BAB III DISKRIPSI PROSES VCM-1 PLANT
PT Asahimas Chemical memiliki dua buah pabrik Vinyl Chloride Monomer yang diberi nama VCM-1 dan VCM-2. Pabrik VCM-1 dibangun pada Agustus 1989 sedangkan pabrik VCM-2 dibangun pada Oktober 1997 pada pembangunan phase III step 2 pada Oktober 1997. Pabrik VCM-2 berbeda dengan pabrik VCM-1 karena telah terdapat beberapa inovasi baru dalam rangkaian sistem pemroses sehingga sistem produksinya lebih ekonomis. Pabrik VCM-1 bertujuan untuk membentuk ethylene dichloride (EDC) dan vinyl chloride monomer (VCM) sebagai bahan baku poly vinyl chloride (PVC). Departemen VCM dibagi menjadi dua bagian yaitu bagian EDC dan VCM. Dalam pengoperasiannya, pabrik VCM-1 dibagi menjadi beberapa seksi, yaitu: a. Seksi 2100
: Ethylene System
b. Seksi 2200
: OHC-EDC (oxyhydrochlorination – ethylene dichloride)
Plant c. Seksi 2300
: LP-EDC (liquid phase – ethylene dichloride) Plant
d. Seksi 2400
: VCM (vinyl chloride monomer) Plant
e. Seksi 2500
: VCM tank yard
f. Seksi 8100
: Incinerator
g. Seksi 8200
: WWT (Waste Water Treatment)
3.1. Deskripsi Umum Proses pada Pabrik Vinyl Chloride Monomer-1 (VCM 1) Proses produksi VCM dari ethylene merupakan rangkaian dari beberapa seksi proses. Pada seksi pertama, ethylene di-klorida (EDC) dihasilkan dari klorinasi langsung (Direct Chlorination) ethylene di dalam fasa cair atau disebut dengan seksi liquid phase-ethylene dichloride (LP-EDC) Plant. Pada seksi ke dua, EDC dihasilkan dari ethylene melalui oxyhydrochlorination, direaksikan bersama HCl dan oksigen.
26
27
Kedua reaksi tersebut merupakan reaksi eksotermis. Seksi ini disebut dengan oxyhydrochlorination-ethylene dichloride (OHC-EDC). EDC yang terbentuk dari kedua proses di atas lalu dimurnikan melalui tahapan distilasi (distilasi EDC). Pada seksi ketiga EDC direngkah (cracked) membentuk VCM dan HCl dengan konversi 50-55%. Reaksi perengkahan ini merupakan reaksi endotermis. VCM disimpan di dalam tangki dan HCl yang terbentuk dikirim ke unit oksiklorinasi sedangkan EDC yang tidak bereaksi dikembalikan ke seksi pemurnian EDC (distilasi EDC). Diagram di bawah ini menunjukkan masing-masing seksi dari keseluruhan proses produksi VCM. Direct
h.
Klorine
Chlorination
EDC FF
i. Ethylene
EDC Cracking
EDC Distillation
Oxygen
VCM Distillation
Oxychlorination
Recycle EDC
HCl
VCM
Liquid + Gas By Product
By Product Recovery
Gambar 3.1. Diagram Proses Produksi VCM-1 3.2. Ethylene System (Seksi 2100) Tujuan ethylene system adalah untuk mempersiapkan etilen agar kondisinya mendekati dengan kondisi reaktor LP-EDC dan reaktor OHC-EDC pada plant VCM1 serta menangani BOG (boil of gas) etilen yang menguap dari tangki etilen. BOG akan digunakan sebagai umpan reaktor VCM-2. 3.2.1. Penyimpanan dan Pemanfaatan Etilen Etilen disimpan pada satu storage tank yang dijaga pada temperatur -104oC dan tekanan 620 mmH2O agar tetap berada pada fasa cair. Tangki etilen berbentuk
28
anular dimana di antara diameter dalam dan diameter luar ditempatkan isolasi berupa pearlite (CaCO3). Pearlite harus diganti 10 tahun sekali/ direngkah kembali karena dalam jangka waktu tertentu pearlite akan memadat dan mengendap sehingga bagian atas tangki tidak terisolasi. Tangki penyimpanan etilen pada VCM-1 plant terhubung dengan tangki penyimpanan etilen pada VCM-2 plant. Jika tangki sedang dikosongkan, etilen yang digunakan pada VCM-1 plant akan akan diambil dari storage VCM-2 plant. Etilen pada storage dipompakan menggunakan pompa yang memiliki tiga belas impeller agar etilen bertekanan tinggi (± 40kG). Tekanan tinggi ini berguna sebagai driving force ejektor pada plant OHC-EDC. Pada keluaran pompa dipasang flow indicator control yang akan terbuka pada saat supply etilen sedikit (minimal 11 m3) sehingga etilen akan dikembalikan ke storage tank untuk mencegah agar pompa tidak rusak. 3.2.2. Brine System Temperatur rendah etilen bisa dimanfaatkan sebagai media pendingin pada brine system. Etilen akan dilewatkan pada heat exchanger-B pada sisi tube sedangkan freon pada sisi shell sebagai penerima dingin. Pada heat exchanger-B, freon akan dialirkan pada sisi shell dan brine pada sisi tube. Freon bisa mengalir tanpa driving force karena adanya perbedaan temperatur – freon akan menguap pada heat exchanger-A dan mengalami pendinginan pada heat exchanger-B. Freon dibutuhkan pada brine system karena etilen tidak memungkinkan untuk dikontakkan langsung dengan brine; Jika brine yang berupa campuran 50% etilen glikol dan 50% air dikontakkan langsung dengan etilen, brine akan membeku sehingga tidak bisa mengalir. Brine akan ditampung pada satu storage tank yang dihubungkan dengan dua pompa, satu pompa untuk memompakan brine bertemperatur 2oC ke heat exchanger pada OHC-EDC plant sedangkan pompa yang lainnya akan memompakan brine bertemperatur -16oC ke heat exchanger-A.
29
Keluaran heat exchanger-A juga digunakan sebagai pendingin pada heat exchanger yang terdapat pada LP-EDC plant dan VCM plant. Etilen hasil pendinginan dari brine system digunakan untuk refrigerant system. Refrigerant system terdiri dari dua heat exchanger yang sisi shell-nya dialirkan etilen sedangkan freon dialirkan pada sisi tube. Sistem ini memiliki sistem kompresor yang berguna sebagai driving force freon untuk kondensasi lalu di-flash sehingga bertemperatur rendah. Freon berguna untuk mendinginakan EDC pada sistem distilasi.
3.2.3. Umpan Reaktor LP-EDC dan Reaktor OHC-EDC Etilen yang dipompakan dari storage tank ada yang tidak dialirkan menuju brine system tetapi menuju heat exchanger yang berfungsi sebagai preheater. Keluaran heat exchanger bertekanan 32,5 kG dan memiliki 2 jalur. Jalur pertama akan mengalirkan etilen menuju PIC yang akan menurunkan tekanan menjadi 3,5 kG. Setelah itu, etilen akan dialirkan melewati FIC yang berupa cascade control sebelum masuk reaktor LP-EDC. Jalur kedua akan mengalirkan etilen menuju PIC dengan tekanan keluaran sebesar 28 kG dan memasuki ke preheater dengan keluaran ±150oC. Etilen akan diumpankan ke reaktor OHC-EDC yang bertekanan ± 2 kG sehingga tekanan etilen sebesar 28 kG akan digunakan untuk menggerakkan ejektor untuk pembuangan gas dari overhead reaktor. 3.2.4. Penanganan BOG (Boil of Gas) Sebagian etilen pada storage tank menguap sehingga perlu disirkulasi agar bisa digunakan kembali. Etilen dari storage tank akan mengalir ke heat exchanger yang bertemperatur 99oC lalu menuju KO drum untuk memisahkan etilen gas dari etilen cair. Etilen gas dialirkan ke kompresor dan umpan kompresor harus dipastikan terbebas dari cairan karena akan mengakibatkan surging. Tekanan kompresor harus dijaga pada tekanan positif.
30
Kompresor akan menaikkan tekanan etilen dan selanjutnya sebagian etilen akan dialirkan ke reaktor LP-EDC dan sisanya akan dialirkan kembali ke heat exchanger untuk menaikkan temperatur etilen yang mengalir dari storage tank. Temperatur keluaran kompresor ±99-100oC sedangkan input reaktor LP-EDC bertemperatur ±30oC. Temperatur gas etilen setelah keluar dari kompresor harus diturunkan sehingga gas etilen dialirkan ke heat exchanger agar panasnya bisa dimanfaatkan. Pada saat reaktor LP-EDC shut down, etilen akan dialirkan ke kompresor lain yang akan mengarahkan etilen ke jalur yang lain. Pada jalur tersebut, terdapat heat exchanger yang juga berfungsi sebagai KO drum yang keluarannya akan menuju ke vessel. Vessel tersebut diatur pada tekanan 18kG dan temperatur -32oC. Keluaran vessel akan menuju heat exchanger tetapi terbagi dua jalur, jalur pertama menuju sisi shell heat exchanger dan jalur kedua akan menuju sisi tube heat exchanger. Pada bagian shell, terjadi flash (penurunan tekanan dari 19kG menjadi 3,5kG) sehingga seluruh etilen akan menjadi gas. Gas etilen akan dialirkan kembali untuk diumpankan ke kompresor. Etilen pada sisi tube akan mengalami penurunan temperatur secara drastis sehingga etilen cair akan bertemperatur sangat rendah sehingga dikembalikan ke storage tank. Heat exchanger ini juga berfungsi sebagai KO drum agar input kompresor dipastikan berupa gas. Jika kompresor kemasukan cairan, kompresor akan shutdown secara otomatis. 3.3. OHC-EDC Plant (Seksi 2200) Tujuan dari OHC-EDC plant adalah membentuk ethylene dichloride dengan mereaksikan etilen, asam klorida (HCl) dan oksigen. Reaksi berlangsung secara eksotermal dengan menggunakan katalis alumina tembaga klorida (Copper Chloride Alumina) dalam reaktor fluidisasi. Reaksi berlangsung pada suhu 200 – 2300C. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :
C2H4+ 2HCl + ½ O2
katalis
C2H4Cl2 + H2O + 238 kJ
31
Produk dari OHC-EDC plant akan disalurkan seluruhnya ke reaktor pada LPEDC plant. 3.3.1. Sintesis EDC Pada reaktor OHC-EDC, terdapat reaksi pembentukan EDC dari etilen, asam klorida dan oksigen. Reaktor ini merupakan reaktor terfluidisasi yang menggunakan katalis. Di dalam reaktor terdapat tubing untuk mengalirkan cooling water berupa BFW yang bertemperatur ±100oC dan dijaga agar tidak terlalu dingin supaya perbedaan temperatur dengan reaktor tidak terlalu drastis. Tubing pada reaktor dihubungkan dengan steam drum yang bisa digunakan pada LP-EDC plant. Pada saat start-up reaktor, katalis sudah dimasukkan ke dalam reaktor. Reaktor dipanaskan dengan furnace sampai mencapai temperatur ±250oC karena katalis akan bekerja sempurna pada temperatur tersebut. Umpan reaktor dimasukkan dengan urutan asam klorida, etilen lalu oksigen dimana ketiga umpan dipanaskan terlebih dahulu menggunakan heater sebelum memasuki reaktor. Pada saat startup, blower digunakan untuk proses fluidisasi sampai reaktor berjalan karena proses fluidisasi akan dilanjutkan dengan mengalirkan nitrogen. Temperatur reaktor pada bagian bottom dijaga pada temperatur 280oC dan pada bagian top pada temperatur >150oC. 3.3.2. Pengendapan Katalis Gas hasil reaksi akan keluar dari reaktor dan mengalir ke cyclone separator yang berguna untuk menangkap katalis yang terbawa. Katalis mengandung air atau EDC yang terkondensasi sehingga disebut slurry. Cylone menggunakan steam jacket yang berguna untuk pemanasan agar cyclone tetap panas. Pemanas tersebut berguna untuk menjaga agar katalis tetap kering karena bila tidak bisa mengakibatkan plugging (mampet) jika basah. Katalis yang mengendap akan di pindahkan ke catalyst charge pot untuk menampung katalis. Dumping katalis dilakukan seminggu sekali dan didapatkan katalis sebanyak dua drum sedangkan make up katalis
32
dilakukan sebanyak satu drum/hari. Cyclone separator kurang efektif mengendapkan katalis sehingga keluarannya masih mengandung katalis. 3.3.3. Kondensasi EDC Gas keluaran cyclone separator didinginkan oleh empat heat exchanger seri yaitu primary condenser, secondary condenser, tertiary condenser dan refrigerated condensor dengan fluida keluaran masing-masing bertemperatur 80oC, 30oC, ±20oC dan 5oC. Primary, secondary dan tertiary condenser menggunakan medium pendingin air laut sedangkan refrigerated condenser menggunakan medium pendingin brine yang berasal dari ethylene system. Keluaran refrigerated condenser sebagian berfasa cair dan berfasa gas yang masih mengandung banyak etilen (± 40%) sehingga setelah ditampung pada reactor condenser entrainment separator, gas akan di-recycle menuju umpan reaktor atau dialirkan ke VCM-2 plant. Keluaran refrigerated condenser yang berfasa cair akan dialirkan ke reactor degasser. 3.3.4. Pemisahan EDC Reactor degasser akan mengalirkan fluida ke flasher sehingga fluida gas akan mengalir ke vent header sedangkan fluida cair akan mengalir ke intermediate crude EDC drum. Pada EDC drum, proses pemisahan antara EDC dengan air akan terjadi. EDC akan berada di bawah sedangkan air akan berada di atas. Saat drum semakin penuh, air akan mengalami overflow dan mengalir ke aqueous surge drum yang berada di bawahnya. EDC pada bagian bawah EDC drum akan dipompakan ke chloral treatment phase separator. Sebelum memasuki chloral treatment phase separator, EDC akan melewati chloral treatment reactor (piping item) yang diinjeksikan demineralized water dan kaustik agar chloral terbunuh karena keberadaan chloral akan menyulitkan proses stripping. Pada bagian ini, pH dijaga agar tetap pada kondisi basa. Setelah chloral treatment, EDC akan dipompakan ke drying still feed tank yang akan menjadi umpan drying still.
33
3.3.5. Drying still Pada drying still akan dilakukan proses penghilangan air dari EDC sampai konsentrasinya dibawah 100 ppm. Chloral dan etil klorida juga dikontrol konsentrasinya. Umpan still akan melewati drying still feed bottoms economizer karena bottom tower digunakan untuk memanaskan umpan tower. EDC yang mencapai tingkat kemurnian yang diinginkan akan dialirkan ke drying still bottom tank. Pada saat EDC diperlukan pada reaktor LP-EDC, EDC akan dipompakan dari tank sebagai umpan reaktor. 3.3.6. Pengolahan Terakhir Air yang overflow dari aqueous surge drum masih mengandung slurry yang berupa wet catalyst dan masih mengandung organik dengan konsentrasi rendah. Kaustik diinjeksikan melalui dua tahap aqueous effluent mixer (in-line) agar katalis mengendap. Proses ini dikontrol agar pH berkisar 10-13. Jika terlalu basa, endapan katalis akan bayak dan akan terjadi plugging. Air akan mengalir ke phase separator dimana cairan akan terdapat pada bagian atas dan endapan di bawah. Dumping dilakukan secara manual dengan blow dari bawah. Endapan sebanyak satu drum akan dibakar di incinerator. Slurry akan dialirkan ke waste water treatment. Slurry (wet catalyst) ditampung pada incinerator vessel yang memiliki sekat. Slurry dimasukkan ke salah satu bagian vessel sehingga dalam jangka waktu tertentu, katalis akan mengendap sedangkan organik akan overflow ke bagian vessel di sebelahnya lalu ke tower. Pada tower, terjadi stripping organik (air, EDC, chloroform, dll.). EDC akan dikembalikan ke vessel-8 sedangkan air akan dialirkan kembali ke WWT. Kadar maksimum organik yang boleh mengalir ke WWT adalah 10 ppm. Tower membutuhkan waktu 2 minggu sekali untuk cleaning agar bisa stripping organik dengan baik. Setiap tahun, katalis yang mengendap berjumlah kurang lebih tiga ratus drum.
34
3.4. LP-EDC Plant (Seksi 2300) Tujuan dari LP-EDC Plant adalah mempersiapkan EDC dengan kemurnian tinggi untuk dialirkan ke VCM plant sebagai bahan baku pembentukan VCM. Dalam proses Klorinasi langsung EDC dihasilkan melalui reaksi antara Ethylene dan khlorin dalam phase EDC cair, melalui reaksi: C2H4 + Cl2
katalis
C2H4Cl2 (EDC) + 180 kJ
3.4.1. Sintesis EDC pada Reaktor LP-EDC Reaktor LP-EDC memiliki banyak umpan, yaitu gas etilen, gas klorin, recycle EDC serta dehidrat yang berasal dari VCM-2 plant. EDC yang berasal dari OHCEDC plant dan mengandung katalis Fe3+ sebanyak 5000-7000 ppm dijadikan cairan mother liquor. Reaktor LP-EDC dilengkapi dengan sparger untuk menyebarkan umpan, boiling bed untuk meningkatkan turbulensi gas serta demister untuk mencegah adanya cairan keluar dari reaktor. Sebelum start-up, mother liquor dimasukkan terlebih dahulu ke dalam reaktor. Setelah reaksi akan dimulai, etilen dimasukkan terlebih dahulu dan dilanjutkan dengan klorin karena kontrol dilakukan terhadap rasio etilen per klorin dengan excess etilen. Pada keadaan normal, rasio dijaga pada 1,05 dengan batas terkecil adalah 0,75. Mother liquor berguna sebagai media reaksi karena reaksi spontan etilen dan klorin bisa mengakibatkan ledakan. Pada prosesnya, sebagian EDC pada reaktor ada yang mengendap. Oleh karena itu, diperlukan suatu kontrol untuk menjaga level reaktor agar tidak kurang dari 48%. Selain itu, mother liquor juga berfungsi untuk menjaga temperatur reaksi. Overhead reaktor akan dialirkan ke separator yang mengandung packing rashic ring dimana proses scrubbing klor dilakukan oleh cairan dari primary bottoms drum. Cairan tersebut juga bisa digunakan sebagai refluks reaktor. Jika level reaktor turun, LIC harus dibuka agar ada aliran masuk reaktor (biasanya 65%). Keluaran separator memiliki standar F-Cl2 maksimum 10 ppm dan akan menjadi input primary
35
still. Kandungan EDC pada primary bottoms drum minimal 50% dan akan menjadi top tower heavies still. 3.4.2. Pemurnian EDC 3.4.2.1. Primary Still Primary still merupakan tahap distilasi pertama yang memiliki 53 tray. Pada primary still terjadi pemisahan antara EDC dengan komponen ringan dimana komponen ringan akan naik ke overhead tower dan mengalir ke primary still reflux drum sedangkan bottom tower akan mengalir ke primary bottoms drum. Produk utama yang mengandung EDC 99% terdapat pada tray 40 yang akan dialirkan ke product drum. Pada product drum seharusnya mengandung EC maksimum 70 ppm tetapi sulit untuk mencapai konsentrasi tersebut. 3.4.2.2. Lights Still Liquid light component pada primary still reflux drum akan dialirkan ke lights still yang terdiri dari 56 tray. Hasil stripping light component akan dialirkan ke lights still condenser lalu ke lights still refluks drum. Jika lights still refluks drum masih banyak mengandung EDC, maka aliran akan dikembalikan lagi ke light still. EDC pada bottom tower minimal 98% untuk mencegah light still condenser terlalu panas. EDC akan dipompakan ke primary still sedangkan light component akan dikirimkan ke vent scrubber. Primary still reflux drum yang masih mengandung banyak gas etilen akan didinginkan oleh vent condenser dengan pendingin brine lalu dialirkan ke vent knockout drum. Gas yang terkondensasi akan dikembalikan ke primary still reflux drum sedangkan gas yang tidak terkondensasi akan dialirkan ke EDC vent compressor. Gas tersebut mengandung etilen dan oksigen sehingga sebelum memasuki kompresor, gas etilen harus disuntikkan dengan HCl dari VCM plant agar konsentrasi oksigen menurun. Kandungan oksigen di kompresor harus kurang dari 7% karena akan menimbulkan segitiga api. Keluaran kompresor akan dialirkan ke reaktor OHC-EDC.
36
3.4.2.3. Heavies Still Pada heavies still, produk bottom berupa tar (cairan hitam) diharapkan mengandung EDC kurang dari 15%. Tar nantinya dialirkan ke storage tank pada incinerator. Overhead heavies still berupa EDC yang akan dialirkan ke heavies still overhead tank dan nantinya akan dialirkan lagi ke reaktor bersamaan dengan EDC pada primary bottoms drum. Heavies still reboiler akan diganti pada saat tar banyak mengandung EDC. 3.4.2.4. Stripper EDC pada product drum memiliki dua jalur yaitu menuju stripper atau furnace feed tank yang akan dialirkan ke furnace VCM plant. Stripper berfungsi untuk memurnikan EDC dan memroduksi EDC saleable sebagai bottom product. EDC saleable akan ditampung pada sales day tank untuk dianalisis. Jika spec sesuai, akan dialirkan ke storage pada tank yard. Namun, VCM-1 plant kekurangan EDC sehingga EDC saleable yang konsentrasi EC-nya hampir tidak ada akan digunakan untuk mengencerkan EDC yang konsentrasi EC-nya lebih tinggi dari yang diharapkan. Keberadaaan EC terlarut dalam EDC akan mengakibatkan terbentuknya butadiene pada VCM plant. Kandungan EC pada EDC maksimal 70 ppm. Overhead stripper akan dialirkan ke stripper overhead drum untuk dialirkan ke incinerator. 3.5. VCM Plant (Seksi 2400) VCM plant bertujuan untuk membentuk VCM dari EDC dengan proses EDC cracking secara endotermis pada suhu ±5000C sehingga terbentuk VCM dan HCl. Panas yang digunakan berasal dari pembakaran bahan bakar LPG dan gas Hidrogen. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : C2H4Cl2
Heat
C2H3Cl + HCl
Produk dari VCM plant berupa VCM yang akan dijadikan bahan baku pembuatan PVC.
37
3.5.1. EDC Cracking dan Quenching 3.5.1.1. Furnace EDC yang berasal dari storage LP-EDC plant akan dipompakan sampai bertekanan 2 kG. Temperatur awal storage berkisar antara 40-60oC. EDC akan mengalir ke heat exchanger-11 untuk dipanaskan sampai 110oC. Keluaran heat exchanger akan dialirkan ke preheater agar dipanaskan 150oC tetapi saat ini preheater tidak diaktifkan. VCM plant memiliki dua furnace yang masing-masing memiliki dua pass sehingga seluruhnya furnace memiliki empat pass. Pada umpan furnace terdapat FIC yang berguna untuk menjaga agar flow rate tidak kurang dari 3,4 m3/jam. Pada keadaan normal flow rate umpan adalah 14 m3/jam. Pada bagian bawah furnace, terdapat input hidrogen yang didapat dari hasil elektrolisis C/A-1 plant dan natural gas. Umpan furnace masuk ke sisi konveksi yang bertemperatur 220oC. Bagian konveksi berutujuan untuk memastikan bahwa EDC berfasa gas sebelum memasuki bagian radiant. Bagian radiant bertemperatur 350oC yang merupakan temperatur mulai cracking. Pada keadaan normal, bagian radiant diatur pada temperatur 490510oC. Jika temperatur berada dibawah 300oC maka cracking tidak terjadi. Pada proses ini, oksigen dijaga hanya 2-4%. Furnace dilapisi bata tahan api agar shell furnace tidak terbakar. Selain itu, api yang ada di dalam furnace dikontrol agar tidak menyentuh tube karena bisa mengakibatkan terjadinya hotspot sehingga pipa bisa bocor dan cepat terbentuk coke. Furnace dibuat vakum sehingga gas bisa mengalir masuk ke furnace tanpa driving force. Keluaran furnace berupa HCl dan VCM serta EDC yang tidak terkonversi bertekanan 11kG dan akan menjadi umpan quenching tower.
3.5.1.2. Quenching Tower Masukan quenching tower berupa 50% EDC yang tidak mengalami cracking, VCM dan HCl yang bertemperatur ±500oC. Temperatur bottom tower diatur pada
38
150oC dan temperatur top tower lebih kecil dari bottom tower ±5oC. Pada proses furnace cracking pasti terbentuk karbon/coke sehingga bottom tower yang mengalir ke vessel perlu diberikan treatment. Karbon yang mengalir ke vessel masih mengadung EDC dan VCM yang bisa di-recover. Bottom vessel akan dibuang ke storage incinerator. Overhead vessel akan dialirkan ke KO drum, dipanaskan oleh heat exchanger lalu dialirkan ke vessel untuk penampungan. Sebagian gas yang ditampung akan disaring karbonnya oleh filter saat refluks ke quenching tower. Overhead quenching tower bertekanan 8,5kG mengalir ke economizer lalu dialirkan ke kondensor parsial dan ditampung vessel. Sebagian isi vessel digunakan sebagai refluks quenching tower sedangkan uapnya akan mengalir ke absorber. Tube economizer berasal dari bottom stripper. 3.5.2. Pemurnian VCM 3.5.2.1. Absorber Tower Abosorber tower berguna untuk memisahkan VCM dari HCl dengan melarutkan VCM dengan lean oil (EDC). Tower memiliki sistem intercooler yaitu pendinginan bertahap menggunakan empat heat exchanger. Sistem intercooler mengakibatkan banyaknya refluks untuk kontrol temperatur pada bagian-bagian tower. Overhead tower banyak mengandung HCl namun sedikit EDC dan VCM dan bertemperatur 15oC serta bertekanan 7,5 kG. HCl akan mengalir ke heat exchanger untuk didinginkan brine sampai ±-10oC lalu ditampung pada vessel. HCl kemudian akan dialirkan ke heat exchanger-12. Bottom tower berupa EDC yang mengandung VCM dan sedikit HCl dialirkan sebagai umpan stripping tower. 3.5.2.2. Stripping Tower Stripping tower berguna untuk stripping HCl dari campuran EDC dan VCM. Bottom stripping tower diharapkan perbandingan EDC : VCM = 1:3 dengan konsentrasi HCl kurang dari 20ppm. Jika perbandingan tidak sesuai, absorber tower akan terpengaruh dimana tower bisa memanas jika bottom stripping tower banyak
39
mengandung EDC. Overhead stripping tower akan dialirkan ke bottom absorber tower sedangkan bottom stripping tower akan dialirkan sebagai umpan product still tower. Reboiler stripping tower tidak menggunakan steam namun menggunakan panas overhead quenching tower.
3.5.2.3. Product Still Tower Umpan product still tower merupakan campuran antara EDC dan VCM dengan sedikit HCl. Lean oil (EDC) sebagai bottom tower akan dialirkan ke empat heat exchanger dengan medium pada shell dan tube adalah sebagai berikut : Tabel 3. 1 Umpan sisi shell dan tube pada beberapa heat exchanger Heat exchanger
Shell
Tube
11A
feed furnace
EDC
11B
feed furnace
EDC
12
HCl
EDC
13
EDC
sea water
Sumber : VCM-1 Department Lean oil 160oC dialirkan ke tube heat exchanger-11A dan heat exchanger-11B sebagai medium pemanas feed furnace lalu dialirkan ke tube heat exchanger-12 sebagai medium pemanas HCl yang berasal dari penampungan overhead absorber tower. HCl dipanaskan untuk keperluan heat exchanger dan tower pada OHC-EDC plant, VCM-2 plant, incinerator pada startup/shutdown dan sebagai M-HCl pada C/A plant. Keluaran tube heat exchanger yang bertemperatur ±50oC, terbagi dua aliran yaitu sebagai lean oil merupakan absorber pada absorber tower dan dialirkan ke VCM-2 plant, reaktor LP-EDC sebagai EDC recycle. Pada startup/shutdown, EDC akan dialirkan ke storage tank dan sebelumnya didinginkan oleh heat exchanger.
40
Produk VCM bisa didapatkan dari overhead tower yang dikontrol bertemperatur kurang dari 50oC. VCM akan mengalir ke heat exchanger-9 dimana produk akan didinginkan dengan seawater. Keluaran heat exchanger-9 akan dialirkan ke vessel-9 keluarannya terbagi dua aliran, sebagian sebagai refluks ke product still tower dengan rasio 1:1 sedangkan sebagian dialirkan humidifier. Umpan product still tower yang berasal dari bottom stripping tower masih mengandung sedikit HCl sehingga perlu ditambahkan WD (tergantung analisis) agar reaksinya dengan kaustik pada neutralizer lebih cepat. Injek WD dilakukan pada vessel-10, saat dibutuhkan diinjek nitrogen agar mengalir ke humidifier. 3.5.2.4. Neutralizer Neutralizer merupakan batch kaustik yang terdiri dari flake kaustik yang offspec dari C/A plant (±97%). Neutralizer tidak boleh banyak mengandung HCl karena akan cepat rusak. Pada keadaan normal, keluaran neutralizer akan mengalir ke filter yang dibersihkan empat jam sekali lalu menuju shift tank. Saat shift tank penuh, VCM akan disirkulasi dan dianalisa. VCM yang sudah sesuai kualitasnya, akan dialirkan ke ball storage pada VCM tank yard yang dijaga pada tekanan 3,5kG dan temperatur ruang. Jika humidifer atau neutralizer mengandung Fe hasil korosi HCl, setiap empat bulan sekali kaustik harus diganti dan dilakukan dumping kaustik. Kaustik yang awalnya ditampung pada vessel akan dialirkan ke pit. Pada saat diperlukan, kaustik akan dipompakan ke storage untuk dialirkan kembali ke OHC-EDC plant sebagai kaustik line mixer. 3.6. Incinerator (Seksi 8100) Incinerator berguna untuk mengolah tar yang banyak mengandung klorin dengan proses pembakaran agar bisa dimanfaatkan kembali dan bisa diolah pada pengolahan limbah.
41
3.6.1. Furnace Pada incinerator terdapat dua storage umpan furnace yaitu storage-1 yang menampung heavies (karbon, coke, dll.) dari VCM plant, tar dengan kandungan EDC <15% dari heavies still pada LP-EDC plant serta storage-6 yang menampung keluaran vessel pada LP-EDC plant yang banyak mengandung Fe. Kandungan Fe yang tinggi akan mengakibatkan produk incinerator tidak dapat dikirim ke C/A plant. Kedua isi sotrage akan dialirkan ke furnace secara bergantian atau bersamaan (bergantung pada komposisi limbah). Sebelum memasuki furnace, filter-2 akan mensirkulasi aliran kembali ke storage sedangkan filter-1 akan membawa tar ke furnace. Sebelum memasuki furnace, tar dipersiapkan berbentuk kabut dengan proses atomizing air oleh kompresor. Tar mengandung 80%-berat klorin dan organik dimana reaksi pembakaran pada 1250oC yang terjadi adalah sebagai berikut : tar liquid + pembakaran Cl2 + CO2 + H2O Cl2 yang terbentuk akan bereaksi dengan H2O membentuk HCl. Namun, jumlah H2O hasil reaksi masih kurang untuk bereaksi dengan Cl2 sehingga steam diinjek pada masukan furnace. Furnace menggunakan blower untuk combustion air, LPG digunakan untuk proses heating-up dan memiliki dua jalur sebagai pilot dan main burner. Bagian pilot akan selalu menyala untuk menjaga agar api tetap ada sedangkan main burner akan menyala tergantung temperatur furnace. Panas pembakaran yang dihasilkan furnace dimanfaatkan heat exchanger yang terhubung dengan steam drum yang akan dialirkan ke steam middle pressure header. Input heat exchanger berupa BFW yang telah mendapatkan treatment sehingga mengandung fosfat, silica, dll. untuk melindungi boiler. BFW harus rutin diblow karena dapat menyebabkan scaling pada heat exchanger.
42
3.6.2. Quencher Pada quencher terdiri proses quenching oleh cairan dari bottom vessel dan dipompakan ke top. Cairan ini bertemperatur 60oC digunakan untuk mendinginkan keluaran heat exchanger yang bertemperatur 200oC. Side cut quencher mengandung HCl, uap air, CO2, N2, dll. yang bertemperatur kurang dari 97oC akan mengalir ke bottom tower-1. Pada tower-1, absorpsi dilakukan dengan WD dan produk keluar melalui sidecut bertemperatur 60oC Produk merupakan HCl 19% ±2% yang akan mengalir ke storage-2. Pada saat startup/shutdown, HCl akan mengalir ke storage-4 lalu dibuang sebagai waste acid (produk yang buruk kualitasnya saat awal pembakaran). Keluaran storage-2 akan dipompakan sebagian ke tower-1 sebagai control level quencher, sebagian ke heat exchanger untuk didinginkan oleh cooling water menjadi ±40oC. Keluaran heat exchanger akan dibagi dua, sebagian menuju filter dan sebagian ke storage-5. Filter berisi karbon aktif untuk adsorpsi Fe3+ atau Cl2 lalu dialirkan ke storage-3 untuk dianalisis. Jika hasil analisis sesuai, HCl akan dipompakan ke C/A plant sebagai M-B HCl. HCl yang dialirkan ke storage-5 akan terbag dua jalur yaitu ke C/A mud (sekarang tidak digunakan lagi) yang memerlukan HCl sebagai pelarut dan pit pada WWT. Refluks quencher sebagian mengalir ke storage-5 yang merupakan pembuangan waste HCL dan akumulasi Fe di bawah quencher. HCl dan Cl2 sisa tower-1 akan mengalami scrubbing pada tower-2 menggunakan WI (juga digunakan sebagai pelarut), natirum tiosulfit dan kaustik 20% dari C/A plant. Free chlorine akan membentuk NaClO yang akan dinetralisir natrium tiosulfit sedangkan HCl akan dinetralisir oleh kaustik. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut: HCl + NaOH NaCl + H2O NaClO + Na2S2O3 Na2SO4 + NaCl Bottom tower akan mengalir ke WWT dan dikontrol pHnya berkisar antara 8-10.
