pada CO Shift Converter (Dep. Prod. I, 2015)

Gambar 35. Diagram hubungan laju konversi dan suhu operasi.

Titik A merupakan titik awal dimana reaktan belum bereaksi pada suhu yang telah ditentukan, sehingga konversinya 0. Ketika suhu dinaikkan, reaktan berupa N2 dan H2 akan bereaksi membentuk NH3 hingga mencapai konversi maksimal pada titik B yang ditunjukkan oleh titik D. Konversi maksimal tersebut adalah sebesar 17%. Nominal tersebut dapat dinaikkan dengan cara menurunkan suhu reaksi. Penurunan suhu tersebut dilakukan di dalam Heat Exchanger jenis Shell and TubeTube yang terdapat di dalam Ammonia Converter. Suhu reaksi diturunkan ketika garis reaksinya belum menyentuh kurva kesetimbangan ammonia. Setelah dilakukan penurunan suhu hingga suhu tertentu, suhu reaksi dinaikkan kembali hingga mencapai titik E dengan konversi lebih tinggi yang ditunjukkan oleh titik F.

Gas produk yang mengandung NH3 keluar melalui sebuah nozzle menuju NH3 Converter Effluent/SteamSteam Generator (123-C1 dan 123-C2). Syn. Gas yang keluar dari 105-D memiliki tekanan 177,1 kg/cm2g dan suhu 458,9 oC. Syn. Gas ini kemudian dimanfaatkan untuk menghasilkan steamsteam pada NH3 Conv. Eff. / SteamSteam Generator 123C1/C2 sehingga suhu syn. Gas menjadi 232 oC. Syn. Gas juga digunakan untuk memanaskan syn. Gas umpan reaktor ammonia di 121-C sehingga suhu syn. Gas keluar menjadi 91,9 oC.

3.2.4 Refrigerasi Gas Amoniak

1.4 RefrigerasiRefrigerasi adalah proses pengembunan atau pendinginan gas ammonia sehingga terpisah dari gas sintesis dan menghasilkan produk ammonia. Sistem refrigerasi ini terdiri dari kompresor, chiller, flash drum, dan refrigerant condenser. Sistem ini beroperasi pada empat macam level suhu yang berbeda, yaitu 13,3 oC, -0,6 oC, -11,7 oC, dan -33 oC dengan tekanan 6 kg/cm2g, 3,3 kg/cm2g, 1,8 kg/cm2g, dan 0,05 kg/cm2g. Ammonia keluaran dari unit refrigerasi memiliki fase uap dan fase cair. Ammonia fase uap digunakan untuk produksi pupuk ZA I/III, sedangkan ammonia fase cair digunakan untuk produksi pupuk urea.

3.2.5 Recovery Purge Gas

1.5 Recovery Purge GasRecovery Purge Gas terdiri dari unit Hydrogen Recovery Unit (HRU) dan Purge Gas Recovery Unit (PGRU). Fungsi dari HRU adalah untuk mendapatkan kembali gas H2 dan PGRU untuk mendapatkan kembali gas NH3. Setelah NH3 dan H2 berpisah dengan gas inert lainnya (CH4, He, dan Ar), kemudian NH3 akan dialirkan kembali ke Ammonia Converter, dan H2 dapat menjadi produk gas yang dikirim ke pabrik lain. Gas inert yang telah di-recovery kemudian bergabung dengan sistem fuel gas pada primary reformer. Sistem PGRU dan HRU terdiri dari unit pemurnian H2, ammonia scrubber, dan ammonia stripper.

Proses diagram dari unit Recovery ditunjukkan pada gambar 3.108.Gambar SEQ Gambar \* ARABIC 8. Alur proses unit Purge Gas Recovery (PGRU)

Gambar 46. Alur proses unit Purge Gas Recovery (PGRU)

Gambar 3.105. Diagram proses unit recovery purge gas (Dep. Prod. I, 2015)Diagram proses pada CO Shift Converter (Dep. Prod. I, 2015)

3.3 Proses Produksi ZA I/III3.3.1 Pupuk ZA I/IIIPupuk ZA adalah pupuk kimia buatan yang bertujuan untuk memberi tambahan unsur hara seperti nitrogen dan belerang pada tanaman. ZA (Zwalzure amonium) adalah bahasa Belanda dari ammonium sulfat ((NH4)2SO4). Pupuk ini bersifat tidak higroskopis, mudah larut dalam air, senyawa kimianya stabil sehingga tahan disimpan dalam waktu yang lama, dapat dicampur dengan pupuk lain, serta memperbaiki rasa dan warna dari hasil panen. Pabrik ZA pada PT. Petrokimia Gresik memiliki kapasitas produksi sebesar 200.000 ton/tahun. Spesifikasi pupuk ammonium sulfat atau yang dikenal sebagai pupuk ZA ini adalah sebagai berikut :1. Bentuk: Kristal2. Warna: Putih (non subsidi) dan orange (subsidi)3. Berat Molekul: 132 g/mol4. Berat Jenis: 1,77 g/cm35. Kadar Nitrogen: Minimal 20,8%6. Kadar Belerang: 23,8%7. Kadar Air: Maksimal 1%8. Kadar Asam Bebas: Maksimal 0,1% (sebagai H2SO4)9. Ukuran Kristal: 68% tertinggal pada screen 3.3.2 Bahan BakuBahan baku yang digunakan untuk pembuatan pupuk ZA adalah ammonia dalam bentuk uap dan asam sulfat dalam bentuk cair. Amoniak cair disuplai dari pabrik amoniak di Pabrik I sendiri, sedangkan asam sulfat diambil dari Pabrik III. Amoniak yang diambil dari unit amoniak masih dalam bentuk cair, sehingga memerlukan proses vaporisasi lebih lanjut dengan menggunakan vessel yang dilengkapi dengan coil pemanas. spesifikasi bahan baku pembuatan ZA adalah sebagai berikut :1. Asam SulfatKadar: 98,0 98,5%Suhu: 34oCTekanan: 5,0 kg/cm2g2. Gas amoniakKadar: 99,5 100%Suhu: 1%Tekanan: 3,5 5,5 kg/cm2g

3.3.3 Produksi Pupuk ZA I/IIIPT Petrokimia Gresik memiliki tiga unit produksi ZA, yaitu I, II dan III. Proses pada ZA I dan III berada pada Pabrik 1 dengan proses yang sama sedangkan ZA II berada di Pabrik 3 dengan proses yang berbeda. Perbedaan pada kedua proses terdapat pada feed yang digunakan sehinga membutuhkan proses yang berbeda. Blok diagram dan proses pembuatan ZA ditunjukkan pada gambar 3.11a dan 3.11b.

Gambar 3.11a5. Blok diagram proses produksi ZA I/III (Dep. Prod. I, 2015)Diagram proses pada CO Shift Converter (Dep. Prod. I, 2015)

Proses pembuatan pupuk ZA dibagi lagi menjadi dua tahap besar, yaitu tahap netralisasi dan purifikasi produk. Tahap netralisasi adalah tahap reaksi antara feed yang dimasukkan ke dalam saturator seperti yang terlihat pada gambar. Feed yang digunakan untuk produksi ZA I-III untuk pertama kali adalah asam sulfat, ammonia, udara, dan air pendingin. Reaksi netralisasi bertujuan untuk mereaksikan gas amoniak dengan asam sulfat, sedangkan reaksi kristalisasi bertujuan untuk memekatkan hasil reaksi (Ammonium Sulfat) yang terbentuk. Kedua reaksi tersebut berlangsung dalam saturator R-301 ABCD. Ketika sudah terbentuk mother liquor pupuk ZA, maka feed mother liquor tersebut dikembalikan lagi ke dalam saturator untuk mempercepat reaksi. Asam sulfat yang digunakan adalah larutan dengan konsentrasi 98,98% yang diproduksi dari pabrik 3 yang disimpan dalam dua tangki penyimpan H2SO4 (TK 1401 AB). Ammonia yang digunakan adalah dalam fasa gas yang dialirkan langsung dari unit produksi ammonia di pabrik 1, namun, apabila produksi ammonia tersebut tidak mencukupi terdapat evaporator untuk menguapkan ammonia cair.

Gambar 3.11b5. Flowsheet proses produksi ZA I/III (Dep. Prod. I, 2015)Diagram proses pada CO Shift Converter (Dep. Prod. I, 2015)

Gambar 3.125. Flowsheet proses unit netralisasi pada saturator (Dep. Prod. I, 2015)Diagram proses pada CO Shift Converter (Dep. Prod. I, 2015)

P-305 AB

Proses pada ZA I-III masing-masing terdiri dari empat tangki saturator yang bekerja dengan prinsip serupa. Prinsip kerja saturator adalah mencampurkan asam sulfat, ammonia, dan mother liquor (produk saturator yang tidak mengkristal) dengan pengadukan dengan udara bertekanan. Uap amoniak masuk melalui sparger, asam sulfat masuk dari atas dan kemudian bercampur dengan mother liquor. Kedua bahan tersebut masuk ke dalam saturator secara kontinyu. Gambar 3.12a menunjukkan aliran-aliran feed, yaitu mother liquor yang dialirkan dari P-301 A, asam sulfat yang dialirkan dari tanki penyimpan asam sulfat TK-200 AB, dan uap ammonia yang dialirkan dari vaporizer E-304 AB. Tangki penyimpan ammonia cair ditunjukkan oleh alat bernomor SP-501. Berdasarkan gambar 3.12b, terdapat lima buah feed yang masuk ke dalam saturator. Aliran berwarna merah adalah aliran asam sulfat, warna biru adalah aliran kondensat, warna hijau adalah aliran uap ammonia, warna merah muda adalah aliran mother liquor, dan warna hitam adalah aliran udara pengaduk. Feed tersebut dimasukkan ke dalam reaktor dan diaduk dengan menggunakan udara pengaduk bertekanan yang dibuat di unit pada gambar 3.12c. Udara bebas pertama kali akan disaring melalui filter Fil-301 ABC untuk menghilangkan partikel-partikel padatan yang terkandung di dalam udara. Setelah itu udara akan ditekan dengan kompresor C-303 ABC hingga mencapai tekanan 1,5 kg/cm2g. Sebelum dimasukkan ke dalam saturator, udara yang telah disaring dan ditekan tersebut terlebih dulu dihilangkan kandungan minyak dan air pada D-308 dan D-310. Gas yang sudah siap untuk dialirkan kemudian ditampung dalam compressed air drum D-304.Tiap saturator dilengkapi dengan kondensor E-301 ABCD untuk mengkondensasi uap air yang terbentuk. Uap air tersebut mengandung pupuk ZA cair (mother liquor) yang harus dipisahkan lebih lanjut. Steam akan keluar melalui cerobong, sedangkan kondensat yang mengandung ZA dialirkan menuju tangki penampungan kondensat TK-301 dan kemudian akan dialirkan kembali menuju unit scrubber dust. Kondensat yang dimasukkan merupakan hasil pengembunan campuran uap air, sisa ammonia dan sebagian ZA. Konsentrasi ZA pada kondensat kurang lebih 10%. Bahan yang menguap didinginkan dengan cooling water secara counter-current. Bahan yang mengembun lalu ditampung di dalam tangki kondensat sebelum dialirkan lagi ke saturator. Produk ZA akan keluar melalui bagian bawah saturator dalam bentuk slurry. Saturator memiliki tutup atas standart dish dengan tutup bawah conicle yang bagian dalamnya terdiri dari sparger, input udara, dan baffle. Sparger merupakan alat untuk memasukkan sekaligus mencampurkan amoniak, kondensat dan mother liquor. Asam sulfat akan dicampurkan pada saluran yang berbeda karena sifatnya yang asam dan sangat reaktif. Kondisi operasi yang digunakan adalah suhu 100-120oC dengan tekanan 1 atm. Pada saat awal start-up, waktu tinggal di dalam saturator adalah selama 8-10 jam, sedangkan ketika larutan mother liquor sudah ditambahkan, waktu tinggalnya akan berkurang menjadi 4-5 jam. Saturator menghasilkan output berupa campuran mother liquor dan kristal ZA dengan konsentrasi 50%.Reaksi yang terjadi di dalam saturator adalah :NH3 + H2SO4 (NH4)2SO4 + panasSuhu pada saat terjadi reaksi adalah sebesar 105-110 oC. Tingkat keasaman pada slurry pupuk ZA harus berada pada rentang 0,2 1% berat, sedangkan konsentrasi kristal yang terbentuk memiliki rasio 45% - 50% dari keseluruhan slurry. Dari reaksi tersebut, akan didapatkan ammonium sulfat yang berfase liquid. Untuk mendeteksi kadar asam pada slurry ZA, dapat dilakukan titrasi dengan menggunakan cairan NaOH. Sampel slurry diambil dari aliran ZA yang keluar dari saturator dengan menggunakan gelas ukur. Untuk titrasi, sebagian kecil dari sampel diambil dan diletakkan ke dalam labu erlenmeyer, kemudian ditambahkan dengan metil oranye. Setelah bercampur, larutan akan menunjukkan warna merah kekuningan. Cairan NaOH diteteskan sedikit demi sedikit hingga larutan dalam erlenmeyer berubah menjadi warna kuning. Jumlah NaOH yang terpakai kemudian dicatat.Setelah proses netralisasi, proses selanjutnya adalah purifikasi produk. Rangkaian proses purifikasi tersebut terdapat pada gambar 3.13. Produk tersebut dialirkan melalui bagian bawah saturator dan akan diarahkan oleh hopper D-302 AB menuju ke sentrifugal separator M-301 AB. Sentrifugal separator berfungsi untuk memisahkan mother liquor dan kristal ZA yang terbentuk. Untuk mencegah pembentukan cake pada kristal ZA, ditambahkan bahan kimia anti caking ketika telah berada pada wet belt conveyor M-303. Anti caking dengan konsentrasi 5% ditambahkan pada ZA dengan dosis 150 ppm/ton untuk mencegah penggumpalan ZA di dalam dryer. Mother liquor yang berasal dari M-301 selanjutnya dialirkan ke tangki penampung D-301 AB dan dikembalikan ke saturator sedangkan kristal ZA akan masuk ke screw conveyor M-307 menuju ke rotary dryer M-302. Rotary dryer tersebut menggunakan sumber panas yang dihasilkan oleh heat exchanger finned tube E-302. Rotary dryer menggunakan tekanan atmosfer untuk menghilangkan kandungan air dari kristal ZA. Udara pengering dialirkan secara co-current dengan arah bahan untuk menghasilkan pengeringan maksimal dan menjaga struktur bahan agar tidak hancur. Kondisi operasi yang digunakan adalah suhu masuk 130-135oC, suhu keluar 50-60oC pada tekanan 1 atm. Pemanas yang digunakan adalah low pressure steam dengan tekanan 10 kg/cm2g dan suhu 178 180oC.

TK-303Gambar 3.135. Flowsheet finishing pada produksi ZA I/III (Dep. Prod. I, 2015)Diagram proses pada CO Shift Converter (Dep. Prod. I, 2015)

Udara yang keluar dari dryer masih mengandung debu ZA yang ikut tersedot ke blower C-302 AB. Aliran udara ini dilewatkan ke dua kali alat scrubber untuk melarutkan debu tersebut agar ZA tidak terbuang ke udara secara langsung. Scrubber melewatkan aliran udara bercampur ZA ke aliran kondensat sehingga debu ZA akan terperangkap di dalamnya dan membentuk mother liquor. Mother liquor tersebut akan ditampung di tangki pelarutan mother liquor D-307 untuk kemudian dialirkan ke dalam tangki mother liquor D-301 B. Proses ini membuat udara dapat dibuang langsung ke lingkungan melalui exhaust fan C-302.Operasi pada tangki mother liquor (D-301 AB) dan kondensor didasarkan pada hal-hal sebagai berikut : Level pada tangki larutan mother liquor dan tangki kondensat dijaga agar tetap konstan Apabila terjadi masalah kekurangan kondensat, dapat diatasi dengan penambahan air dari unit utilitas ke dalam tangki kondensat (TK-301). Aliran air pendingin di dalam kondensat dapat diatur sehingga diperoleh keseimbangan sirkulasi kondensat dalam sistem. Masing masing saturator (R-301 ABCD) dilengkapi dengan kondensor (E-301 ABCD) untuk mengondensasikan uap yang terbentuk. Uap tersebut kemudian dikembalikan ke saturator sebagai condensat return melalui pompa P-302 ABC. Condensat return ini berfungsi mengontrol konsentrasi kristal pada saturator.Produk ZA yang telah kering selanjutnya ditampung dan diangkut menggunakan bucket elevator M-306 menuju ke dry belt conveyor M-309 dan M-662 AB untuk diangkut pada bagian pengantongan atau pengemasan. Kandungan pupuk ZA yang dihasilkan adalah 20,8% Nitrogen, asam bebas 0,15%, kelembaban 1% dan Uresoft 100-200 ppm.ZA yang telah kering dan siap dikemas kemudian masuk ke unit pengantongan produk (bagging). Pupuk ZA dikemas dengan menggunakan karung goni dengan berat tiap karungnya sebesar 50 kg. pupuk kemasan tersebut kemudian dibawa ke bulk storage sebagai pupuk ZA curah.

3.3.4 Spesifikasi AlatUnit produksi ZA I/III di PT. Petrokimia Gresik mempunyai dua jenis alat, yaitu alat utama dan alat pendukung. Spesifikasi alat utama dan alat pendukungnya adalah sebagai berikut :A. Alat Utama1. Saturator (R-301 ABCD)Jumlah: 4 buahFungsi: Untuk mereaksikan uap NH3 dengan cairan H2SO4 pekat menjadi Ammonium Sulfat (ZA) Material: AISI 216 TiTipe: Conical drumMaterial handling: H2SO4 dan NH3Desain alatTekanan: 1 atm (tekanan atmosfer)Suhu: 105 - 110 oCDiameter silinder: 3420 mmTinggi silinder: 5350 mmTinggi cone: 2800 mm

2. Kondensor (E-301 ABCD)Jumlah: 4 buahFungsi: Untuk mengondensasikan steam Konstruksi Material: AISI 216 TiTube: AISI 316 Ti = 1 Length = 2994 mmShell: AISI 316 Ti in/out = 674 mm thicknessShell Cover: AISI 316 TiGasket: AsbestosKondisi Operasi:Suhu masuk (oC): 30 (Tube side), 106 (Shell side)Suhu keluar (oC): 42,3 (Tube side), 89 (Shell side)Tekanan operasi: 3,5 atmDesain:Tipe kondensor: Shell and TubeSurface per shell: 78,15 m2Surface per unit: 312,6 m2Kalori yg ditukar: 7200 kal/hTransfer: 349 kal/h m2 oCTube SideShell SideTekanan (kg/cm2g): 7.5 -Suhu (oC): 100 120Fluida:air pendingin gasLaju alir air (kg/h): 585,6 -Laju alir gas (kg/h): - 16,095Non kondensat (kg/h): - 3,732Fluida kondensat: - 13,081

3. Sentrifugal Separator (M-301 AB)Jumlah: 2 buahFungsi: Untuk memisahkan kristal dari larutannya (mother liq.) Konstruksi Material: Stainless steel 316 TiTipe: Tipe SZ 110 kraus MaffeiNo. Serial: No. 5765 66 tahun 1967Kondisi Operasi:Kapasitas: 15 MT/JKebutuhan Oli: 600 LiterViskositas Oli: 4 5 E pada 50oCSuhu Operasi Oli: 50 60oCPenggantian Oli: Setelah 100 kali operasiDesain:Tipe: SZ 110Kapasitas: 15 MT/hDriving pump motor: 37 Kwh n = 3000 rpmBerat centrifuge: 7500 kgTipe coupling: Volth Turbo Coupling Tri 422

4. Rotating Dryer (M-302)Jumlah: 1 buahFungsi: Untuk mengeringkan kristal ZAKonstruksi material: AISI 316 LKondisi Operasi:Suhu udara in (oC): 88 Suhu udara out (oC): 82Suhu ZA out (oC): 55oCKadar H2O ZA in: 1% beratKadar H2O ZA out: 0,15% beratDesain:Tipe dryer: Rotary horizontal co-currentKapasitas: 20 MT/h kristal ZA pada 70oCKapasitas min.: 20 MT/h kristal ZA pada 90oCBerat silinder min.: 17.000 kgBerat silinder maks.: 22.000 kgBerat trunion roll: 6.900 kgBeart trush roll: 800 kgPanjang dryer: 12.200 mmDiameter luar (OD): 2.438 mmDiameter dalam (ID): 2.418 mmKemiringan dryer: 3,49 %Suhu ZA in (oC): 65 70Tekanan operasi: Sedikit vakum (karena pengaruh Exhaust fan C-302)Transfer: 349 kal/h m2 oCKadar H2O ZA in: 1% beratKadar H2O ZA out: 0,15% beratPower motor: 30 HpKec. putar motor: 1.460 rpmKec. putar dryer : 3 rpm

5. Mother Liquor Tank (D-301)Jumlah: 1 buahFungsi: Untuk menampung mother liquor dari sentrifugal separator, lalu dikembalikan lagi ke saturatorKonstruksi material: AISI 316 TiFlange manhole: A 942Handling material: Mother liquorKondisi Operasi: Bekerja pada tekanan atmosferDesainTekanan: 1 atm (tekanan atmosfer)Berat kosong: 660 kgBerat + air: 5.660 kgTinggi tangki: 1.500 mmDiameter tangki: 2.100 mm6. Condensate Storage Tank (TK-301)Jumlah: 1 buahFungsi: Untuk menampung menampung kondensat dari E-301 dan dikembalikan lagi ke saturatorKonstruksi material: AISI 316 TiFlange manhole: Ag 42Handling material: Air kondensatKondisi Operasi: Tekanan: 1 atm (atmosfer)Suhu (oC): 90Desain:Tekanan: 1 atm (tekanan atmosfer)Suhu fluida: 80 oCBerat kosong: 780 kgBerat + air: 10.780 kgTinggi tangki: 2.000 mmDiameter tangki: 2.500 mm

B. Alat Pendukung1. Pompa Asam Sulfat (P-305 AB)Jumlah: 2 buahFungsi: Untuk memompa asam sulfat menuju ke tiap saturatorKonstruksi material: AISI 316 LDesain:Kapasitas: 17 m3/jamTekanan suction: 1 atmTekanan discharge: 5,43 kg/cm2gSuhu: Suhu ambien (suhu lingkungan)Spesific gravity: 1,83Total head: 50 mKec. putar: 1.450 rpmMotorPowermotor: 15 HpAmp.: 23Volt: 380Frekuensi: 50 HzCos : 0,86Kec. putar: 1.450 rpm

2. Tangki Penampung Udara Kompresi (D-304)Jumlah: 1 buahFungsi: Untuk menampung udara yang telah terkompresiKonstruksi material: Aq 42Material handling: Udara bertekananTipe alat: Tangki bertekananDesain alatSuhu udara (oC): 50Tekanan (kg/cm2g): 1,5Diameter: 1.100 mmTinggi: 2.350 mm

3. Oil Filter Drum (D-308 ABC)Jumlah: 3 buahFungsi: Untuk menghilangkan kandungan minyak dalam udaraKonstruksi material: Aq 42Material handling: Udara bertekanan Tipe alat: Tangki bertekananDesain alatSuhu udara (oC): 50Tekanan (kg/cm2g): 1,5

4. Pompa Kondensat (P-302 AB)Jumlah: 2 buahFungsi: Untuk memompa air kondensat dari TK-301 menuju ke saturatorKonstruksi material: AISI 316 LDesain:Kapasitas: 22,5 m3/jamTekanan suction: 1 atmTekanan discharge: 5,5 kg/cm2gSuhu (oC): 90Spesific gravity: 1,1Total head: 37,5 mKec. putar: 2.900 rpmMotorPowermotor: 10 HpAmp.: 15,5Volt: 380Frekuensi: 50 HzCos : 0,86Kec. putar: 2.860 rpm

5. Separator Hopper (D-302 AB)Jumlah: 2 buahFungsi: Untuk menerima dan menyalurkan slurry dari saturator menuju ke sentrifugal separator M-301 ABKonstruksi material: AISI 316 TiMaterial handling: Kristal dan mother liquor ZATipe: Mix & split hopperDesain:Panjang: 790 mmLebar: 560 atmTinggi: 365 mmSuhu operasi(oC): 105 - 110Tekanan: 1 atm

6. Pompa Mother Liquor (P-301 AB)Jumlah: 2 buahFungsi: Untuk memompa mother liquor dari tangki mother liquor menuju ke saturatorKonstruksi material: AISI 316 LDesain:Kapasitas: 42 m3/jamTekanan suction: 1 atmTekanan discharge: 37,5 kg/cm2gSuhu (oC): 100 - 110Spesific gravity: 1,34Total head: 60 mKec. putar: 1.460 rpmMotorPowermotor: 40 HpAmp.: 56,5Volt: 380Frekuensi: 50 HzCos : 0,86Kec. putar: 1.460 rpm

7. Anti Caking System (TK-303)Jumlah: 1 buahFungsi: Untuk menampung senyawa anti-caking (armoflo)Konstruksi material: Carbon steelMaterial handling: Armoflo 11 dan airTipe alat: Tangki vertikal berbentuk kerucut (cone)Desain alatSuhu operasi: AmbienTekanan operasi: AmbienDImensi tangkiDiameter: 1.000 mmTinggisilinder: 1.000 mmTinggi cone : 700 mm

8. Heater (E-302)Jumlah: 1 buahFungsi: Untuk memanaskan dryer Konstruksi Material: Tube: Carbon steelShell: 880 x 625 mmPanjang OD: 20 mmTebal dinding: 1 mmKondisi Operasi:Suhu steam in (oC): 195Tekanan steam: 10 kg/cm2gDesain:Tipe kondensor: Shell and TubeTube SideShell SideFluida: udara steamLaju alir air (kg/h): 7.600 260Berat molekul: 29 -Suhu operasi (oC): 88 230Kecepatan (m/s): - 36Pressure drop: 10 mm H2O -

9. Wet Belt Conveyor (M-303)Jumlah: 1 buahFungsi: Untuk memasukkan kristal ZA basah ke screw conveyor kemudian ke dalam dryerKonstruksi materialBelt: Karet polyesterIddlers: AISI 316Supporting frame: Carbon steelUjung belt: AISI 316Desain alatKapasitas: 34 ton/jamSuhu (oC) ZA: 90Kadar H2O ZA: 1%Kecepatan belt: 0,75 m/sLebar belt: 600 mmPanjang belt: 23.500 mm (center-to-center)Slope: 12 dengan garis horizontalPower motorPower: 10 HpAmpere: 15,7Volt : 380Frekuensi: 50 HzCos : 0,85Kec. putar: 1.430 rpm

10. Dry Belt Conveyor (M-309)Jumlah: 1 buahFungsi: Untuk memasukkan kristal ZA dari bucket elevator menuju ke conveyor M 662 AKonstruksi materialBelt: Karet polyesterIddlers: AISI 316Supporting frame: Carbon steelUjung belt: AISI 316Desain alatKapasitas: 34 ton/jamSuhu (oC) ZA: 55Kadar H2O ZA: 0,1%Kecepatan belt: 0,8 m/sLebar belt: 600 mmPanjang belt: 17.000 mm (center-to-center)Power motorPower: 7,5 HpAmpere: 11,7Volt : 380Kec. putar: 1.450 rpm

11. Product Conveyor (M-662 AB)Jumlah: 2 buahFungsi: Untuk memasukkan kristal ZA dari conveyor M-309 menuju ke pengantonganKonstruksi materialBelt: Karet polyester dan A 36Desain alatKapasitas: 34 ton/jamSuhu (oC) ZA: 55Kadar H2O ZA: 0,1%Kecepatan belt: 0,8 m/sLebar belt: 600 mmPanjang belt: 36.400 mm (center-to-center)Panjang total: 82.000 mmPower motorPower: 10 Hp / 3,87 kWAmpere: 15,7Volt : 380Kec. putar: 1.450 rpm

12. Screw Conveyor (M-307)Jumlah: 1 buahFungsi: Untuk memasukkan kristal ZA dari conveyor M-303 menuju ke dryerKonstruksi material: Stainless steel 316 LDesain alatKapasitas: 20 MT/h kristalSuhu (oC) ZA: 70 - 90Kadar H2O ZA: maks. 1%Densitas bulk: 0,7 kg/dm3Kec. putar screw: 50 mmScrew pitch: 250 mmScrew flight: 300 mmPanjang screw: 4.140 mmID: 314 mmOD: 320 mmPower motorPower: 1,3 HpAmpere: 23Frekuensi: 50 HzCos : 0,85Kec. putar: 1.450 rpm

13. Vibrate Feeder (M-308)Jumlah: 1 buahFungsi: Untuk memasukkan kristal ZA dari dryer M-302 ke bucket elevatorKonstruksi materialKontak dgn material: AISI 304Keseluruhan: AISI 316 LDesain alatKapasitas: 34 ton/jamSuhu (oC) ZA: 55 - 60Kadar H2O ZA: 0,1%Lebar: 625 mmPanjang: 1.450 mmKetebalan: 325 mmSlope: Maks. 30oPower motorPower: 1,2 Hp / 7,5 kWAmpere: 2Volt : 380Frekuensi: 50 HzKec. putar: 1.500 rpm

14. Air Compressor (C-303 AB)Jumlah: 2 buahFungsi: Untuk memampatkan udara yang akan masuk ke saturatorKonstruksi materialCasing: Cast ironRotor dan shaft: Forged steelVaries: Reinforced plascticsKondisi operasi gasTekanan suction: 1 atmTekanan discharge: normal, 1 kg/cm2gKondisi operasi cooling waterSuhu masuk (oC): 30Suhu keluar (oC): 46 (maksimal)Tekanan masuk: 5 kg/cm2gTekanan keluar: 2,5 kg/cm2gDesainTipe: Rotary compressor with sliding vanesKapasitas: 1600 Nm2/hManufaktur: M.P.R tipe 180No. sluge: 1Coupling: Direct, fleksibel EUPEX 15Comp. sharp: 735 rpmMotor driver: 735 rpmBearing: Tipe rollerMotorMotor driver: 125 HpManufaktur: CGE Tipe Volts/Phase/Cyclus 380/3/50

15. Exhaust Fan (C-305)Jumlah: 1 buahFungsi: Untuk menarik vapor dan steam dari centrifuge M-301 ABKonstruksi material: AISI 316Kondisi operasi:Tekanan suction: 100 mm H2ODiff. press. Total: 300 mm H2ODesain alatTipe: Kompresor tipe radialLaju alir: 8000 m3/hPower listrikVolt/fase/cycle: 380/3/50Manufaktur: CGETipe: C 160 L 4Encaluse : TE FCPower: 20 HpKec. putar: 1.450 rpmFan/kipasTipe dan ukuran: TL 83BHP desain: 13,5 HPDiameter impeller: 830 mmTipe coupling: EUPEX B 12Dimensi suction: 20 (aksial)Dimensi discharge: 20 (horizontal)Tipe radial bearing: roller SKFTipe thrush bearing: roller SKFLubikasi: GreaseFan and base plate: 470 kg

16. Bucket Elevator (M-306)Jumlah: 1 buahFungsi: Untuk memasukkan kristal ZA dari M-308 menuju ke conveyor M-309Konstruksi material: AISI 316 dan polyesterDesain alatKapasitas: 34 ton/jamSuhu (oC) ZA: 55Kadar H2O ZA: 0,1%Kecepatan belt: 0,8 m/sLebar belt: 525 mmPanjang belt: 19.000 mm (center-to-center)Power motorPower: 15 HpAmpere: 23Volt : 380Frekuensi: 50 HzCos : 0,85Kec. putar: 1.450 rpmVolume/bucket: 5 literJumlah bucket: 162 bucket

17. Collecting Hopper (D-306 AB)Jumlah: 1 buahFungsi: Untuk menerima kristal ZA dari bucket elevatorKonstruksi materialBahan: AISI 316 LTipe: Conical vertical drumMaterial handling: Kristal ZADesainSuhu operasi (oC): 60Diameter: 1.000 mmTinggi silinder: 500 mmTinggi cone: 500 mm

18. Dissoluting Drum (D-307)Jumlah: 1 buahFungsi: Untuk melarutkan debu ZA keluaran dari cyclone untuk kemudian dimasukkan ke dalam tangki D-301 BKonstruksi materialBahan: AISI 316 LTipe: Vertical drumMaterial handling: ZA dan airDesainKapasitas: 3.000 kg/jamSuhu operasi (oC): 100 120Tekanan: 1 atmDiameter: 1.350 mmTinggisilinder: 1.700 mm19. Dry Cyclone (D-303)Jumlah: 1 buahFungsi: Untuk memisahkan kandungan debu ZA dari dryerKonstruksi materialBahan: AISI 316 LTipe: Single cycloneMaterial handling: Debu kering dari M-302 DesainKapasitas: 16.800 kg/jamSuhu operasi (oC): 90Pressure drop: -0,24 kg/cm2Diameter: 1.420 mmTinggisilinder: 4.960 mmTinggi cone: 2.540 mm

20. Wet Cyclone (D-309)Jumlah: 1 buahFungsi: Untuk memisahkan kandungan debu ZA dari dry cycloneKonstruksi materialBahan: AISI 316 LTipe: Single cycloneMaterial handling: Debu kering dari dry cyclone DesainKapasitas: 16.800 kg/jamSuhu operasi (oC): 90Pressure drop: -0,42 kg/cm2Diameter: 1.420 mmTinggisilinder: 4.881 mmTinggi cone: 2.540 mm

21. Vaporizer (E-304)Jumlah: 1 buahFungsi: Untuk menguapkan feed NH3 cair Konstruksi materialBahan: AISI 316 Material handling: NH3 cair DesainShell/tube side: Amoniak/steamLaju alir vapor: 6.740 kg/jam (shell)Laju alir vapor: 7.515 kg/jam (tube)Suhu tube (oC): 130Tekanan shell: 3,4 kg/cm2gTekanan tube: 10 kg/cm2gPanas yg ditransfer: 2,3 x 106 kkal/jam

3.4 Proses Produksi UreaUrea merupakan salah satu jenis pupuk yang di produksi di pabrik 1 PT Petrokimia Gresik. Jenis pupuk ini memiliki rumus kimia NH2CONH2 dengan kandungan nitrogen 46% sehingga bermanfaat untuk membuat bagian tanaman lebih hijau, mempercepat pertumbuhan serta meningkatkan kandungan protein pada hasil panen.Pupuk urea memiliki karakter kimia yang higroskopis sehingga mudah larut dalam air. Komposisi yang harus dikontrol dari produk yang dihasilkan adalah kadar air (harus kurang dari 0,5 %) dan kandungan biuret (harus kurang dari 1%). Biuret merupakan proses samping reaksi pembentukan urea dan apabila digunakan di tanaman dapat menyebabkan warna kekuningan pada tanaman.Teknologi yang digunakan dalam proses produksi urea menggunakan desain dari TEC (Toyo Engineering Corporation) salah satu perusahaan asal Jepang. Proses yang digunakan adalah ACES 21 yang juga digunakan pada beberapa perusahaan pupuk lain di Indonesia seperti PT Pupuk Sriwidjaya dan PT Pupuk Iskandar Muda. Proses produksi urea menggunakan feed berupa amoniak cair dan CO2 gas. Amoniak (NH3) dan CO2 merupakan hasil dari proses produksi plant amoniak. Kedua bahan memiliki kriteria tertentu seperti yang tertera pada tabel 3.2 dan 3.3.Tabel 3.2Gambar 3.5. Kriteria bahan baku amoniak cairDiagram proses pada CO Shift Converter (Dep. Prod. I, 2015)

.Sumber : Dep. Prod. I PT Petrokimia GresikGambar 3.5. Diagram proses pada CO Shift Converter (Dep. Prod. I, 2015)

KriteriaJumlah

Kadar Amonnia (NH3)99,5 %

H2O0,5 %

Tekanan20 kg/cm2g

Temperatur19,3 oC

Tabel 3.3Gambar 3.5. Kriteria bahan baku gas CO2Diagram proses pada CO Shift Converter (Dep. Prod. I, 2015)

KriteriaJumlah

Kadar CO299 %

Kadar hidrogen (H2)0,8 %

Tekanan1 kg/cm2g

Temperatur35 oC

Sumber : Dep. Prod. I PT Petrokimia GresikGambar 3.5. Diagram proses pada CO Shift Converter (Dep. Prod. I, 2015)

Proses produksi urea termasuk proses yang sederhana dimana reaksi pembentukan urea dilakukan dengan mengontakkan ammonia cair dan CO2 secara co-current di dalam sebuah reaktor khusus. Dalam proses ini selanjutnya terjadi dua reaksi yang menghasilkan produk intermediet berupa ammonium karbamat dan urea. Luaran dari reaktor menghasilkan campuran kedua produk tersebut sehingga perlu dilakukan pemisahan agar ammonium carbamate yang belum menjadi urea dapat di-recycle. Proses ini terdapat pada proses sintesa seperti dapat dilihat pada gambar 3.14.

Gambar 3.145. Alur proses produksi urea (Dep. Prod. I, 2015)Diagram proses pada CO Shift Converter (Dep. Prod. I, 2015)

Produk urea yang dihasilkan dari proses sintesa selanjutnya dialirkan menuju ke unit purifikasi, unit konsentrasi, dan unit prilling untuk menghasilkan produk pupuk sesuai persyaratan. Unit-unit lain juga digunakan untuk memroses bahan-bahan lainnya selain urea. Proses yang lebih detail akan dijelaskan pada bagian berikut.

3.4.1 Unit Sintesa

Gambar 3.155. Alur proses pada unit sintesa (Dep. Prod. I, 2015)Diagram proses pada CO Shift Converter (Dep. Prod. I, 2015)

Unit sintesa merupakan unit terpenting pada pembuatan pupuk Urea. Fungsi utama dari unit sintesa adalah untuk mereaksikan NH3 dan CO2 agar terbentuk urea sesuai dengan yang diinginkan. Fungsi lain dari unit ini adalah untuk merecycle gas yang belum bereaksi membentuk urea. Unit sintesa terdiri dari 1 buah reaktor (DC-101), 1 buah stripper dan scrubber (DA-101 dan DA-102), serta 2 buah carbamate condenser (EA-101 dan EA-102). Alat-alat utama yang digunakan dalam unit ini antara lain: a. Reaktor (DC-101)Reaktor yang digunakan adalah reaktor yang memiliki sembilan sieve tray untuk mengontakkan larutan NH3 dengan campuran gas CO2 dan NH3. Larutan NH3 yang dimpompa lalu dipanaskan dengan heat exchanger hingga mencapai suhu 65oC lalu dimasukkan melalui bagian bawah reaktor. Larutan tersebut memenuhi reaktor hingga batas pipa overflow, lalu turun ke stripper sebagai campuran urea, carbamate, NH3, CO2, dan air.Hasil kontak antara dua aliran tersebut menghasilkan dua reaksi, yaitu reaksi pembentukan carbamate dan reaksi dehidrasi.2NH3 + CO2 NH2COONH4 (pembentukan carbamate)NH2COONH4 NH2CONH2 + H2O (dehidrasi)Kedua reaksi tersebut termasuk reaksi kesetimbangan sehingga dibutuhkan kontrol untuk mencapai konversi yang optimal, yaitu sebesar 68%. Variabel yang perlu dikontrol adalah suhu, tekanan, waktu reaksi, dan perbandingan molar antara amoniak dengan CO2. Kondisi optimum dapat dicapai dengan mempertahankan tekanan (171 kg/cm2), suhu (174-175 oC pada sisi bawah dan 184-186 oC pada bagian atas) dan rasio NH3/CO2/H2O (4/1/0,67). Tekanan tersebut dicapai dengan memompa NH3 dengan GA 101 dan GA 103 serta untuk CO2 menggunakan kompresor bertingkat GT 101. Temperatur dapat ditingkatkan dengan memanfaatkan medium pressure steam dan steam condensate. Apabila suhu terlalu tinggi, maka akan terjadi penambahan volume gas di dalam reaktor sehingga menurunkan pembentukan urea sintetis.Konversi ammonium karbamat menjadi urea dapat berlangsung pada fasa cair sehingga diperlukan tekanan tinggi untuk mengubah CO2 menjadi gas. Apabila tekanan terlalu tinggi, maka akan timbul dampak kerusakan peralatan. Sebaliknya, ketika tekanan terlalu rendah, maka prosentase pembentukan ureanya akan menurun.Untuk mencapai homogenitas rekasi diperlukan reaktan dengan konsentrasi tinggi. Di antara kedua reaktan (NH3 dan CO2), NH3 lebih mudah dipisahkan dari aliran gas daripada CO2. Untuk memisahkan NH3 dari aliran gas dapat dilakukan dengan absorpsi menggunakan air. Untuk excess reaktan digunakan excess NH3. Perbandingan NH3/CO2 desain alat adalah 4. Perbandingan ini berfungsi untuk menjaga konversi. Perbandingan rendah akan menurunkan laju pembentukan urea dan menambah beban pada stripper. Larutan urea yang terbentuk di dalam reaktor keluar melalui down pipe dan masuk ke stripper secara gravitasi dan gas yang terbentuk mengalir ke scrubberGas campuran merupakan hasil kondensasi gas dari hasil reaksi di stripper yang dilewatkan ke carbamate condensor. Gas ini mengandung 39,53% NH3; 45,45% CO2; 15,82% H2O; dan 0,2 % urea.

b. Stripper (DA-101)Alat ini berfungsi untuk memisahkan larutan karbamat yang tidak terkonversi dan memisahkan amoniak dari CO2 dan larutan urea. Produk dari reaktor masih banyak mengandung ammonia, CO2 dan karbamat sehingga diperlukan proses pemisahan untuk meningkatkan konversi pembentukan urea. Sebagian karbamat yang terbentuk pada reaktor selanjutnya dapat terurai dengan reaksi berikut: NH2COONH4 CO2 + 2NH3Reaksi ini merupakan reaksi balik dari reaksi pembentukan carbamate yang dapat terjadi dengan adanya penambahan panas (endotermis) dan stripping. Proses stripping akan menghilangkan kandungan CO2 dan NH3 dari larutan urea sehingga terjadi reaksi penguraian atau reaksi bergeser ke kanan. Pada stripper juga diinjeksikan udara yang berfungsi sebagai anti korosi pada perlatan proses. Stripper beroerasi pada suhu 175 - 177 oC (bagian bawah) dan 191,5 193 oC (bagian atas)Proses stripping juga berfungsi untuk memisahkan gas-gas yang belum bereaksi agar dapat diproses kembali dengan memanfaatkan gas CO2. Stripper memanfaatkan sistem falling film untuk melepaskan kandungan gas excess dalam larutan. Liquid distributor dan swirl digunakan agar larutan mengalir secara merata. Larutan akan mengalir perlahan ke bawah membentuk lapisan tipis di permukaan bagian dalam setiap tube (falling film) dalam stripper sehingga menghasilkan luas permukaan yang besar sehingga gas lebih mudah lepas dari larutan.Bagian luar tube mendapatkan pemanasan dari medium pressure steam. Apabila gas yang digunakan bertekanan tinggi, maka akan panas yang ditambahkan akan semakin besar. Hal ini dapat memicu terjadinya penguraian urea dan pembentukan biuret. Biuret merupakan proses samping reaksi dan apabila digunakan di tanaman dapat menyebabkan warna kekuningan pada tanaman. Namun, apabila steam bertekanan rendah akan menyebabkan efisiensi stripper berkurang akibat kebutuhan panas tidak tercukupi.Gas yang terlepas dari larutan kemudian terdesak keluar dari falling film ke bagian tengah pipa hingga menyebabkan kondisi yang jenuh. Gas tersebut diikat oleh CO2 yang dialirkan dari bawah sehingga mengalirkan keluar ke bagian atas stripper. Aliran gas yang kaya NH3 dan CO2 ini lalu dialirkan ke carbamate condenser.Larutan urea yang mengalir ke bagian bawah lalu diekspansi hingga mencapai tekanan 17,5 kg/cm2 dengan suhu 133 137 oC. Konsentrasi urea harus ditingkatkan sesuai kebutuhan sehingga diperlukan proses lanjutan yaitu di unit purifikasi dimana larutan tersebut dipanaskan dan diturunkan tekanannya.

c. Carbamate condenser (EA-101 dan EA-102)Peralatan ini berfungsi untuk mengembunkan uap dari stripper agar dapat dimasukkan kembali ke reaktor serta menghasilkan steam untuk proses pada unit konsentrasi. Alat ini terdiri dari dua unit (EA 101 dan EA 102) yang memiliki fungsi sama namun dengan dua input yang berbeda.Didalam EA-101 dan EA-102 gas dari DA-101 dikondensasikan dan diabsorbsi oleh larutan karbamat recycle dari tahap recovery. Kedua condenser dioperasikan tekanan 170 - 175 kg/cm2 dan temperatur 175 - 190oC. Sebagian besar larutan karbamat terbentuk pada bagian ini. 2NH3 + CO2 NH4COONH2EA-101 berfungsi mengabsorp gas menggunakan larutan karbamat dari scrubber dan memanfaatkan panas reaksi untuk menghasilkan steam. Larutan karbamat yang terbentuk dialirkan ke reaktor. Apabila temperatur EA-101 tinggi maka temperatur pada reaktor meningkat dan sebaliknya. Steam yang dihasilkan diperlukan kontrol terhadap tekananya. Peningkatan tekanan steam akan menurunkan kalor yang diserap dari EA-101, dan hal ini akan mengakibatkan peningkatan pada temperatur bawah reaktor. EA-102 berfungsi mengabsorp gas menggunakan larutan karbamat recycle dan panas reaksi dimanfaatkan untuk memanaskan larutan urea sebelum masuk ke HP decomposer. Larutan karbamat yang terbentuk diproses lebih lanjut pada reaktor membentuk urea. Larutan urea dipanaskan pada bagian shell, dengan pemanasan ini karbamat yang tersisa akan terurai menjadi amoniak dan CO2.Temperatur reaksi perlu dikontrol, karena proses ini mempengaruhi kondisi proses pada reaktor dan HP decomposer. Apabila temperatur rendah maka temperatur reaktor dan HP decomposer turun. Penurunan temperatur pada HP decomposer akan menambah beban pada tahap purifikasi. Larutan urea yang dipanaskan pada bagian shell EA-102 dialirkan ke tahap purifikasi

d. Scrubber (DA-102)Peralatan ini berfungsi untuk mengembunkan uap dari DA 101 serta mengadsorb gas tersebut untuk membentuk karbamat. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :2NH3 + CO2 NH2COONH4Alat ini terdiri dari dua unit (EA 101 dan EA 102) yang beroperasi pada suhu 175-190 oC dengan tekanan 175 kg/cm2g. EA 101 menghasilkan panas yang digunakan untuk menghasilkan steam untuk unit digunakan pada unit konsentrasi, sedangkan pada EA 102 digunakan untuk memanaskan larutan urea sebelum dipompa ke HP Decomposer.

e. CO2 compressor (GB-101)Alat ini berfungsi untuk meningkatkan tekanan CO2 yang dialirkan dari unit produksi ammonia dari 0,8 kg/cm2g menjadi 175 kg/cm2g. Proses ini menggunakan kompresor dengan empat tingkat kompresi yang menggunakan aliran udara bertekanan. Proses yang terjadi pada kompresor CO2 dapat dilihat pada gambar 3.16.Input CO2, 0,8 kg/cm2CompressorTingkat 1CompressorTingkat 2CompressorTingkat 3CompressorTingkat 4Heat exchangerVesselOutput CO2,175 kg/cm2

Gambar 3.165. Alur proses pada unit kompresi CO2 (Dep. Prod. I, 2015)Diagram proses pada CO Shift Converter (Dep. Prod. I, 2015)

Input CO2, 1 kg/cm2Compressor1Compressor2Compressor3Compressor4Heat exchangerVesselGambar SEQ Gambar \* ARABIC 12. Alur proses kompresi CO2.

Output CO2,175 kg/cm2

Aliran CO2 input sebelumnya masuk ke kompresor 1 dan meningkatkan tekanan gas. Kompresi menyebabkan jarak antar partikel gas menjadi semakin kecil sehingga antar partikel gas sehingga menaikan suhu gas.Gas yang telah dikompres pada kompresor tingkat1 lalu akan melewati tingkat 2, namun sebelumnya dilakukan pendinginan untuk mengurangi suhu gas. Pengurangan suhu akan menurunkan jarak partikel lebih jauh lagi, hal ini akan menambah jumlah gas yang dapat dikompresi karena semakin kecil jarak antar partikel gas maka akan menambah ruang yang dapat diisi oleh partikel gas. Proses selanjutnya berlangsung dengan metode yang sama hingga didapatkan tekanan 175 kg/cm2g.

f. NH3 pump (GA-101 AB)Pompa ini digunakan untuk meningkatkan tekanan pada larutan NH3 cair untuk dapat memenuhi kebutuhan tekanan yang dibutuhkan pada reaktor. Tanpa tekanan yang tinggi NH3 cari tidak akan dapat dimasukkan ke dalam reaktor.

g. Carbamate pump (GA-102)Pompa GA-102 digunakan untuk memompa larutan dari HP Condenser ke scrubber dan carbamate condenser.

3.4.2 Unit PurifikasiFungsi utama dari unit ini adalah untuk memecah sisa karbamat yang masih terlarut ke dalam larutan urea sekaligus menguapkan ammonia yan belum bereaksi. Alur proses purifkasi dan recovery dapat dilihat pada gambar 3.17.Peralatan utama yang digunakan pada unit purifikasi adalah High Pressure Decomposer dan Low Pressure Decomposer. Larutan urea hasil sintesis dimasukkan ke unit purifikasi dimana ammonium karbamat dan amoniak berlebih yang terkandung di dalamnya diuraikan dan dipisahkan sebagai gas dari larutan urea dengan penurunan tekanan dari 16 17 kg/cm2g menjadi 3 kg/cm2g.

Gambar 3.175. Alur proses pada unit recovery dan purifikasi (Dep. Prod. I, 2015)Diagram proses pada CO Shift Converter (Dep. Prod. I, 2015)

a. HP Decomposer (DA-201)Larutan urea dari stripper yang bertekanan 17,5 kg/cm2 melewati EA 102 dialirkan melalui bagian atas HP (High Pressure) Decomposer. Larutan tersebut melalui liquid distributor dan mengalir ke tube dengan kandungan 12,79% NH3 dan 13,38% CO2.Prinsip kerja HP Decomposer adalah dengan meningkatkan suhu (dari 155oC menjadi 158oC) serta menurunkan tekanan larutan menjadi 3 kg/cm2. Pengubahan kondisi ini dapat mengurangi kelarutan gas di dalam larutan sehingga menyebabkan pelepasan gas NH3 dan CO2. Karena konsentrasi gas di dalam larutan menurun serta terjadi penambahan panas, karbamat yang masih berada di larutan akan terurai sesuai dengan reaksi berikut:NH2COONH4 CO2 + 2NH3Selain reaksi dekomposisi, pada HP decomposer juga terjadi reaksi pembentukan biuret, yaitu2NH2CONH2 NH2CONHCONH2 + NH3 Laju dekomposisi akan meningkat dengan penurunan tekanan operasi dan sebaliknya. Akan tetapi, tekanan yang terlalu rendah akan menurunkan suhu operasi. DA-201 beroperasi pada tekanan 17 kg/cm2g dengan suhu 158 159 oC di bagian atas dan 155 156 oC di bagian bawah. Gas-gas yang terlepas dari larutan kemudian dialirkan ke HP Absorber.

b. LP Decomposer (DA-202)Dekomposer kedua beroperasi pada tekanan yang lebih rendah yaitu 2,5 kg/cm2. Cara kerja unit persis dengan HP Decomposer tetapi menggunakan sumber pemanas yang berbeda yaitu low pressure steam. Selain itu pada unit ini juga dilakukan penambahan CO2 untuk menstripping sisa amoniak yang masih terdapat di larutan. Penambahan gas CO2 pada DA-202 berfungsi untuk mempercepat proses dekomposisi karbamatdan pemisahan gas-gas yang terlarut. Aliran gas CO2 yang rendah akan menurunkan kemampuan dari decomposer. Akan tetapi, laju CO2 yang terlalu tinggi akan meningkatkan kadar CO2 dalam larutan sehingga suhu solidifikasinya akan meningkat. Kenaikan suhu solidifikasi menyebabkan urea dapat membentuk kristal pada suhu yang lebih tinggi, sehingga aliran tersebut sulit untuk dialirkan. Laju alir CO2 dijaga pada laju 150 160 Nm3/jam.Proses ini menghasilkan larutan urea dengan konsentrasi 67,9% dengan kandungan gas excess kurang dari 1 %. Gas-gas yang terlepas dari larutan selanjutnya dialirkan ke LP Absorber.

c. HP dan LP Absorber (EA-401 AB dan EA-402)Absorber berfungsi untuk mengikat gas-gas sisa yang tidak bereaksi agar dapat diumpankan kembali ke reaktor. Jenis absorben yang digunakan adalah larutan karbamat, steam kondensat, dan larutan ammonia.

3.4.3 Unit Konsentrasi (Gambar 3.18)Konsentrasi produk yang diharapkan untuk urea adalah produk berbentuk prill dengan kadar air 0,5%. Konsentrasi ini dapat dicapai dengan menggunakan triple effect evaporator yang menggunakan kondisi vakum. Kondisi vakum digunakan untuk menghemat energi, dimana pada kondisi tersebut titik didih larutan menjadi minimal.

Gambar 3.185. Alur proses pada unit konsentrasi dan prilling (Dep. Prod. I, 2015)Diagram proses pada CO Shift Converter (Dep. Prod. I, 2015)

Unit ini berfungsi untuk memekatkan larutan urea dari 70% sampai dengan 99,7% dengan penguapan secara vacuum. Tahap ini terdiri atas dua alat utama yaitu :a. Vacuum Concentrator (FA-202 AB)Larutan urea dari FA-201 dipompakan ke dalam FA-202B. Larutan urea divakumkan menggunakan steam ejector hingga kevakuman 125-185 mmHg (kondisi desain 150 mmHg) Dengan pemvakuman akan menurunkan titik didih air. Panas untuk penguapan diperoleh dari panas reaksi pada HP absorber (EA-401B). Untuk proses penguapan air dapat berjalan dengan baik diperlukan kontrol terhadap suhu dan tingkat kevakumannya.Pada tekanan vakum 150 mmHg air memiliki titik didih 80oC. Dengan penurunan titik didih air akan mempermudah pemisahan air dari larutan. Temperatur operasi dijaga di atas titik didih air. Temperatur operasi pada 81-81oC.Kondisi vakum mempengaruhi densitas kristal. Tingkat kevakuman rendah akan meningkatkan temperatur dan densitas kristal menurun. Tingkat kevakuman tinggi menurunkan titik didih air sehingga banyak air yang menguap dan densitas kristal meningkat. Peningkatan kristal terlalu tinggi dan menyebabkan penyumbatan pada pipa. Larutan dari FA-202B dengan kepekatan sekitar 84% berat selanjutnya dipanaskan pada heater for FA-202 (EA-201) menggunakan steam tekanan rendah hingga temperatur 133-134oC. Larutan selanjutnya dimasukkan ke dalam vacuum concentrator upper (FA-202A). Di dalam alat ini larutan urea dipekatkan lebih lanjut hingga mencapai konsentrasi 97,7% berat. Temperatur operasi berkisar 133-134oC. Temperatur terlalu rendah akan menyebabkan terjadinya choking (penyumbatan pada pipa karena pembentukkan kristal urea). Temperatur terlalu tinggi akan mendorong terbentuknya biuret. Produk dari konsentrator kedua selanjutnya dialirkan ke heat exchanger EA 208 untuk dikontakkan dengan low pressure steam. Larutan yang telah dipanaskan lalu dimasukkan ke dalam final concentrator FA 203.Tingkat kevakuman operasi sama dengan FA-202B. Tingkat kevakuman yang tinggi akan meningkatkan konsentrasi urea, tetapi apabila terlalu tinggi dapat menyebabkan choking pada pipa aliran. Tingkat kevakuman rendah akan menurunkan konsentrasi urea dan menambah beban pada final concentrator (FA-203). karakteristik produk yang dihasilkan dari vacuum concentrator ditunjukkan pada Tabel 3.4 dan Tabel 3.5.

Kondisi OperasiNilaiTabel 3.4. Karakteristik produk vacuum concentrator 1 (Dep. Prod. I, 2015)

Tekanan140-180 mmHg

Temperatur82-85 oC

Komposisi produk :a. Ureab. Airc. Biuret83,6 %16 %0,4 %

Kondisi OperasiNilai

Tekanan140-180 mmHg

Temperatur130-135 oC

Komposisi produk :a. Ureab. Airc. Biuret96,9 %2,5 %0,61 %

Tabel 3.5Gambar 3.5. Karakteristik produk vacuum concentrator 2 (Dep. Prod. I, 2015)Diagram proses pada CO Shift Converter (Dep. Prod. I, 2015)

b. Final Concentrator (FA-203)Pada bagian ini larutan urea dipekatkan hingga konsentrasi 99,7%. Pemekatan dilakukan dengan cara pemanasan pada Final Concentration (EA-202) dan pemvakuman di FA-203. Larutan urea dari FA-202A dipanaskan pada EA-202 menggunakan steam tekanan rendah hingga temperatur 138,5-140oC. Apabila temperatur rendah dari rentang ini akan menyebabkan pembentukkan padatan/kristal uera pada pipa dan vessel, karena titik leleh urea pada tekanan desain alat adalah 138oC. Tetapi temperatur terlalu tinggi akan meningkatkan pembentukkan biuret. Tekanan operasi FA-203 36-47 mmHg H2O. Tingkat kevakuman yang rendah akan menyebabkan kadar uap air dalam urea prill meningkat. Waktu pemekatan dalam FA-203 diatur dengan ketinggian level bawah vessel. Level operasi pada 70-86% dan ini tergantung pada kapasitas produksi. Level yang terlalu tinggi akan menyebabkan peningkatan pembentukkan biuret. Larutan urea dikirim ke tahap pembutiran. Karakteristik produk yang dihasilkan FA-203 dapat dilihat pada tabel 3.6.

Tabel 3.6Gambar 3.5. Karakteristik produk final concentrator (FA 203) (Dep. Prod. I, 2015)Diagram proses pada CO Shift Converter (Dep. Prod. I, 2015)

Kondisi OperasiNilai

Tekanan30-40 mmHg

Temperatur138-140 oC

Komposisi produk :a. Ureab. Airc. Biuret98,97 %max 0,5 %0,61 %

3.4.4 Unit PrillingLarutan urea dengan konsentrasi 99,7% berat dilairkan ke dalam prilling tower dengan pompa GA 204, sedangkan uap air yang dihasilkan ditampung dalam FA 501 untuk diproses dalam unit Process Condensate Treatment (PCT). Di dalam prilling tower larutan urea dispray, didinginkan dan dipadatkan untuk memperoleh urea prill. Dalam tahap ini terdiri atas beberapa bagian yaitu :a. Head Tank (FA-301) dan Distributor (FJ-301A-I) Head tank merupakan bagian prilling tower yang berfungsi untuk mengatomisasi larutan urea sebelum didinginkan. Proses atomisasi dilakukan dengan bantuan distributor berupa accoustic granulator, yaitu alat yang terdiri dari piringan logam yang berlubang dan filter untuk menyaring kotoran. Granulator yang digunakan pada prilling tower terdiri dari sembilan unit yang bekerja secara bersamaan. Rentang suhu operasi yang digunakan adalah 139 140 oC. Penggunaan suhu di bawah rentang suhu tersebut akan menyebabkan choking karena larutan urea akan lebih cepat membentuk kristal. Butiran urea yang disemprotkan pada accoustic granulator (FJ-301A-I) akan jatuh secara perlahan dari prilling tower yang memiliki ketinggian 80 m dari atas permukaan tanah. Level tangki pada FA-301 perlu dijaga pada 50-70% agar kualitasnya tidak menurun. Partikel dengan ukuran yang sesuai akan melayang ke bawah tower untuk didinginkan. Pendinginan menggunakan udara pendingin yang disemprotkan oleh blower dari bagian bawah. Partikel larutan yang didinginkan akan membentuk granul yang selanjutnya akan ditampung di bagian bawah tower. Padatan tersebut akan terakumulasi di bagian bawah.

b. Fluidizing Cooler (FD-302) Tetesan urea dari accoustic granulator didinginkan pada fluidizing cooler (FC-302) menggunakan udara dari blower (GB-302) yang terlebih dahulu dipanaskan air heater (EC-301) menggunakan steam. Suhu adalah variabel yang perlu dikendalikan. Suhu operasi rendah akan menghasilkan produk urea prill dibawah temperatur lingkungan. Ketika produk keluar dari proses pembutiran akan kontak dengan lingkungan, temperatur produk akan naik mencapai temperatur lingkungan. Peningkatan temperatur diikuti dengan absorpsi uap air dari udara. Temperatur tinggi pendinginan tidak merata pada urea prill dan terbentuk aglomerasi. Butiran urea akan disaring menggunakan bar screen, butiran dengan ukuran diameter lebih besar dari 1,7 mm akan dilarutkan kembali di FA-302 dicampur dengan larutan pencuci dari dust chamber (FC-302). Produk yang berwarna putih terkumpul di bawah selanjutnya dialirkan dengan belt conveyor untuk ditambahkan bahan aditif (pewarna dan anti-caking). Pewarnaan hanya diberikan untuk produk pupuk urea bersubsidi yaitu menggunakan pewarna makanan berwarna merah muda. Anti-caking yang digunakan adalah armoflo yang berfungsi untuk mencegah terjadi penggumpalan produk saat proses distribusi. Kedua aditif ditambah dengan meneteskan produk dengan alat khusus. Produk yang sudah jadi selanjutnya dialirkan ke unit pengantongan dengan sebelumnya dilewatkan besi penghalang untuk mencampur bahan aditif sehingga dapat lebih merata.

3.4.5 Unit PCT (Process Condensate Treatment)Tahap ini berfungsi untuk mengambil urea, gas NH3 dan CO2 yang terikut dalam uap air yang terdapat pada tahap pemekatan. Tahap ini terdiri atas dua bagian yaitu :a. Final Absorber (DA-503) Uap air yang terbentuk di tahap evaporasi ditarik oleh steam ejector (EE-201, 501/3) dan dikondensasikan di surface condenser (EA-501/2/3). Uap air yang terkondensasi ditampung di dalam process condensate tank (FA-501). Uap yang tidak terkondensasi ditarik oleh second ejector (EE-502) dan dimasukkan ke dalam final absorber (DA-503). Di dalam absorber gas dikontakkan dengan kondensat proses dari FA-501. Dengan pengontakkan ini uap air akan terkondensasi dan NH3 dan CO2 terkonversi menjadi karbamat dan aqua amoniak. Gas-gas yang tidak terabsorb diventing ke atmosfer dan membentuk karbamat dan aqua amoniak :2NH3 + CO2 NH4COONH2 NH3 + H2O NH4OHKondensat ditampung dalam FA-501.

b. Process Condensate Stripper (DA-501) dan Urea Hydrolyzer (DA-502) Di dalam kondensat proses terdapat karbamat, urea dan aqua amoniak. Sebelum dikirim ke utilitas, senyawa-senyawa ini harus dipisahkan. Kondensat proses dari FA-501 dipompakan ke kolom atas. Pada kolom atas larutan distripping menggunakan gas keluaran urea hydrolizer (DA-502) dan pemanasan dengan steam. Karbamat dan aqua amoniak akan terurai menjadi NH3, CO2 dan H2O.NH4COONH2 2NH3 + CO2 NH4OH NH3 + H2O Gas yang terbentuk dari proses stripping dikirim ke LP Decomposer (DA-202). Kondensat keluaran kolom atas dimasukkan ke bagian bawah kolom DA-502. Di dalam kolom kondensat dikontakkan dengan steam dan urea yang terkandung di dalamnya akan terhidrolisis : NH2CONH2 + H2O 2NH3 + CO2 Gas dari proses dialirkan ke kolom atas DA-501 dan kondensat dialirkan ke preheater for DA-502 (EA-505) untuk memanaskan kondensat masukan DA-502. Kondensat selanjutnya dialirkan ke kolom bawah DA-501 dan kontak dengan steam untuk menguraikan dan memisahkan sisa-sisa urea, aqua amoniak dan karbamat. Kondensat keluar melalui bagian bawah kolom dan didinginkan pada preheater for DA-501 (EA-504) menggunakan kondensat masukkan DA-501. Kondensat sebagian digunakan sebagai scrubber di prilling tower dan sebagian lagi dialirkan ke FA-305.

3.4.6 Unit RecoveryGas NH3 dan CO2 yang terlepas dari ta