KOROSI
DI INDUSTRI PUPUK Diajukan untuk memenuhi salah satu tugas dalam mata kuliah Teknik Pencegahan Korosi Program Studi D4 Teknik Kimia Produksi Bersih Dosen Pembimbing : Drs. Agustinus Ngatin, MT. Disusun Oleh : Kelompok 2 Afifah Nur Aiman
(151424002)
Intan Siti Hardianti
(151424015)
Salma Liska
(151424027) Kelas : 3A TKPB
JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2017
Industri Pupuk Urea
Ammoniak (NH3) merupakan bahan kimia yang cukup banyak digunakan dalam kegiatan industri. Pada suhu dan tekanan normal, bahan ini berada dalam bentuk gas dan sangat mudah terlepas ke udara. Ammoniak dalam kegiatan industri umumnya digunakan untuk sintesa bahan organik, sebagai bahan anti beku di dalam alat pendingin, juga sebagai bahan untuk pembuatan pupuk. Bagian Korosi : 1. Bejana-bejana penyimpan ammoniak harus selalu diperiksa untuk mencegah terjadinya kebocoran dan pelepasan bahan ini ke udara karena bejana penyimpanan ammoniak mudah terkorosi. 2. Unit purifikasi karena ada amonium karbamat. 3. Bagian kompresor terkorosi karena udara yang terlalu lembap (tidak dikeringkan terlebih dahulu).
Flowsheet Pupuk Urea
1. Unit Sintesa
Unit sintesa adalah unit terpenting dalam proses pembuatan pupuk urea . Unit ini
bekerja untuk mereaksikan gas karbondioksida dengan cairan amoniak. Pereaksian kedua bahan baku pupuk urea tersebut dilakukan di dalam urea reaktor yang kedap udara bertekanan 175 kg/cm2 G. Selama proses reaksi, recycle katali sator berupa karbamat yang berasal dari unit recovery dimasukan ke dalam urea reaktor. Setelah selesai, hasil sintesa urea kemudian di kirim ke unit purifikasi untuk memisahkan Ammonium Karbamat dan amonia berlebih setelah stripping CO 2 dilakukan. 2.
Unit Purifikasi
Unit purifikasi adalah unit yang bekerja memisahkan Amonium Karbamat yang tidak terkonversi dan kelebihan Ammonia dari hasil unit sintesa. Pemisahan dilakukan dengan 2 langkah penurunan tekanan secara berkala, yaitu 17 kg/cm2 G dan 22,2 kg/cm2 G. Hasil purifikasi yang berupa gas karbondioksida dan cairan amoniak lalu dikirim ke unit recovery, sedangkan larutan urea dikirim ke unit kristalis er. 3. Unit Kristaliser
Unit kristaliser adalah unit yang bekerja mengkristalkan larutan u rea yang dikirim dari unit purifikasi. Pengkristalan dilakukan secara kedap udara, lalu krista l urea yang dihasilkan dipisahkan dengan cara sentrifugasi. Kristal urea kemudian dikirim ke unit prilling.
4. Unit Prilling
Unit prilling adalah unit yang bekerja membentuk kristal urea menjadi urea butiran (urea prill). Kristal urea yang datang dari unit kristaliser di keringkan hingga minimal 99,8% dari berat awalnya dengan udara panas. Pengeringak kemudian dilakukan menggunakan udara dingin hingga terbentuklah butiran-butiran urea yang selama ini kita lihat. Urea butiran tersebut kemudian dikirim ke bagian bulk storage melalui belt conveyor . 5. Unit Recovery
Unit recovery adalah unit yang berguna mendaur ulang gas amoniak (NH 3) dan gas karbondioksida (CO 2) yang dihasilkan dari unit purifikasi. Daur ulang dilakukan dengan 2 tahap absorbsi melalui Mother Liquor . Gas hasil daur ulang kemudian dikirim kembali ke unit sintesa.
6. Unit Kondensat Treatment
Unit kondensat treatment adalah unit yang bekerja mendaur ulang sejumlah kecil kondensat urea, uap air, karbondioksida, dan amoniak yang terbuat saat proses
kritalisasi dilakukan. Gas NH3 dan CO2 yang dihasilkan dari kondensat kemudian dikirim ke unit purifikasi untuk diolah kembali, sedangkan air kondensat dikirim ke unit utilitas. Industri pupuk ZA
Bagian Terkorosi : 1. Bagian kompresor terkorosi karena udara yang terlalu lembap (tidak dikeringkan terlebih dahulu). 2. Bagian reaktor kristaliser karena tempat mereaksikan gas amonia dan asam sulfat cair. 3. kotak header udara dingin 4. pipa masuk dan keluar dari pendingin udara, serta tabung penukar. 5. Pipa masuk dan keluar dari pemisah limbah reaktor. 6. Pompa dan katup kontrolnya (flashing dapat menyebabkan erosi-korosi yang parah di bagian hilir katup kontrol.) 7. pemisah bertekanan tinggi. 8. pemisah limbah reaktor karena air asam yang masuk. 9. kolom stripper
Proses produksi yang terdapat di Unit ZA PT. Petrokimia Gresik (2009) memakai reaktor kristaliser . Reaksi berjalan pada tekanan atmoseferis dan pada suhu sekitar 105-110oC . Gas amonia dan asam sulfat cair bereaksi secara stoikhiometri membentuk amonium sulfat dengan konversi reaksi overall sebesar 98%.Pemilihan kondisi operasi pada suhu 105-110oC dan tekanan 1 atm dengan pertimbangan bahwa pada suhu yang terlalu tinggi asam sulfat akan membentuk aerosol dan bereaksi dengan gas amonia menjadi amonium bisulfat [NH4HSO4]. Senyawa amonium bisulfat ini berupa kristal putih yang bersi fat korosif dan berbahaya, seperti menyebabkan iritasi pada kulit. Pembentukan amonium bisulfat bisa terjadi jika temperatur reaksi jauh lebih dari 100oC dan melebihi temperatur leleh ammonium sulfat (235-280oC). Akan tetapi apabila temperatur reaksi terlalu rendah dapat menyebabkan konversi reaksi menjadi kecil (kurang maksimal). Faktor yang mempengaruhi Proses Korosi
1. Zat-zat Kimia yang Korosif Dalam industri pupuk, faktor yang mempengaruhi proses korosi berupa zat-zat kimia yang bersifat korosif. Zat-zat kimia tersebut diantaranya:
Gas NH3 dan CO2
Ammonium Karbamat
asam sulfat cair
amonium bisulfat [NH4HSO4]
Ammonium Nitrat
2. Suhu dan Keasaman (pH)
pH merupakan fungsi dari suhu. Semakin tinggi suhu, maka pH akan semakin rendah. Hal ini disebabkan pada suhu tinggi, terjadi reaksi deposisi ammonium nitrat sebagai berikut.
Reaksi diatas menyebabkan terbentuknya asam nitrat yang korosif sehingga terjadi korosi.
Jenis-Jenis Korosi
1. Korosi merata Korosi merata ini terjadi pada alat yang terpapar atmosfer, struktur bangunan pabrik pupuk, bagian dalam tangki pengangkut bahan baku (Railcar) dan tangki penyimpanan.
Korosi merata disebabkan karena adanya reaksi redoks antara lo gam dengan lingkungannya yang mengandung bahan yang korosif. Di lingkungan pabrik pupuk , terdapat NOx dan SOx yang cukup tinggi sehingga menimbulkan korosi pada hampir semua permukaan alat yang terpapar ke atmosfer Korosi merata berlangsung secara lambat dan korosi ini dipicu oleh korosi yang mula-mula terjadi pada sebagian permukaan logam sehingga dengan bertambahnya waktu akan menyebar ke seluruh permukaan logam. Pada Railcar yang mengangkut NH3, sebagian permukaan mula-mula terkorosi karena konsentrasi NH 3 yang tidak jenuh. Hal ini menyebabkan ammonia bereaksi dengan uap air menghasilkan asam nitrat sehingga terbentuk bagian yang memiliki pH rendah. Pada bagian yang memiliki pH rendah ini, besi terkorosi dan menyebabkan terbentuknya produk korosi.
Korosi merata juga dapat terjadi pada tangki akibat air bekas pembilasan yang menyebabkan terbentuknya larutan Ammonium Nitrat yang rendah.
Pada suhu 50,7 oC laju korosi Ammonium Nitrat 32% ialah 1,4 mpy sedangkan Ammonium Nitrat 16% ialah 58,3 mpy. Berdasarkan tabel tersebut dapat diketahui bahwa semakin rendah konsentrasi Ammonium Nitrat, maka korosi akan semakin parah. Ketika tangki dibilas, menyisakan konsentrasi Ammonium nitrat yang rendah sehingga dapat menyebabkan terbentuknya produk korosi seperti berikut.
2. Korosi Erosi
Korosi erosi dapat terjadi pada impeller pompa dan perpipaan. Korosi ini disebabkan aliran fluida yang sangat cepat sehingga merusak permukaan logam dan lapisan film pelindung. Pada turbulensi ini molekul – molekul fluida akan memberikan tekanan langsung pada logam sehingga terjadi keausan mekanik yang akan menyebabkan terjadinya korosi. Mekanisme korosi erosi terjadi sebagai berikut.
1. Pada tahap pertama terjadi serangan oleh gelembung udara yang menempel di permukaan lapisan pelindung logam, karena adanya aliran turbulen yang melintas di atas permukaan logam tersebut. 2. Pada tahap kedua gelembung udara tersebut mengikis dan merusak lapisan peindung. 3. Pada tahap ketiga, laju korosi semakin meningkat, karena lapisan pelindung telah hilang. Logam yang berada di bawah lapisan pelindung mulai terkorosi, sehingga membentuk cekungan, kemudian terjadi pembentukan kembali lapisan pelindung dan logam, menjadi tidak rata. Bila aliran terus mengalir, maka akan terjadi serangan kembali oleh gelembung udara yang terbawa aliran. Serangan ini akan mengikis dan merusak lapisan pelindung yang baru saja terbentuk, rusaknya lapisan pelindung tersebut akan mengakibatkan serangan lebih lanjut pada logam yang lebih dalam sampai membentuk cekungan. 3. SCC
SCC yang berjenis korosi intergranular terjadi pada unit sintesis dan unit purifikasi. Korosi ini terjadi disebabkan karena reaksi oksidasi oleh oksigen yang berinteraksi dengan larutan ammonium karbamat. Ammomium karbamat bersifat higroskopis dan akan menarik kelembaban. Ammonium karbamat yang basah akan menjadi campuran kesetimbangan amonium karbamat dan amonium karbonat. Kombinasi garam dan uap air ini menyerang lapisan oksida pelindung pada permukaan baja sehingga menyebabkan korosi. Selain itu juga karena lapisan passivasi telah rusak akibat umpan yang tidak mengandung udara yang terpasivasi. Oleh karena itu pada unit sintesis dan purifikasi membutuhkan suplai oksigen terus menerus untuk memastikan lapisan pasif terbentuk sempurna. Mekanisme korosi retak tegang ialah diawali dengan pembentukan dan perambatan retak dalam logam yang terjadi secara simultan antara tegangan tarik yang bekerja pada baja dengan bahan baku yang korosif. Mekanisme ini merupakan fase pemicuan. Kemudian fase selanjutnya fase penjalaran adalah fase yang akhirnya menyebabkan kegagalan. Pada fase penjalaran ini dikenal istilah retak awal dan fase perambatan retak (Jones, 1992).
4. Korosi Sumuran Korosi sumuran terjadi dibagian bawah tangki penyimpanan yang terdapat sludge produk korosi disebabkan oleh adanya presipitas i sludge.
Korosi pada tangki bagian bawah selalu lebih parah daripada tangki bagian samping. Hal ini disebabkan ketika produk korosi pada bagian samping tangki terbentuk, produk korosi tersebut akan mengendap di bagian bawah tangki sehingga menyebabkan terbentuknya deposit yang akan menginisiasi korosi se lanjutnya.
Mekanisme korosinya dapat dijelaskan berdasarkam reaksi berikut.
Permukaan baja yang terpapar oleh sludge produk korosi yang mengandung air akan bereaksi menghasilkan besi hidroksida dan ion H +. Pada saat bersamaan, ammonium Nitrat terdeposisi menjadi ion ammonium dan nitrat.
Berdasarkan gambar diatas, dapat diketahui bahwa i on H+ yang terbentuk tidak bisa berdifusi dengan cepat keluar dari celah sehingga untuk menetralkan muatannya, ion H + ini menarik NO3- dan bereaksi membentuk asam nitrat dan menyebabkan korosi pada permukaan baja tersebut, seperti pada gambar berikut.
Dampak Korosi
1. Dampak Korosi Terhadap Lingkungan -
Lingkungan terkontaminasi oleh zat yang berbahaya karena pipa maupun tangki yang digunakan mengalami kebocoran akibat korosi.
-
Korosi mengakibatkan adanya pemborosan Sumber Daya Alam. Logam teknis yang terkorosi berasal dari senyawa mineral yang ada dibumi. Dengan adanya proses korosi, mengakibatkan logam teknis tersebut menjadi produk korosi yang tersebar tanpa bisa didaur ulang menjadi logam teknis kembali.
2. Dampak Korosi Terhadap Manusia -
Kerugian ekonomi akibat korosi. Adanya biaya pengendalian korosi yang tinggi untuk menanggulangi korosi mulai dari desain sampai dengan proses pemeliharaan
-
Korosi dapat membahayakan jiwa manusia karena adanya kegagalan dari konstruksi sehingga dapat menimbulkan kecelakaan.
-
Adanya polusi dari zat yang hilang dari peralatan yang mengalami kebocoran karena terkorosi, mengakibatkan terganggunya kesehatan manusia. Contohnya pada industry ini salah satu daerah yang rentan terhadap korosi adalah bagian reaktor kristaliser dimana terjadi reaksi gas amonia dan asam sulfat cair. Asam sulfat merupakan zat kimia yang berbahaya.
Pengendalian dan Jenis Proteksi
A. Pencegahan Korosi pada Industri Pupuk Penyebab Korosi pH dan excess NH3 terlalu rendah
Pencegahan
pH minimum : 7 NH3 excess : 0.05% (500 ppm) Temperatur yang terlalu tinggi atau Menjaga tangki UAN pada suhu 40-100 oF terlalu rendah UAN 28% dan larutan UAN encer
Menghindari penyimpanan UAN 28% dalam jangka waktu lama Sludge Korosi Membersihkan tangki setiap tahun jika memungkinkan Ruang kosong dengan sedikit residu Jangan meningalkan tangki atau pipa dengan UAN sedikit residu UAN khususnya pada musim panas Kualitas inhibitor kimia yang rendah Membeli inhibitor dari supplier terpercaya
B. Pengendalian dan Proteksi -
Coating Dapat dilakukan coating dengan menggunakan epoxy, PE maupun PVC.
Tanpa Coating -
Inhibitor
Menggunakan Coating
Ada 2 tipe inhibitor untuk penghambat korosi karena UAN. Tipe yang pertama adalah inhibitor “lapisan” yang membentuk lapisan pelindung pada baja. Tipe kedua adalah pasivator dimana inhibitor ini bersama dengan produk korosi membentuk lapisan yang dapat “menyegel” sel korosi.
Salah satu korosi yang terjadi pada industry pupuk ini adalah SCC. Korosi ini terjadi karena adanya O2 pada liquid ammonia. Inhibitor yang dapat digunakan adalah Hydrazine (N2H4)
-
Gabungan
