Tugas 2 PIK-1B

Hanifah Nur Azizah13/348290/TK/40870

UNIT ASAM SULFAT

Proses yang digunakan pada unit asam sulfat di pabrik Petrokimia Gresik adalah DoubleContact Double Absorbtion yang dirancang oleh HITACHI ZOSEN/ TJ. BROUDER. Kapasitasproduksi dari unit asam sulfat adalah 520.400 ton/tahun.

SULPHUR

Bahan Baku

Belerang padat

Kadar sulfur 98,11% berat

Kadar H2O 2,6% berat

Kadar ash 0,90% berat

Acidity 0,52% berat

Impurities :HC, NaCl, Fe, K, Na

Secara umum, berikut proses yang terdapat pada pabrik asam sulfat

1. Pelelehan belerang di dalam melter

2. Pemurnian belerang dengan cara filtrasi

3. Pembakaran lelehan belerang dalam burner dengan menggunakan udara kering

Reaksi : S + O2 → SO2 + cal

H2SO4

STORAGE AND LOADING

SO2

CONVERTIONSO2

GENERATIONSULPHUR

HANDLING

AIR

H2SO4

STORAGE

4. Konversi SO2 menjadi SO3 dalam bed converter 4 tahap dengan menggunakan katalis V2O5

Reaksi : SO2+ ½ O2 → SO3 + cal

5. Absorpsi SO3 dengan asam sulfat pekat (98,5%)

Reaksi : SO3 + H2O → H2SO4+ cal

Pada pabrik SA II ini aliran produk SO3 dan sisa SO2 yang telah melewati ketiga tahap (bedI,II,III) disebut contact I dari konverter absorpsi terlebih dahulu di kolom absorpsi I, kemudian gas sisaabsorpsi dimasukkan kembali ke konverter (bed IV) disebut contact II dan selanjutnya diabsorpsi dikolom absorpsi II.

TAHAPAN PROSES

1. Sulphur Handling

Sulphur handling bertujuan untuk mencairkan belerang dan memurnikannya sebelum direaksikan dan mengeringkan udara yang akan digunakan pada pembakaran belerang cair.

Alat yang digunakan untuk sulphur handling berupa silo penampung ( dump hopper) D1001 A/B, bak pencairan belerang ( melter) D1002 A/B, bak penampung belerang kotor ( dirtysulphur pit ) D 1003 AS, bak pemompaan belerang baton ( dirty sulphur pumping pit ) D 1005AB, saringan filter Fil 1001 A113 ripe leaf filter dengan 34 buah daun, tangki penampungbelerang bersih TK 1001, bak penampung belerang umpan burner D 1006, pengaduk M 1002A/B, M 1005 A/B, M 1004, pompa P 1002 A/B, P 1004 A/B, P 1003. Namun alat utamanyaadalah melter yang berfungsi untuk melebur belerang.

Proses belerang dari tempat penyimpanan diangkut dengan pay loader ke silo penampung kemudian dimasukkan ke Welter D 1002 A/B dimana bagian dalam dilapisi bata tahan asam. Melter ini dilengkapi steam koil yang berisikan kukus jenuh bertekanan 7 kg/cm2 dan temperatur 175°C serta sebuah pengaduk untuk meratakan panas. Temperatur di dalam melter sekitar 145 °C. Untuk menetralkan asam sulfat dan mengendapkan pengotor lainnya ditambahkan kapur aktif. Underflow dari melter dimasukkan ke bak penampung belerang kotor D 1003 A/B. Kotoran-kotoran pada belerang akan mengendap pada bak ini. Temperatur pada bak ini 145 ° C untuk menjaga belerang tetap pada fase cair.

Underflow dari bak ini dipompakan ke bak pemompaan belerang kotor D 1005 A/B. Kemudian diteruskan ke Filter Fil 1001 A/B dengan Pampa P 1002 A/B. Kotoran yang terdapat pada belerang cair disaring dengan filter yang dilapisi dengan diatomeous earth sbg filter aid . Filter ini digunakan secara bergantian dengan periode pergantian 18 jam. Selama filter tidak digunakan, filter dibersihkan dari cake dan untuk keperluan pelapisan diatomeous earth dicampur belerang cair dipompakan dari bagian penampungan. Setelah keluar dari filter diharapkan kandungan pengotor pada belerang cair 50 ppm maximal sebagai ash.

Filtrat hasil filtrasi dimasukkan ke bak penampung belerang umpan burner. Semua pipa untuk mengalirkan belerang cair dilengkapi dengan steam jaket menggunakan kukus bertekaann4 kg/cm2. Sedangkan pada bak penampung belerang cair dilengkapi dengan steam boil dengan kukus bertekanan 4 kg/cm. Belerang cair dialirkan pada temperatur 135°C karena pada temperatur ini viskositas belerang cair paling rendah.

2. SO2 Generation

SO2 generation berfungsi untuk mengubah belerang cair menjadi SO2 dan memanfaatkan panas reaksi yang dilepaskan. Alat yang digunakan adalah burner B 1101, WHBB 1104, tangki D1103, pengaduk M 1103, pompa P 1102 A/B. Belerang cair disemprotkan kedalam burner melalui 6 nosel dan bereaksi dengan O2. Burner sebelumnya telah dipanasi sampaitemperatur 800°C. Reaksi yang terjadi adalah reaksi eksoterm sehingga temperatur akan naik sampai sekitar 1042°C. Konversi reaksi yang terjadi mendekati 100 %. Kandungan gas SO2 yang keluar diatur 10,5% berat dengan temperature 1042°C dengan cara penambahan O2 keringyang berlebih, ini bertujuan agar konversi SO2 menjadi SO3 pada konverter menjadi lebih besar.Gas SO2 keluar burner dilewatkan pada waste heat bioler (WHB) dengan pendingin boiler feedwater ( BFW ) yang telah dipanaskan pada Economizer E 1203. Boiler feed water yangdigunakan berasal dari demin paint ( SU ) ditambah dengan zat penghambat kerak Kalgen( senyawa fosfat ) dan zat penghambat korosi Kurin Power ( larutan soda ) yang dipompakandari Tangki D 1103. Dalam WHB air umpan boiler akan berubah menjadi steam jenuhbertekanan tinggi ( high pressure steam /HPS) 35 kg/cm2 dengan laju 90 ton/jam. Suhu gas SO2

keluar WHB menjadi 480°, sedangkan untuk keperluan superheater, temperatur gas pemanasumpan harus sekitar 600°C. Sehingga ada sebagian gas SO2 keluaran WHB untuk umpansuperheater. Temperatur gas keluaran steam superheater diatur sekitar 430°C dan siapdiumpankan ke konverter.

3. SO2 Convertion

Fungsi SO2 convertion adalah untuk mereaksikan SO2 manjadi SO3. Alat yang diguakanberupa reaktor bed converter R 1201, penukar panas E 1201, E 1202, E 1203, E 1204. Prosespada pembuatan asam sulfat yang menggunakan double contact double absorber yakniterdapat dua kali kontak antara SO2 dan O2 yaitu pada bed I, II, III dan pada bed IV. Pada tiapbed terdapat katalis V2O5. Tujuan dari kontak bertahap dua adalah memperbesar konversi totalSO3 yang terbentuk. Gas SO3 yang terbentuk pada kontak kedua akan bergeser pada arahpembentukan SO3 Konversi total yang dicapai konverter ini adalah 99,73 %. Reaksi yangberlangsung adalah reaksi eksotermis, sehingga setelah melewati satu bed aliran gas harusdidinginkan agar kesetimbangan tidak bergeser kearah reaktan (SO2). Kondisi padamasing-masing bed adalah sebagai berikut:

Bed I:Gas SO2 dari superheater dimasukkan ke konverter pada bed I. Temperatur masuk/keluar :430/610°C, beda tekan saat bersih/kotor : 11,8/43,4 mmHg, konvesri 60 %. Temperaturkeluaran tidak boleh terlalu tinggi karena dapat merusak material baja yang digunakan . Otletbed I kemudian didinginkan pada penukar panas E 1201 dengan pendingin gas SO2 keluaranabsorber I ( 80°C).

Bed II:Gas yang telah didinginkan pada E 1201 dimasukkan ke konverter pada bed II. Temperaturmasuk/keluar 440/521°C, beda tekan saat bersih/kotor: 11,0/25,7 mmHg, konversi 27 %. Outletbed II didinginkan pada penukar panas E 1202 dengan pendingin gas SO2 keluaran absorber Idengan temperatur 80°C.

Bed III:Gas dari E 1202 kemudian dimasukkan kembali ke konverter pada bed III. Temperaturmasuk/keluar : 430/451°C, beda tekan saat bersilaotor: 19,1/30,1 mmHg, konversi 7 %. Outlet

bed III sebelum dimasukkan ke absorber I didinginkan terlebih dahulu pada Economizer E 1203dengan pendingin air umpan boiler ( BFW) dari condensate collector. Bed IV: Sisa gas SO2 dari absorber I yang telah dilewatkan pada penukar panas E 1201 dan E1202 dimasukkan kembali ke konverter pada bed IV. Temperatur masuk/keluar 420/441°C, bedatekan saat bersih/kotor : 17,6/32,3 mmHg, konversi 5,73 %. Outlet bed IV sebelum masukkolom absorber II didinginkan terlebih dahulu pada Economizer E 1204 dengan pendingin airumpan boiler.

4. SO3 AbsorptionFungsi SO3 absorption adalah mengabsorbsi SO3 dengan H2SO4 98,5 % membentuk

asam sulfat. Alat alatnya berupa kolom absorpsi I & II T 1302 & 1303, penukar panas E 1302, E1303, E 1304 , mist eliminator F 1302, F 1303, Dryer T 1301, First pump tank D 1301, Secondpump funk D 1302.

Proses yang terjadi adalah proses pembuatan asam sulfat dengan double contact doubleabsorber ini, absorpsi SO3 yang terbentuk pada bed I, II, llI dilakukan pada absorber I T 1302dan SO3 yang terbentuk pada bed IV diabsorbsi pada absorber II T 1303. Udara yang digunakanuntuk pembakaran belerang cair berasal dari udara atmosfer yang dikeringkan. Udara luardisedot dengan Blower C 1301 & 1302 kemudian dimasukkan ke kolom absorbsi T 1301 padabagian bawah. Pada bagian atas absorber disemprotkan H2SO4 98,5 %. Supaya kontak antaraudara dengan H2SO4 berjalan sempurna pada kolom absorpsi diisikan 4 jenis packing, yaitu :intalok 3", CMR Cascade Minoring no. 3,5 dan 7. Penyerapan air oleh asam sulfat akanmenimbulkan panas, sehingga H2SO4 umpan perlu didinginkan terlebih dahulu dengan coolingwater pada penukar panas E 1301 A/B. Temperatur H2SO4 masuk/keluar adalah 60/115°C.Sedangkan temperatur udara kering yang dihasilkan bertemperatur 110°C dan digunakansebagai udara pembakar pada sulfur furnace. Untuk menghilangkan kabut H2SO4 yang terbawaoleh udara digunakan mist eliminator F 1301.

Absorber IGas SO3 dari economizer dimasukkan ke bagian bawah kolom absorber. Sedangkan H2SO4 98,5% disemprotkan dari bagian atas absorber. Pada absorber ini digunakan packing dengan jenisdan ukuran yang sama dengan yang ada pada absorber pengering udara ( T 1301 ). Gas SO3

akan bereaksi dengan air yang terkandung dalam asam sulfat pekat, sehingga akan terbentukasam sulfat 99,9 %. Absorpsi ini akan menghasilkan panas yang cukup besar sehingga umpanH2SO4 sebelum masuk absorber didinginkan dahulu pada penukar panas E 1302. TemperaturH2SO4 masuk keluar kolom absorber 80/118°C sedangkan temperatur gas masuk keluarabsorber : 220/80°C. Sisa gas akan dikemba1ikan ke konverter ( bed IV) sedangkan produkasam sulfat pekat akan dicampur dengan asam sulfat encer dari absorber pengering udara danraw calrified water ( RCW) untuk menghasilkan asam sulfat 98,5 % dan dimasukkan ke firstpump tank. Apabila konsentrasi asam sulfat terlalu tinggi, air ditambahkan ke dalam tangkipenampung.

Absorber IIProses yang terjadi pada absorber II sama halnya pada absorber I. Gas SO3 dari bed IV setelahmelewati Economizer dimasukkan pada bagian bawah kolom absorber II sedangkan 98,5 %disemprotkan pada bagian atas kolom. Umpan H2SO4 sebelum masuk ke kolom absorberdidinginkan terlebih dahulu pada penukar panas E 1303. Produk asam sulfat pekat dicampurdengan asam sulfat 98,5% dan dimasukkan ke second pump tank. Gas SO2 yang keluar darikolom absorber II diharapkan tidak lebih dari 350 ppm.

5. H2SO4 Storage and Loading StationFungsi dari H2SO4 storage and loading station adalah menyimpan dan mendistribusikan

produk H2SO4 98,5%. Alat yang digunakan beupa tangki penyimpanan TK 1401 A/B/C, pompaP 1401 A/B, P 1402.

Proses yang berlangsung, yaitu pompa P 1301 akan memompakan asam sulfat dari firstpump tank ke absorber pengering udara dan untuk keperluan pencampuran dengan asam sulfatkeluaran absorber II. Pompa P 1302 memompakan H2SO4 98,5 % dari second pump ke kolomabsorber III dan bagian penyimpanan dan distribusi asam sulfat dijaga konsentrasinya tetap 98,5%. Sebelum masuk tangki penyimpanan, produk asam sulfat didinginkan pada penukar panas E1304 dengan pendingin cooling water. Produk H2SO4 ditampung pada tiga tangki dengankapasitas masing masing 10.000 metrik ton. Produk asam sulfat sebagian besar dikirim kepabrik asam fosfat dan sebagian lagi dipakai di pabrik ZA serta dijual ke pasaran. Produk asamsulfat memiliki temperatur 45°C, konsentrasi minimal 98,5% berat, kadar air maksimal 2%,berat Fe 100 ppm dan SO2 150 ppm.

Daftar PustakaArdian, S., 2011, Laporan Kerja Praktek Biro Proses dan Laboratorium PT Petrokimia Gresik,

Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta, hal 29, 50, 51 dan 52Hendartomo, T., 1998, Laporan Kerja Praktek Departemen Produksi III PT Petrokimia Gresik,

Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta, hal 49-57