MAKALAH TUGAS PERANCANGAN PRODUK & PROSES KIMIA
PROSES PEMBUATAN AMONIA DARI GAS ALAM
Disusun Oleh : 1. Albert Iskandar Koeswoyo oyo (2103011 0113140 140150 2. An!!un Anaulia "iahaan (210301141200#4 3. Aribel ribella la "a$udr "a$udraa %a$un! %a$un!ka kass (210 (210301 30114 14130 1301& 1&' ' 4. Aulia husnulita (21030114130143 5. )n ) ni "u$arsih (210301141200## #. )u )uni*e )li+abeth (2103011413011& ,. -adillah -athir -o/ana (210301141401,3 &. ani/ah ani/ah Ada$i Ada$i ah$at ah$atul ul ila ila (210301 (210301141 141301 301,& ,& '. ah$udi (210301141401,, 10. . Adi "etiawan (21030114120014 11. andy Dwi %ra$ono (2103011414012, 12. eni -at$awati (210301141200## 13. 13. idw idwan an i idya dya Adi Adi %ra %rase sety tyoo (210 (21030 301114140 41401' 1', , 14. e!uh iyanto (210301141301,& 15. 15. i ia Dolo Doloro rosa sa .6 .6 a$bun $bunan an (210 (21030 30111413 141301 0143 43 1#. idya "ari (21030114120021
Dosen %en!a$7u: Dr. utuk D8oko Kusworo9 ".9 .)n! DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2016 RINGKASAN
A$onia adalah senyawa ki$ia yan! $e$7unya ru$us 3.iasanya senyawa ini dida7ati beru7a !as den!an bau ta8a$ yan! khas (disebut bau a$onia. A$onia $eru7akan salah satu 7roduk yan! 7entin! dala$ dunia industri9 teruta$a di industri 7u7uk. %u7uk urea $eru7akan salah satu *ontoh 7roduk yan! berbahan bahan baku uta$a yan! harus tersedia adalah a$$onia. Indonesia $eru7akan ne!ara den!an den!an 7otensi di sektor 7ertanian yan! besar dan setia7 tahunnya 7ertanian Indonesia tu$buh den!an 7esat9 hal ini tentu akan berbandin! lurus den!an kebutuhan akan 7u7uk. A$onia adalah !as yan! tidak berwarna dan baunya san!at $eran!san!9 "an!at $udah larut dala$ air9 eru7akan !as yan! $udah $en*air. A$onia da7at di7roduksi den!an bahan baku !as ala$9 udara9 dan stea$. %roses 7e$buatan a$onia da7at dilakukan den!an den!an bebera7a 7roses antaralain aber;os*h9 Kello!9
re/re!erasi a$onia. %roses 7e$buatan a$onia $eru7akan 7roses yan! san!at ko$7leks dan 7erlu ketelitian dala$ $en8alankan 7rosesnya.
DAFTAR ISI
I6KA"A...........................................................................................................................ii 2
%AKAA................................................................................................................................iii DA-A I"I.............................................................................................................................i= DA-A A)<.....................................................................................................................= DA-A 6AA................................................................................................................=i %)DA? %roduk.....................................................................................4 4. %roses %e$buatan..............................................................................................................4 5. Ke!unaan A$onia .............................................................................................................5 #. %roses -low Dia!ra$ ........................................................................................................# ,. %roses lok Dia!ra$ ........................................................................................................# &. %roses................................................................................................................................., "I%?
DAFTAR GAMBAR
6a$bar 1. %roses /low dia!ra$................................................................................................# 6a$bar 2. %roses blok dia!ra$................................................................................................# 3
DAFTAR TABEL
abel 1. Ko$7osisi natural !as.................................................................................................3 abel 2. %erbandin!an 7roses 7e$buatan a$onis....................................................................5 abel 3. Ko$7osisi keluar re/or$er ' 4
PENDAHULUAN 1. Latar Bea!a"#
A$onia adalah senyawa ki$ia yan! $e$7unya ru$us 3.iasanya senyawa ini dida7ati beru7a !as den!an bau ta8a$ yan! khas (disebut bau a$onia. alau7un a$onia $e$iliki su$ban!an 7entin! ba!i keberadaan nutrisi di bu$i9 a$onia sendiri adalah senyawa kaustik dan da7at $erusak kesehatan. Ad$inistrasi Kesela$atan dan Kesehatan %eker8aan A$erika "erikat $e$berikan batas 15 $enit ba!i kontak den!an a$onia dala$ !as berkonsentrasi 35 77$ =olu$9 atau & 8a$ untuk 25 77$ =olu$e. Kontak den!an !as a$onia berkonsentrasi tin!!i da7at $enyebabkan kerusakan 7aru;7aru dan bahkan ke$atian. "ekali7un a$onia di A" diatur seba!ai !as tak $udah terbakar9 a$onia $asih di!olon!kan seba!ai bahan bera*un 8ika terhiru79 dan 7en!an!kutan a$onia ber8u$lah lebih besar dari 3.500 !alon (13924& < harus disertai surat i+in. A$onia $eru7akan salah satu 7roduk yan! 7entin! dala$ dunia industri9 teruta$a di industri 7u7uk. %u7uk urea $eru7akan salah satu *ontoh 7roduk yan! berbahan bahan baku uta$a yan! harus tersedia adalah a$$onia. Indonesia $eru7akan ne!ara den!an den!an 7otensi di sektor 7ertanian yan! besar dan setia7 tahunnya 7ertanian Indonesia tu$buh den!an 7esat9 hal ini tentu akan berbandin! lurus den!an kebutuhan akan 7u7uk. "eba!ai seoran! chemical engineer yan! akan $en8adi process engineer 7eha$an akan 7roses 7roduksi a$$onia san!at di7erlukan9 a!ar di $asa $endatan! Indonesia tidak kekuran!an process engineer di bidan! fertilizer 9 yan! $ana kebutuhan akan fertilizer di Indonesia tidak akan 7ernah berkuran! 2. Ma"$aat
1. ahasiswa $e$iliki 7e$aha$an tentan! karakteristik a$$onia 2. ahasiswa $e$iliki 7e$aha$an tentan! $etode;$etode 7roses 7roduksi a$$onia 3. ahasiswa $e$iliki 7e$aha$an tentan! 7roses 7roduksi a$$onia
PEMBAHASAN 1. A%"'a
A$onia adalah !as ta8a$ yan! tidak berwarna den!an titik didih ;3395 o. airannya $e$7unyai 7anas 7en!ua7an yan! bebas yaitu 193, K8@! 7ada titik didihnya dan da7at di 1
tan!ani den!an 7eralatan laboratoriu$ biasa. airan 3 $iri7 den!an air dala$ 7rilaku /isikanya9 ber!abun! den!an san!at kuat $elalalui ikatan hidro!an. A$onia dan !ara$;!ara$nya bersi/at $udah larut dala$ air. Ion a$$oniu$ adalah bentuk transisi dari a$$onia. A$$onia banyak di!unakan dala$ 7roses 7roduksi urea9 industri bahan ki$ia9 serta industri bubur kertas dan kertas ( pulp and paper . 2. S'$at A%"'a
"i/at;si/at a$onia antara lain seba!ai berikut: 1 A$onia adalah !as yan! tidak berwarna dan baunya san!at $eran!san! sehin!!a !as ini $udah dikenal $elalui baunya. 2 "an!at $udah larut dala$ air9 yaitu 7ada keadaan standar9 1 liter air terlarut 11&0 liter a$onia. 3 eru7akan !as yan! $udah $en*air9 a$onia *air $e$beku 7ada suhu ;,&0 dan $endidih 7ada suhu ;330 . 4 ebera7a data 7entin! tentan! unsur 7enyusun senyawa a$onia. a. Data 7entin! tentan! nitro!en: Dite$ukan oleh Daniel uther/ord 7ada tahun 1,,2. e$7unyai $assa ato$ 14900#, s$a e$7unyai no$or ato$ ,. e$7unyai 8ari;8ari ato$ 09'2 B9 e$7unyai kon/i!urasi elektron 2 5 Dala$ senyawa $e$7unyai bilan!an oksidasi ;39C59 C4 dan C29e$7unyai =olu$ ato$ 1,930 *$3@$ol e$7unyai struktur Kristal heksa!onal9 e$7unyai titik didih ,,9344 K e$7unyai titik lebur #3915 K9 e$7unyai $assa 8enis 19251 !ra$@*$3 e$7unyai ka7asitas 7anas 19042 @! K9e$7unyai 7otensial ionisasi 149534 olt e$7unyai elektrone!ati=itas 39049 e$7unyai kondukti=itas kalor 09025'& @$ K e$7unyai har!a ental7i 7en!ua7an 29,'2& K@$ol.("unardi #1;#3. b. Data 7entin! tentan! hidro!en: Di te$ukan oleh enry a=endish 7ada tahun 1,## e$7unyai $assa ato$ 1900,'4 s$a9 e$7unyai no$or ato$ 19e$7unyai 8ari;8ari ato$ 290& B e$7unyai kon/i!urasi elektron 19Dala$ senyawa $e$7unyai bilan!an oksidasi C19 teta7i 7ada senyawa hibrida bilan!an oksidasi hidro!en ;1 e$7unyai =olu$ ato$ 14910 *$3@$ol9 e$7unyai struktur Kristal heksa!onal 2
e$7unyai titik didih 2092& K9 e$7unyai titik lebur 139&1 K9 e$7unyai $assa 8enis 090&'' !ra$@*$3 e$7unyai ka7asitas 7anas 149304 @! K9e$7unyai 7otensial ionisasi 1395'& =olt9 e$7unyai elektrone!ati=itas 2910 e$7unyai kondukti=itas kalor 091&15 @$ K9e$7unyai har!a ental7i 7e$bentukan 09005&5 K@$ol9e$7unyai har!a ental7i 7en!ua7an 0945&1 K@$ol. ("unardi9 15;1#. (. S)e*'$'!a*' Ba+a" Ba!, & Pr-,!
1. "7esi/ikasi ahan aku ahan baku 7roses 7e$buatan a$$onia adalah !as ala$9 udara 7roses9 dan stea$. a. 6as ala$ 6as ala$ yan! di!unakan berasal dari 6as Ala$ adak I9 uara adak abel 1. Ko$7osisi atural 6as Ko$7onen Ei (F =ol O2
#.13
2
0.0&
4
&3.,2
2#
5.40
3&
2.&&
i;410
0.55
n;410
0.#2
i;512
0.21
n;512
0.14
#14
0.12
,1#
#.13
otal
100.00
. ?dara 7roses
?dara di7eroleh dari at$os/er den!an ko$7osisi 2 : O2 G ,& : 21 dan inert sekitar 1 F /. "tea$ 2 "tea$ yan! di!unakan seba!ai bahan baku adalah stea$ bertekanan 3& k!@*$ 6 2. "7esi/ikasi %roduk A$$onia yan! dihasilkan $e$iliki s7esi/ikasi seba!ai berikut: 3
• • • •
entuk: *air Ko$7osisi a$$onia: $in ''.'F berat oisture: $aH 0.1F berat Kandun!an oil: $aH. 5 77$
. Pr*e* Pe%,ata" A%"'a a. Pr*e* HaerB*/+
%roses 7e$buatan a$onia dari nitro!en dan hidro!en 7erta$a kali dite$ukan oleh -rit+ aber 7ada tahun 1'0&9 seoran! ahli ki$a dari er$an. ?ntuk skala industri 7e$buatan a$$onia dite$ukan oleh arl os*h9 seoran! ahli ki$ia dari er$an. %ersa$aan reaksi berikut. 2(! C 32(! 23(! G ;4#.1 k@$ol erdasarkan 7rinsi7 keseti$ban!an $aka konstanta keseti$ban!an reaksi tidak hanya ter!antun! 7ada te$7eratur dan tekanan teta7i 8u!a di7en!aruhi oleh 7erbandin!an ko$7osisi nitro!en dan hidro!en. Kondisi yan! $en!untun!kan untuk 7e$buatan a$onia adalah reaksi ke kanan 7ada suhu rendah dan tekanan tin!!i. a$un reaksi tersebut berlan!sun! san!at la$bat 7ada suhu rendah9 bahkan 7ada suhu 500⁰ sekali7un. Di sisi lain9 karena reaksi ke kanan eksoter$ $aka 7ena$bahan suhu akan $en!uran!i rende$en. %roses aber;os*h 7erta$a dilan!sun!kan 7ada suhu 500⁰ dan tekanan 150;350 at$ $en!!unakan katalis serbuk besi yan! di*a$7ur den!an Al2O39 !O9 aO9 dan K 2O. . Pr*e* Ke##
%roses ini $eru7akan 7roses sintesa a$onia $en!!unakan bahan baku dari !as ala$ den!an reaksi uta$a antara !as hidro!en dan nitro!en $en8adi a$onia yan! berlan!sun! 7ada seksi a$$onia *on=erter. Kondisi o7ti$al yan! di!unakan 7ada 7roses ini adalah $en8a!a reaksi 7ada tekanan 140;150 k!@*$2 dan te$7erature 3#0;500⁰. A$$onia *on=erter yan! di!unakan terdiri dari dua 8enis9 yaitu Kello! hori+ontal a$$onia *on=erter dan Kello! =erti*al Juen*h *on=erter. 6as sintesis $urni yan! dida7at dari 7roses ini terdiri dari *a$7uran 2 (,4.2F9 2 (24.,F9 4 (0.&F dan Ar (0.3F. "e$ua ko$7osisi !as tersebut ke$udian di7isahkan den!an treat$ent tertentu sehin!!a !as sintesis yan! dihasilkan hanya $en!andun! 2 dan 2. "elan8utnya9 7roses inti terbentuknya a$onia ter8adi di dala$ a$$onia *on=erter yan! $ereaksikan !as nitro!en dan hidro!en $en!hasilkan a$onia. /. Pr*e* L,r#'
%roses lur!i reaksinya berlan!sun! dala$ reaktor /iHed bed $en!!unakan oksi!en dan stea$ 7ada kisaran tekanan 2000;3000 k%a (20;30 at$. Oksi!en dan stea$ di$asukkan kedala$ !asi/ier $elalui *elah ke dala$ rotary !rate. e$7eratur !asi/ikasi sekitar 5#0; #20⁰ dan ter!antun! dari karakteristik u$7an. Kandun!an $etan dan karbondioksida $asin!;$asin! 10F dan 2&F dala$ !asi/ier. rude !as dari
!as sintesis yan! $urni dilan8utkan 7roses ko$7resi dan terakhir 7roses 7e$buatan a$onia. -. Pr*e* K))er*Tte!
erawal dari !asi/i*ation stea$ !eneration washin! 7ada /ase *air den!an tekanan rendah dan suhu yan! tin!!i. a$7uran ho$o!en dari batu bara9 oksi!en dan stea$ $e$iliki suhu 1'25⁰. "tea$ dan karbon bereaksi endoter$ik sehin!!a ter8adi 7enurunan suhu hin!!a 14&0⁰. 6as sintesis yan! dihasilkan $e$iliki sul/ur9 O2 dan O yan! bersi/at ra*un ba!i katalis9 sehin!!a 7erlu dilakukan 7roses 7en!hilan!an sul/ur9 O dan O2. 6as sintesis yan! telah $urni ke$udian diu$7ankan dala$ a$$onia *on=erter den!an katalis -e2O3 yan! san!at reakti/ 7ada suhu 300⁰ ;500⁰ . Kon=ersi a$$onia o=erall yan! dihasilkan 7roses ini adalah &&.&F (kirk Oth$er91''&. ?ntuk da7at $en!etahui 7roses yan! akan di7ilih dala$ $e$7roduksi a$$onia $aka da7at dilihat kondisi o7erasi 7ada $asin!;$asin! 7roses se7erti 7ada tabel berikut :
es
abel 2. %erbandin!an 7roses 7e$buatan a$onia %ros aber; Kello!
Ko77ers ot+ek 1'25
u (⁰ ek anan (at$ Kon =ersi (F )ner !i (6@t 3
150;350
14;15
20;30
123
20;25
''.&2
#1
&&.&
&0;'0
2,.1
50;5#
44
3. Ke#,"aa" A%"'a
Ke!unaan a$onia ba!i $anusia *uku7 bera!a$. Di antaranya adalah seba!ai berikut: a ?ntuk 7e$buatan 7u7uk9 teruta$a urea dan A (wa=el+ur a$oniu$ G a$oniu$ sul/at 2 3(! C O2(! L O(22(aJ C 7anas 2 3(! C 2"O4 L (42"O4(aJ b ?ntuk $e$buat senyawa a$oniu$ nitrat. 4 3(! C 5 O2(! 3(! C l(aJ 3(! C O3(aJ * ?ntuk $e$buat hidra+in.
nitro!en yan! lain9 se7erti asa$ nitrat9 a$oniu$ klorida9 L L L
4 O(! C # 2O(! 4l(aJ 4 O3(aJ
5
2 3(! C
aOl(aJ
L
24(l C al(s C 2O(l
idra+in $eru7akan salah satu senyawa nitro!en yan! di!unakan seba!ai bahan bakar roket. d Dala$ 7abrik es9 a$onia *air di!unakan seba!ai 7endin!in (re/ri!erant karena a$onia *air $udah $en!ua7 dan akan $enyera7 7anas sehin!!a $eni$bulkan e/ek 7e$bekuan (. 6oenawan 153;154. 6. Pr/e** F4 D'a#ra%
6a$bar 1. %ro*ess -low Dia!ra$ 5. B! D'a#ra% Ke*e,r,+a"
6a$bar 2. lok Dia!ra$ Keseluruhan . Pr*e* a. Pe%a!ara" Ga* S'"te*'* 7Stea% Re$r%'"#8
ula;$ula !as ala$ akan diubah $en8adi !as O9 O2 dan 29 ke$udian !as O yan! ada dikon=ersikan $en8adi !as O2. %roses reforming adalah suatu reaksi yan! #
bertu8uan untuk $en!ubah !as ala$ $en8adi O dan 2 den!an *ara $ereaksikan !as ala$ den!an steam dibantu den!an katalis ikel Oksida (iO di Primary Reformer . 6as ala$ yan! keluar dari in* OHyde 6uard ha$ber di*a$7ur den!an Medium Steam (" dan di7anaskan dala$ Mixed Preheat Coil di seksi Primary Reformer. 6as yan! keluar dari Mixed Preheat Coil $e$7unyai tekanan 3&95 k!@*$2 dan te$7eraturnya 4,209 untuk selan8utnya di$asukkan ke tube;tube katalis di seksi radiant. %ada %ri$ary e/or$er terda7at 3,& buah tube katalis9 yan! terba!i atas ' buah sub header dan $asin!;$asin! sub header terdiri dari 42 buah tube katalis. eaksi yan! ter8adi adalah seba!ai berikut: 4(! C 2O(! O C 32; 4'93 kkal@$ol 2 38,5 kg/cm ;
O C 2O O2 C 2C'9& kkal@$ol 38,5 kg/cm2; (Kello!9 1',& eaksi keseluruhan adalah endother$is. %anas yan! dibutuhkan disu7lai dari 7anas 7e$bakaran !as ala$ diluar tube katalis. Ada 10 baris burner, $asin!;$asin! terdiri dari 20 burner . 6as ala$ dan stea$ yan! akan $asuk ke dala$ %ri$ary e/or$er diatur su7aya 7erbandin!an antara stea$ dan karbonnya 395 : 1 yan! diatur oleh alat yan! disebut Ratio Relay, karena 8ika stea$ kuran! akan ter8adi reaksi sa$7in! seba!ai berikut: 4 C 22; M 2O C OC M (Kello!9 1',& Karbon yan! terbentuk da7at $ela7isi 7er$ukaan katalis sehin!!a keakti/an katalis berkuran!9 selain itu 8u!a $en!!an!!u 7er7indahan 7anas 7ada 7er$ukaan tube. 6as ala$ yan! bereaksi di tube katalis akan keluar $elalui ba!ian bawah tube dan disatukan den!an sebuah 7i7a besar te!ak lurus keatas yan! disebut riser 9 yan! ber/un!si untuk $en!hubun!kan aliran %ri$ary e/or$er ke inlet gas Secondary Reformer. ekanan !as keluar 3&95 k!@*$2 dan te$7eratur &010. Secondary Reformer ber/un!si untuk $elan8utkan reaksi reforming. eaksi yan! ter8adi sa$a den!an reaksi di %ri$ary e/or$er. eta7i 7anas yan! di7erlukan di7eroleh dari 7e$bakaran lan!sun! den!an udara didala$ reaktor. Secondary Reformer terdiri atas 2 ba!ian9 yaitu ba!ian atas yan! disebut Mixing Zone (Combustion Zone dan ba!ian bawah disebut Reaction Zone. 6as dan udara $asuk 7ada "e*ondary e/or$er se*ara ter7isah 7ada ba!ian atas. 6as ber*a$7ur den!an udara 7roses 7ada Mixing Zone. ?dara 7roses disu7lai dari !ir Compressor 9 teta7i sebelu$nya telah dilewatkan $elalui filter udara untuk dihilan!kan debu dan 7artikel 7adatnya. %anas yan! di7erlukan "e*ondary e/or$er di7eroleh dari 7e$bakaran lan!sun! !as ala$ den!an udara didala$ Mixing Zone. eaksi 7e$bakaran yan! ter8adi adalah: 4(! C 2O2(! O2(!C22O(!C1'19,kkal@$ol 22(! C O2(! 22O(!C5,9& kkal@$ol ,
(Kello!9 1',& Dari Mixing Zone, 7anas $e$asuki Reaction Zone yan! beru7a pac"age bed yan! terdiri dari 3 buah bed katalis ikel Oksida (iO. Dala$ Reaction Zone ini9 ha$7ir se$ua !as ala$ bereaksi dan kadar $etana yan! keluar dari "e*ondary e/or$er sekitar 0933F $ol. e$7eratur !as di bed katalis I adalah 110309 di bed II adalah 102,0 dan di bed III te$7eraturnya 10250. e$7eratur !as keluar dari "e*ondary e/or$er $asih san!at tin!!i yaitu 1025 0 dan tekanan 3595 k!@*$2. "ehin!!a 7anas ini di$an/aatkan untuk $e$7roduksi steam bertekanan tin!!i (105 k!@*$2 di (#aste $eat %oiler . Keluar dari te$7eraturnya $en8adi 4&20. Aliran !as ini ke$udian $en!ala$i 7endin!inan lebih lan8ut den!an dialirkan ke tube side9 sehin!!a te$7eratur turun $en8adi 3,10. e$7eratur ini sudah sesuai untuk reaksi di $igh &emperature Shift Con'erter."eba!ian dari !as ini9 sekitar 2;3F dikiri$ ke ?nit Cosorb untuk di$urnikan onya dan sisanya di!unakan untuk 7roses 7e$urnian !as sintesa. . Pe%,r"'a" Ga*
u8uan adanya 7e$urnian !as adalah untuk $e$urnikan !as sintesa keluaran re/or$in! sehin!!a $en!andun! 2 dan 2 dala$ 7erbandin!an 3 : 1 dan disa$7in! itu hanya $en!andun! !as inert se7erti $ethane dan ar!on dala$ konsentrasi serendah $un!kin. "eksi 7e$urnian !as terdiri dari seksi kon=ersi shi/t ( " dan <" *on=erter9 Absor7si O2 (O2 re$o=al9 dan ethanasi (ethanator. ?ntuk lebih 8elasnya adalah seba!ai berikut : 1. Pr*e* S+'$t C"9er*'"
6as keluar dari re/or$in! $e$7unyai ko$7osisi seba!ai berikut (dala$ F=olu$e basis kerin! : abel 3. Ko$7osisi keluar re/or$er Se":a4a
K%)*'*' K'%'a 7;8
idro!en (2 arbon onoHide (O arbon DioHide (O2 itro!en (2 Ar!on (Ar ethane (4
55.1' 13.53 13.53 22.14 0.3 0.4&
Kon=ersi O adalah 7roses yan! ber!una untuk $en!hilan!kan atau $en!uran!i !as O yan! $eru7akan ra*un ba!i katalis kon=erter sintesa a$onia9 sedan!kan Ar dan 4 da7at $en8adi inert di reaksi kon=ersi 3. 6as O sulit untuk di7isahkan sehin!!a senyawa ini dikon=ersikan terlebih dahulu $en8adi O2 dala$ 2 kon=erter shi/t yaitu i!h e$7erature "hi/t (" dan &
aha7 ini ber/un!si untuk $e$7ersia7kan bahan baku yan! akan di!unakan di dala$ A$$onia on=erter. ahan baku ini beru7a !as 2dan 2 sehin!!a !as;!as lain yan! ada harus di7isahkan dulu. Nan! di$ana 6as O2 yan! dihasilkan dari taha7 ini di7erlukan dala$ 7e$buatan urea. "ehin!!a !as ini dia$bil den!an *ara disera7 den!an larutan 7enyera7 ke$udian dilan8utkan den!an 7roses stri77in! a!ar di7eroleh !as O2 yan! sia7 untuk u$7an reaktor sintesis urea. 6as sintesa yan! keluar dari <" (
'
*. anadiu$ %entoksida (2O5 untuk $ela7isi a!ar tidak korosi/. Kadar 2O5 adalah 095;09# F berat. d. Air seba!ai 7elarut e. ?*on seba!ai anti /oa$in! sebanyak 1;2 77$
⇔ 2
KO3 (l
eaksi ini adalah reaksi eksoter$is.
di!unakan untuk $e$o$7a larutan se$i lean en/ield yan! kan $enu8u absorber.
K 2O3 (l C O2 (! C 2O (l ;M %G 395 k!@*$2
-. Pr*e* Met+a"a*'
6as 7roses yan! keluar dari 7un*ak absorber $asih $en!andun! 091 F $ol O2 dan kira;kira 09# F $ol O 7ada kondisi te$7eratur ,0 ° dan tekanan 25 k!@*$2. 6as tersebut selan8utnya $asuk ke $ethanator setelah sebelu$nya di7anaskan dulu sehin!!a suhunya $en*a7ai 120° dan naik $en8adi 2'5° di $ethanator /eed heater. 6as O dan O2 sisa yan! terda7at dala$ !as 7roses bera*un ba!i katalis di A$$onia on=erter.9 sehin!!a 7erlu direaksikan den!an 2 ke$udian $e$bentuk 4 dala$ alat $ethanator. Di dala$ $ethanator9 oksida lo!a$ ini diubah $en8adi $etana yan! bersi/at seba!ai !as inert dala$ a$$onia *on=erter. ethanator berisi katalis nikel oksida (iO sebanyak 1'9& $39 yan! tersusun $en8adi ti!a bed. 6as yan! $asuk ke dala$ $ethanator dibatasi kadar O dan O2 $aksi$u$ 091 F O dan 093 F untuk O 2 karena se*ara teoritis 091 11
F O $a$7u $enaikkan suhu sekitar ,2° sedan!kan reaksi 7e$bentukan $etana adalah reaksi eksoter$is sehin!!a te$7erature dala$ $ethanator harus di8a!a. Kondisi o7erasi di $ethanator 7ada suhu 2'5° dan tekanan 2# k!@*$2. eaksi yan! ter8adi $eru7akan kebalikan dari reaksi di 7ri$ary re/or$er. eaksi dala$ $ethanator adalah seba!ai berikut : O C 32 ⇔ 4 C 2O C4'93 kkal@$ol O2 C 42 ⇔ 4 C 22O C 3'95 kkal@$ol eaksi yan! ter8adi san!at eksoter$is sehin!!a $ethanator dielen!ka7i den!an syste$ interlo*k yan! akan $en!hentikan aliran !as bila ter8adi kenaikan suhu sa$7ai 3''° serta $en!hentikan aliran boiler /eed water ke $ethanator shi/t e//luent. 6as yan! keluar dari $ethanator dihara7kan $e$7unyai kadar O dan O2 $aksi$u$ 093 77$. 6as sintesa sebelu$ $asuk ke 7roses selan8utnya di$an/aatkan dahulu untuk $e$ban!kitkan - $elalui $ethanator e//luent keluar 7ada suhu 150° dan dilan8utkan 7ada *ooler $en8adi 40°. e. Pr*e* S'"te*a A%"'a
6as keluaran dari Methanator berada 7ada tekanan 2#92 k!@*$2 belu$ *uku7 tin!!i untuk reaksi di !mmonia Con'erter (105;D karena $enurut desain o7erasi tekanan !mmonia Con'erter adalah 150 k!@*$2 dan suhunya 420;500o. Syntetis +as dan Recycle Compressor di!unakan untuk $enaikkan tekanan !as9 yan! terdiri dari o) Pressure Case Compressor (<% dan $igh Pressure Case Compressor (%. Keluar dari <%9 tekanan !as sintesis $en*a7ai #, k!@*$2 den!an suhu 1500. 6as sintesa didin!inkan dala$ Syntesis +as Methanator eed -xchanger suhu turun $en8adi 12009 nter Cooler +as eed Methanator $en8adi 3,0 dan !mmonia chiller $en8adi &o. "ebelu$ $asuk %9 kondesat yan! terbentuk di7isahkan dala$ Syntesis +as Compressor irst Stage Separator.6as kerin! dari separator di$asukkan ke % bersa$a;sa$a den!an recycle gas dari !mmonia Con'erter, dan keluar den!an tekanan 15192 k!@*$2 dan suhu #5o. 6as ini $en!andun! a$$onia karena ber*a$7ur den!an recycle gas. 6as sintesa dari % didin!inkan dala$ chiller/chiller hin!!a te$7eratur $en8adi ;1,o. %ada te$7eratur ;1,o9 ko$7onen a$$onia akan $en*air dala$ Secondary !mmonia Separator . Disini *a$7uran a$$onia di7isahkan dari !as 7roses sehin!!a kadar a$$onianya turun dari 'F $en8adi 2F $ol dan selan8utnya a$$onia dialirkan ke seksi 7e$urnian a$$onia. "edan!kan ko$7onen !asnya yan! seba!ian besar terdiri dari !as 2 dan 2 di7anaskan dala$ $eat -xchanger . 6as $asuk !mmonia Con'erter 7ada 2 te$7at9 yaitu ba!ian atas dan ba!ian bawah. Dindin! !mmonia Con'erter dibuat ran!ka7 den!an ruan! antara yan! disebut annulus. 6as u$7an yan! $asuk dari ba!ian bawah terus $en!alir $elalui annulus $enu8u 7un*ak !mmonia Con'erter dan $asuk dala$ bed katalis $elalui shell exchanger. 12
"edan!kan !as u$7an yan! $asuk dari ba!ian atas di!unakan untuk ke7erluan *uenching sebelu$ !as $asuk ke bed di atasnya9 !as ini diba!i $en8adi 4 aliran. 6as yan! $en!alir dala$ annulus $en!a$bil 7anas reaksi sehin!!a suhunya naik dan sewaktu sa$7ai di shell exchanger suhu $en*a7ai 422o. eaksi yan! ter8adi adalah seba!ai berikut: 2 C 32 23 CM 150 kg/cm2 ; 450ºC (Kello!9 1',& eaksi tersebut eksoter$is den!an disertai kenaikan te$7eratur. Kon=ersi yan! di*a7ai sekitar 12F. 6as hasil reaksi keluar dari bed kee$7at $elalui 7i7a ten!ah Con'erter dan naik ke 7un*ak Con'erter. e$7eratur !as yan! keluar 2'5o den!an tekanan 103 k!@*$2. 6as hasil reaksi ini $e$berikan 7anasnya 7ada %oiler eed #ater (-. Keluar dari %oiler eed #ater suhunya 142o ke$udian di$an/aatkan untuk $e$ban!kitkan stea$ di heat exchanger. 6as dari !mmonia Con'erter seba!ian di$asukkan dala$ % den!an !as dari <%9 dan seba!ian didin!inkan dala$ chiller sa$7ai suhu ;2&o. Ke$udian dari chiller ini !as dialirkan ke Purge +as Separator (10&; - den!an tu8uan untuk $en!uran!i kadar inert yan! beru7a 4 dan Ar yan! da7at $era*uni katalis dan $e$7en!aruhi keseti$ban!an 8ika kadar inertnya tin!!i. $.
Pr*e* Pe%,r"'a" -a" Re$'#era*' A%"'a
A$$onia *air selan8utnya $asuk ke Primary !mmonia Separator . Dala$ Primary !mmonia Separator ini 8u!a ada 7ena$bahan seba!ian ke*il a$$onia *air dari Purge +as Separator . ekanan Primary !mmonia Separator yaitu 1395 k!@*$2 sehin!!a !as inert yan! $asih ada dala$ *airan a$$onia akan $en!ua7 keluar dari ba!ian atas Separator dan dikiri$ ke uel System untuk di!unakan seba!ai bahan bakar di Primary Reformer. A$$onia *air keluar $elalui ba!ian bawah Primary !mmonia Separator $enu8u lash 0rum. Aliran a$$onia ini terba!i $en8adi 29 yaitu $en!alir ke Refrigerant lash 0rum I9 Refrigerant lash 0rum II dan Refrigerant lash 0rum III. %ada Refrigerant lash 0rum I9 *airan a$$onia akan $en!ala$i 7en!ua7an yan! kuat sehin!!a seba!ian *airan $en!ua7 dan ua7 tersebut diu$7ankan ke !mmonia Refrigerant Compressor .%ada ko$7ressor inilah keti!a lash 0rum da7at di7ertahankan tekanannya9 sehin!!a 7roses 7e$isahan dan 7en!a$bilan 7anas da7at ber8alan den!an baik. Kondisi o7erasi alat ini adalah 1,9' k!@*$2. Dari ko$7ressor ini *airan dialirkan ke Refrigerant Recei'er . Dala$ recei'er, 7ada tekanan 1# k!@*$2 !as inert akan $en!ala$i 7en!ua7an dan dibuan!. %ada alat ini 8u!a dilen!ka7i den!an siste$ 7endin!inan9 yaitu lash +as Chiller a!ar a$$onia yan! $asih dala$ bentuk ua7 da7at dikondensasikan sehin!!a tidak ikut terbuan!. Ke$udian seba!ian dari /ase *airnya di7o$7a ke ?nit ?rea seba!ai 7roduk dari ?nit A$$onia9 dan seba!ian la!i diu$7ankan ke lash 0rum I den!an tekanan o7erasi # k!@*$2. %ada lash 0rum I *airan akan $en!ala$i 7en!ua7an yan! kuat. ?a7 yan! terbentuk ke$udian diu$7ankan ke Compressor (105;9 sedan!kan /ase 13
*airnya akan $en!ala$i 7endin!inan dala$ 7enukar 7anas dan ke$bali $asuk ke lash 0rum I 7ada suhu 1494o. airan dari lash 0rum I ini ke$udian dialirkan ke lash 0rum II den!an tekanan 294 k!@*$2.Dala$ lash 0rum II ini *airan akan di*a$7ur den!an aliran dari Separator dan $en!ala$i 7en!ua7an. -ase *airannya ini akan $en!ala$i 7endin!inan dan ke$bali $asuk ke dala$ lash 0rum II den!an te$7eratur sekitar ;& o9sedan!kan /ase !asnya dike$balikkan ke Compressor .airan yan! ada di lash 0rum II diu$7ankan ke lash 0rum III yan! bertekanan 190,3 k!@*$2. %ada lash 0rum III ini 8u!a ter8adi 7en!ua7an yan! kuat sehin!!a akan terbentuk ua7 yan! akan diu$7ankan ke$bali ke Compressor, sedan!kan /ase *airnya akan $en!ala$i 7endin!inan 7ada 7enukar 7anas dan $asuk ke lash 0rum III la!i. A$$onia yan! di7eroleh dari lash 0rum III di7o$7a ke !mmonia Storage 7ada te$7eratur ;33o.
SIMPULAN 1. Ke*'%),a"
A$onia adalah !as yan! tidak berwarna dan baunya san!at $eran!san! sehin!!a !as ini $udah dikenal $elalui baunya. A$onia $eru7akan !as yan! $udah $en*air9 a$onia *air $e$beku 7ada suhu ;,&0 dan $endidih 7ada suhu ;330 . Ke!unaan a$onia untuk 7e$buatan 7u7uk9 teruta$a urea dan A (wa=el+ur a$oniu$ G a$oniu$ sul/at9 untuk $e$buat senyawa nitro!en yan! lain se7erti asa$ nitrat9 a$oniu$ klorida dan a$oniu$ nitrat. ?ntuk 7e$buatan hidra+in9untuk $e$buat ikatan 7ada senyawa a$onia harus ditentukan dahulu elektron =alensi 7ada ato$ 7enyusun senyawa a$onia yaitu hidro!en ( $e$7unyai elektron =alensi 1 dan nitro!en ( $e$7unyai elektron =alensi 5. 14
%roses 7e$buatan a$onia dari !as ala$ terdiri dari bebera7a taha7an9 se7erti 7roses 7e$urnian !as ala$9 7e$bakaran !as ala$9 7roses shift con'ersion 9 7roses 7en!a$bilan O29 7roses $etanasi9 7roses sintesis a$onia9 dan 7roses re/ri!erasi dan 7e$urnian a$onia. 2. Sara"
Dari 7enyusunan $akalah ini9 da7at disi$7ulkan bahwa 7roses 7e$buatan a$onia di industri itu 7erlu $e$7erhatikan banyak hal. %enyusunan $akalah ini $e$7eroleh teori dari berba!ai su$ber sehin!!a ada bebera7a kondisi o7erasi yan! berbeda selain itu ada 7ula industri yan! $e$7unyai 7roses lebih len!ka7 na$un $asih kuran! dala$ 7e$buatan si$bol alat.
DAFTAR PUSTAKA
absyi9 . 2012. "enyawa A$onia.htt7:@@nunaahabsyi.blo!s7ot.*o$@2012@12@senyawa;a$onia; nh3'.ht$l.diakses 2, aret 2014. %erry .. 1'&5. he$i*al )n!ineers andbook95th edition. * 6rawhill ook. ew Nork o$adi9Didi. 2013.
15
