TUGAS PROSES INDUSTRI KIMIA “PEMBUATAN UREA”
KELOMPOK 2
MULIASARI KURNIATI M
L2C009004
YUFIDANI
L2C009018
ANISAH NIRMALA
L2C009051
JOKO SUPRIYADI
L2C009054
FAKULTAS FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS UNIVERSITAS DIPONEGORO DIPONEGORO SEMARANG 2011
BAB I PENDAHULUAN
I.1
Latar Belakang Urea adalah suatu senyawa senyawa organik organik yang yang terd terdiri iri dari dari unsu unsur r karbon, karbon,
hidrogen, hidrogen, oksigen dan nitrogen dengan rumus CON 2H4 atau (NH2)2CO. CO. Seiring Seiring perkembang perkembangan an zaman, menyebabkan menyebabkan meningkatnya meningkatnya kebutuhan kebutuhan urea dalam dunia. Oleh leh karen arenaa itu itu dipr diprod oduk ukssi seca secara ra kome omersia rsiall dari dari sint sintes esis is amon amonia ia dan dan karbon karbondio dioksi ksida da dan dapat dapat diprod diproduks uksii sebaga sebagaii cair atau padat. padat. Proses Proses dehidra dehidrasi si karbomat amonium dalam kondisi panas tinggi dan tekanan tinggi, Produksi urea pertama kali digunakan digunakan pada tahun 1870 dan masih digunakan digunakan sampai sampai sekarang. sekarang. Tingginya penggunaan urea sintesis, maka diproduksi banyak. Bahkan satu juta pon urea yang diproduksi diproduksi di Amerika Serikat saja setiap tahun, sebagian sebagian besar digunakan dalam pupuk. Karena nitrogen dalam urea membuatnya larut dalam air, sangat diperlukan dalam aplikasi pertanian. Urea juga digunakan secara komersial untuk industri, pakan ternak, lem, pembersih toilet, produk pewarnaan rambut, pestisida pestisida dan fungisida. fungisida. Dalam pengobatan pengobatan digunakan digunakan dalam barbitunat, barbitunat, dermatologi, dan diuretik. I.2
Sejarah Urea adalah suatu senyawa senyawa organik organik yang yang terd terdiri iri dari dari unsu unsur r karbon, karbon,
hidrogen, hidrogen, oksigen dan nitrogen dengan rumus CON 2H4 atau (NH2)2CO. Urea juga dikenal dikenal dengan dengan nama nama carbamid carbamidee yang terutama terutama digunak digunakan an di kawasa kawasan n Eropa. Eropa. Nama lain yang juga sering dipakai adalah carbamide carbamide resin, isourea, isourea, carbonyl carbonyl diamide diamide dan carbonyldiamine. carbonyldiamine. Urea pertama kali ditemukan ditemukan dalam air seni oleh H.M H.M Rovelle Rovelle pada pada tahun tahun 1773. 1773. Itu disinte disintesis sis pada pada tahun tahun 1928 1928 oleh oleh Friedric Friedrich h Wohler dan merupakan senyawa organik pertama yang akan disintesis dari bahan awal anorganik. Ditemukan ketika Wohler berusaha mensintesis amonium cyanate, untuk melanjutkan studi sianat yang telah dilaksanakan selama beberapa tahun. Tahun Tahun 1870 1870 urea urea diprodu diproduks ksii dengan dengan memanas memanaskan kan amoniu amonium m carboma carbomate te dalam dalam
wadah tertutup. Amonium carbomate dapat diperoleh dengan reaksi langsung amoniak dengan karbondioksida. 1.3
Kegunaan Produk 1. Pertanian Lebih dari 90% dari produksi dunia urea diperuntukkan sebagai pupuk
nitrogen-release. Urea memiliki kandungan nitrogen tertinggi dari semua pupuk nitrogen solid umum digunakan. Oleh karena itu, memiliki biaya transportasi terendah per unit nitrogen. Pada tanaman biji-bijian dan kapas, urea sering diterapkan pada saat budidaya terakhir sebelum tanam. Di daerah curah hujan tinggi dan pada tanah berpasir (dimana nitrogen bias hilang melalui pencucian) dan mana yang baik di musim hujan diharapkan, urea dapat digunakan selama musim pertumbuhan. Top-dressing juga populer di tanaman rumput dan hijauan. Pada tanaman irigasi, urea dapat digunakan kering di dalam tanah, atau dilarutkan dan diterapkan melalui air irigasi. Urea akan larut dalam beratnya sendiri dalam air, tetapi menjadi semakin sulit untuk melarutkan sebagai meningkatkan konsentrasi. Pelarutan urea dalam air adalah endotermik, menyebabkan suhu solusi untuk jatuh ketika urea larut.
2. Industri kimia Urea merupakan bahan baku untuk pembuatan banyak senyawa kimia penting, seperti : -
Bahan pembuat Berbagai bahan plastik , terutama resin urea-formaldehida .
-
Berbagai
perekat
,
seperti
urea-formaldehida
atau
urea-melamin-
formaldehida. -
Kalium cyanate , bahan baku industri lainnya.
-
Urea nitrat , bahan peledak.
3. Sistem Automobile Urea digunakan dalam SNCR dan SCR reaksiuntuk mengurangi NOx polutan dalam gas buang dari pembakaran dari diesel , bahan bakar ganda. The Blue TEC sistem, misalnya, menyuntikkan berdasarkan urea solusi-air ke dalam system pembuangan.
Amoniak yang dihasilkan oleh hidrolisis urea bereaksi dengan emisi oksida nitrogen dan diubah menjadi nitrogen dan air dalam catalytic converter.
4. Terorisme Ahmed Ressam , al-Qaeda Millenium Bomber, urea digunakan sebagai salah satukomponen dalam bahan peledak bahwa ia siap untuk mengebom Bandar Udara InternasionalLos Angeles pada malam Tahun Baru 1999/2000, bahan peledak yang bisa menghasilkanledakan 40 kali lebih besar daripada sebuah menghancurkan bom mobil .
5. Penggunaan Komersial lainnya -
Bahan Pembuat produk pemutih gigi.
-
Bahan dalam sabun cuci piring
-
Sebagai stabilizer dinitroselulosa bahan peledak .
-
Bahan dalam beberapa krim kulit , Moisturizer , kondisioner rambut.
Sumber: http://id.wikipedia.org/wiki/urea
I.4
Sifat fisik dan kimia Urea Urea adalah senyawa kimia yang mempunyai rumus molekul NH 2CONH2. Di
dalam air, urea akan terhidrolisa menjadi ammonium karbamat (NH 2COONH4) dan selanjutnya ammonium karbamat akan terdekomposisi menjadi ammonia dan karbondioksida. Urea berbentuk serbuk putih, tidak berbau atau mengeluarkan bau ammonia, tidak berwarna, dan tidak berasa. Pada suhu 132.6 oC dan tekanan atmosfer, urea dapat terurai menjadi biuret NH(CONH 2)2 yang merupakan hasil samping yang tidak dikehendaki dalam pembuatan urea. Sebab kandungan biuret lebih dari 2% lbmol dalam pupuk akan mengganggu pertumbuhan tanaman. Tabel sifat fisik dan kimia urea Titik Leleh
132,7°C
Indeks Refraksi, nD20 Spesific Gravity, d420
1,484; 1,602 1,355
Bentuk Kristalin Energi Bebas Pembentukkan Panas Pembentukkan Panas Larutan, dalam air
Tetragonal, prisma -42,120 kal/g mol (25°C) 60 kal/g 58 kal/g
Panas Kristalisasi 70% Densitas Bulk Larutan Urea
-110 kal/g 0,74 g/cm2
Sumber : Perry, 1984 Beberapa sifat fisika ynag lain, sebegai berikut: a.
Densitas
: 1300 kg/m3
b. Berat molekul
: 48.16 m3/kmol
c.
: 2.42 x 10 -6m2/s
Viskositas kinematik
d. Kapasitas panas
: 135.2 J/mol.K
e.
: 66.3 x 10 -3 N/m
Tegangan Permukaan
BAB II RANCANGAN PROSES
II.1 Deskripsi Proses Spesifikasi bahan baku dan produk Spesifikasi bahan baku a. Amonia Bentuk (30 0C, 1 atm)
: gas
Warna
: tidak berwarna
Bau
: khas
Densitas (25 0C),kg/m3
: 0.6942
Titik didih (1 atm) C
: -33.34 0C
Titik lebur
: -77.73 0C Sumber: http://id.wikipedia.org/wiki/sifatchemist-fisis_amonia
b. Karbondioksida Bentuk (30 0C, 1 atm)
: gas
Warna
: tidak berwarna
Bau
: tanpa bau
Densitas (25 0C),kg/m3
: 1.600 g/l(padat)
Titik didih (1 atm) 0C
: -78 0C
Titik leleh
: -57 0C
Sumber: http://id.wikipedia.org/wiki/sifatchemist-fisis_karbondioksida
Spesifikasi produk Urea Bentuk (30 0C,1 atm)
: padatan
Warna
: berwarna putih
Bau
: tanpa bau
Densitas (25 0C), kg/m3
: 1.33x10 3 kg/m3
Titik Lebur
: 132.7 °C Sumber: http://id.wikipedia.org/wiki/sifatchemist-fisis_urea
II.2
Tinjauan Proses
Proses Pembuatan Urea diproduksi dengan mereaksikan amonia dan CO2 pada temperatur dan tekanan tinggi sesuai dengan reaksi Basarao sebagai berikut: 2NH3(l) + CO2(g)
NH2COONH4(liquid ammonia karbamat) ∆H=-117 kJ/mol
NH2COONH4(l)
NH2CONH2 +H2O(l)
∆H=15,5 kJ/mol
Bahan baku : Gas CO 2 dan Liquid NH3 yang di supply dari Pabrik Amoniak http://mbahinox.wordpress.com/2009/03/25/karakteristik-senyawa-dalam pembuatan-urea-dan-reaksi/
Proses pembuata Urea di bagi menjadi 6 Unit yaitu : - Sintesa Unit - Purifikasi Unit - Kristaliser Unit - Prilling Unit - Recovery Unit - Proses Kondensat Treatment Unit
1.
Sintesa Unit
Unit ini merupakan bagian terpenting dari pabrik Urea, untuk mensintesa dengan mereaksikan Liquid NH3 dan gas CO2 didalam Urea Reaktor dan kedalam reaktor ini dimasukkan juga larutan Recycle karbamat yang berasal dari bagian Recovery. Tekanan operasi disintesa adalah 175 Kg/Cm 2 g. Hasil Sintesa Urea dikirim ke bagian Purifikasi untuk dipisahkan Ammonium Karbamat dan kelebihan amonianya setelah dilakukan Stripping oleh CO 2. Berikut ini beberapa metode pengembalian ammonium karbamat pada proses sintesa adalah sebagai berikut:
a. Ones – trough urea process Karbamat yang tidak terdekomposisi di konversi menjadi gas NH 3 dan CO2 dengan menggunakan panas yng dihasilkan reaktor sintesis dengan tekanan rendah. Gas NH3 dan CO2 dipisahkan dari larutan urea dan diutilisasi untuk memproduksi garam ammonia lewat absorbsi NH3 dengan larutan nitrat atau sulfat sebagai absorben. b. Solution recycle urea process Gas NH3 dan CO2 diambil dari campuran keluaran reaktor sintesis urea di bagian dekomposisi bartahap dengan tekanan yang divariasikan didalam air dan didaur ulang kembali ke reaktor lain untk membentuk larutan ammonia dari ammonium karbamat. Dari beberapa proses ini, terdapat dua proses lama yang masih tetap digunakan, yaitu: •
UTI (Urea Technologies Inc.)
Ammonia, Recycle Carbamat dan 60% CO 2 sebagai feed dimasukkan melalui bagian atas reaktor dengan tekanan 210 bar. Amonium carbamat terbentuk di dalam reaktor yang dilengkapi dengan coil dan keluar lewat bagian bawah dengan aliran yang berputar. Bahan yang keluar reaktor didinginkan kemudian gas dilepaskan dan masuk dekomposer. Sebelum masuk dekomposer, gas ini dicampurkan dengan 40% CO 2 didalam separator dan diembunkan dalam heat recovery. Gabungan dari gas tersebut diembunkan kembali sehingga terbentuk aliran carbamat recycle. Larutan karbamat hasil evaporasi mempunyai konsentrasi 86-88% sebelum kemudian di granulasi pada proses prilling . Proses UTI hanya digunakan pada skala kecil dan medium. •
Proses Mitsui Toatsu Coorporation (MTC) Conventional
Process of Toyo Engineering Coorporation Pada proses total recycle seluruh ammonia dan CO2 yang tidak terkonversi dikembalikan lagi ke reaktor. Proses ini bergantung pada suplai NH 3 dan CO2.
c. Interval Carbamat recycle urea process Karbamat yang tidak bereaksi dan amonia berlebih dilucuti dari aliran keluar reaktor sintesa urea melalui gas panas CO2 atau NH3 pada tekanan reaktor dan dikondensasikan kembali ke reaktor melalui aliran yang menggunakan gaya gravitasi untuk recovery. Pengeluaran reaktor dan recycle amonium carbamat pada umumnya berupa larutan dengan konsentrasi 70-75% lb mol dan diproses lebih lanjut menjadi padatan. 2.
Purifikasi Unit
Amonium Karbamat yang tidak terkonversi dan kelebihan Ammonia di Unit Sintesa diuraikan dan dipisahkan dengan cara penurunan tekanan dan pemanasan dengan 2 step penurunan tekanan, yaitu pada 17 Kg/Cm 2 g. dan 22,2 Kg/Cm 2 g. Hasil peruraian berupa gas CO2 dan NH3 dikirim kebagian recovery, sedangkan larutan Ureanya dikirim ke bagian Kristaliser. 3.
Kristaliser Unit
Larutan Urea dari unit Purifikasi dikristalkan di bagian ini secara vacum, kemudian kristal Ureanya dipisahkan di Centrifuge. Panas yang di perlukan untuk menguapkan air diambil dari panas Sensibel Larutan Urea, maupun panas kristalisasi Urea dan panas yang diambil dari sirkulasi Urea Slurry ke HP Absorber dari Recovery. 4.
Prilling Unit
Kristal Urea keluaran Centrifuge dikeringkan sampai menjadi 99,8 % berat dengan udara panas, kemudian dikirimkan kebagian atas prilling tower untuk dilelehkan dan didistribusikan merata ke distributor,dan dari distributor dijatuhkan kebawah sambil didinginkan oleh udara dari bawah dan menghasilkan produk Urea butiran (prill). Produk Urea dikirim ke Bulk Storage dengan Belt Conveyor. 5.
Recovery Unit
Gas Ammonia dan Gas CO2 yang dipisahkan dibagian Purifikasi diambil kembali dengan 2 Step absorbasi dengan menggunakan Mother Liquor sebagai absorben, kemudian direcycle kembali ke bagian Sintesa. Berdasarkan prinsip recyclenya, proses total recycle dapat dibagi menjadi 5 yaitu: a.
Hot Gas Mixture Recycle
Pada proses ini campuran karbondioksida, ammonia, dan air ditekan dalam beberapa tahap hingga mencapai 20-130 atm, kemudian dikondensasikan dan dikembalikan ke reaktor. b.
Separated Gas Recycle
Pada proses ini karbondioksida dipisahkan dari ammonia dan ditekan secara terpisah sebelum dikembalikan ke reaktor. Keuntungan proses ini adalah konversinya tidak berkurang karena air tidak ikut di recycle dan dapat menghindari masalah korosi (Larutan Carbamat). c.
Slurry Recycle
Proses ini jarang dilakukan karena sulit dalam merecovery energi dan mahalnya biaya untuk make up. Pada proses ini ammonia dan karbondioksida dipisahkan dari larutan urea yang keluar dari reaktor kemudian dikondensasikan agar terbentuk amonium karbamat. Kristal ini dipompakan dari reaktor dalam bentuk suspensi minyak. d.
Carbamat Solution Recycle
Proses ini melibatkan dekomposisi carbamat pada 2 atau 3 tahap penurunan tekanan. Pada tiap tahap, gas yang dilepaskan (karbondioksida dan amonia) diabsorpsi oleh larutan hasil kondensasi tahap sebelumnya dan larutan yang dihasilkan dikembalikan ke reaktor. e.
Stripping
Perbedaan mendasar proses ini dengan keempat proses lainnya yaitu dengan cara merecovery amonium carbamat yang tidak terkonversi dari larutan urea yang keluar reaktor. Pada proses ini larutan karbamat di stripping dari larutan urea pada tekanan yang sama dengan tekanan reaktor. Gas hasil stripping dikondensasikan dan dikembalikan ke reaktor. 6.
Proses Kondensat Treatment Unit
Uap air yang menguap dan terpisahkan dibagian Kristalliser didinginkan dan dikondensasikan. Sejumlah kecil Urea, NH 3 dan CO2 ikut kondensat kemudian diolah dan dipisahkan di Strpper dan Hydroliser. Gas CO 2 dan gas NH3 nya dikirim kembali ke bagian purifikasi untuk direcover. Sedang air kondensatnya dikirim ke Utilitas. http://bingo3374.wordpress.com/2008/07/23/proses-pembuatan-urea-scr umum/ Faktor-faktor yang mempengaruhi pembuatan urea adalah temperatur, tekanan, perbandingan CO2 dan NH3 dan kandungan air dan oksigen. a)
Temperatur
Pengaruh temperatur pada proses sintesa urea dapat dijelaskan oleh asas Le Chatelier yang berbunyi jika suatu sistem berada dalam kesetimbangan, suatu kenaikan temperatur akan menyebabkan kesetimbangan itu bergeser ke arah yang menyerap kalor. Perubahan temperatur akan mengakibatkan bergesernya tetapan kesetimbangan reaksi. Naiknya temperatur akan mengakibatkan reaksi bergeser ke arah kiri (endothermis) atau menurunkan konversi pembentukan urea. Disamping itu, kenaikan temperatur juga akan mengakibatkan kecepatan reaksi pembentukan urea menjadi semakin besar. Kondisi yang paling optimal dalam reaktor adalah sekitar 2000C yaitu temperatur di mana konversi mendekati kesetimbangan dengan waktu tinggal 0,3-1 jam. Bila temperatur reaktor turun, maka konversi ammonium karbamat menjadi urea akan berkurang sehingga memberi beban lebih berat pada seksi-seksi berikutnya. Jika temperatur turun sampai 150 0C akan menyebabkan timbulnya ammonium karbamat
menempel pada reaktor. Sebaliknya, bila
temperatur melebihi 2000C maka laju korosi dari Titanium Lining akan meningkat dan tekanan kesetimbangan di dalam reaktor dari campuran reaksi akan melampaui tekanan yang dibutuhkan. Di samping itu, hasil dari reaksi samping yang besar akan menyebabkan turunnya konversi pembentukan urea. Jadi laju reaksi yang baik pada suhu 180-2000C dalam waktu 20-60 menit atau pada suhu rendah dengan ammonia berlebih.
b)
Tekanan
Pengaruh perubahan tekanan dalam campuran kesetimbangan gas dapat dipahami melalui asas Le Chatelier. Menurut asas ini, kenaikan tekanan menyebabkan reaksi bergeser ke kanan, tetapi jika tekanan berkurang maka kecepatan tumbukan molekul akan berkurang, sehingga kecepatan reaksi akan berkurang dalam sistem kesetimbangan, 2NH3(l) + CO2(g)
NH2CONH2(aq) + H2O(l)
Tekanan yang digunakan adalah 200 kg/cm2G. Pemilihan tekanan operasi ini berdasarkan pertimbangan bahwa konversi ammonium karbamat menjadi urea hanya terjadi pada fase cair dan fase cair dapat dipertahankan dengan tekanan operasi yang tinggi. Pada suhu tetap konversi naik dengan naiknya tekanan hingga titik kritis, dimana pada titik ini reaktan berada pada fase cair. Untuk perbandingan NH3 dan CO2 yang stokiometris suhu 150 0C dan tekanan 100 atm memberikan keadaan yang hampir optimum tetapi pada suhu ini reaksi berjalan lambat. Pada suhu 190 – 220 0C, tekanan yang digunakan berkisar antara 140 – 250 atm. c)
Perbandingan NH3 dan CO2
Perbandingan NH3 dan CO2 berkisar 3,5 – 4 karena selain mempengaruhi suhu reaktor, jumlah ammonia dapat mempengaruhi reaksi secara langsung. Adanya kelebihan ammonia dapat mempercepat reaksi pertama. Di samping itu, kelebihan ammonia juga akan mencegah terjadinya reaksi pembentukan biuret dengan reaksi :
2NH2CONH2(l)
NH2CONHCONH2(l) + NH3(g)
Terbentuknya biuret yang berlebihan tidak diinginkan karena merupakan racun bagi tanaman sehingga jumlahnya dibatasi hanya 0,5 % dari produk urea. Perbandingan mol NH3 : CO2 optimum adalah 4 : 1. dengan nilai itu diharapkan reaksi pertama dapat berjalan cepat sekaligus mencegah terjadinya pembentukan biuret.
d)
Kandungan air dan oksigen
Adanya air akan mempengaruhi reaksi terutama reaksi kedua yaitu peruraian karbamat menjadi urea dan air sehingga dapat mengurai konversi karbamat menjadi urea. Pada umumnya, proses didesain untuk meminimalkan jumlah air yang direcycle ke reaktor. Adanya sedikit oksigen akan mengurangi korosi. Secara keseluruhan reaksi diatas adalah eksotermis sehingga diperlukan pengaturan terhadap suhu didalam reaktor supaya suhu tetap pada kondisi optimum, untuk mengatur suhu maka diatur: a)
Jumlah ammonia masuk reactor
b)
Jumlah larutan ammonium karbamat recycle yang masuk reactor c)
Pengaturan
suhu
ammonia
umpan
dalam
ammonia
preheater.
Sebagai hasil reaksi di atas maka komponen yang keluar reaktor adalah urea, biuret , ammonium karbamat, kelebihan ammonia dan air. Sumber : http://www.ekodokcell.co.cc/
II.3 Diagram Flowsheet
http://www.google.co.id/imgres? imgurl=http://www.kppbumn.depkeu.go.id/Industrial_Profile/PK4/Proses %2520Pembuatan %2520Pupuk_files/PabrikUrea.jpg&imgrefurl=http://www.kppbumn.depkeu .go.id/Industrial_Profile/PK4/Proses%2520Pembuatan %2520Pupuk.htm&usg Diagram peralatan pada proses pembuatan pupuk urea
Dimulai dari ladang-ladang gas yang banyak terdapat di sekitar Prabumulih yang diusahakan oleh Pertamina, gas alam yang bertekanan rendah dikirim melalui pipa-pipa berukuran 14 inchi ke pabrik pupuk PT Pupuk Sriwidjaja, di Palembang. Gas alam ini dimasa-masa yang lalu tidak dimanfaatkan orang dan dibiarkan habis terbakar. Menjelajah hutan-hutan, rawa-rawa, sungai, bukit bukit dan daerah-daerah yang sulit dilalui, gas alam bertekanan rendah ini dikirim melalui pipa-pipa sepanjang ratusan kilometer jauhnya menuju pemusatan gas alam di pabrik pupuk di Palembang. Gas bertekanan rendah, melalui proses khusus pada kompresor, gas diubah menjadi gas yang bertekanan tinggi. Kemudian gas ini dibersihkan pada unit Sintesa Gas untuk menghilangkan debu, lilin dan belerang. Pertemuan antara gas yg sudah diproses dengan air dan udara pada unit sintesa ini menghasilkan tiga unsur kimia penting, yaitu unsur gas N2 (zat lemas), unsur zat air (H2), dan unsur gas asam arang (CO2), Ketiga unsur kimia penting ini kemudian dilanjutkan prosesnya. Zat lemas (N2) dan zat air (H2) bersamasama mengalir menuju Unit Sintesa Urea. Pada sintesa amoniak, zat lemas (N2) dan zat air (H2) diproses menghasilkan amoniak (NH3). Gas asam arang (CO2), yang dihasilkan pada unit Sintesa Gas, kemudian bereaksi dengan amoniak pada unit Sintesa Urea. Hasil reaksi ini adalah butir-butir urea yang berbentuk jarum dan mudah menyerap air. Oleh karena itu proses pembuatan dilanjutkan lagi pada Menara Pembutir, dimana bentuk butir-butir tajam itu diubah dengan suatu tekanan yang tinggi menjadi butir-butir Urea bulat yang berukuran 1 sampai 2 milimeter sehingga mempermudah petani menabur dan menebarkannya pada sawah-sawah mereka. Pada umumnya, butir-butir Urea itu dibungkus dengan karung plastik dengan berat 50 Kilogram. Sumber : http://www.pusri.co.id/indexA.php II.4
Tinjauan Termodinamika
Reaksi pembuatan urea terdiri atas dua tingkat yaitu:
1.Reaksi pembentukan ammonium karbomat (NH 2COONH4) 2,Reaksi penguraian ammonium karbomat menjadi urea dan air.
*Pembentukan ammonium karbomat (T:190 , P=87,5 Psig)
2NH3(l) + CO2(g)
NH2COONH4( liquid ammonia karbamat ) ∆Hf298 = -28,5 kkal/mol
Reaksi ini merupakan reaksi isotermis yang berlangsung cepat (mengeluarkan panas dan keseimbangan karbomat tercapai)
*Penggunaan ammonium karbomat (T:190 , P=87,5 Psig) Fase cair amonium karbomat akan didehidrasi menjadi urea dan air
NH2COONH4(l)
NH2CONH2 + H2O(l)
∆Hf298 = 4,5 kkal/mol
Penguraian ammonium karbomat bersifat endotermis (membutuhkan panas dan berlangsung lebih lambat) Panas reaksi yang dibutuhkan pada penguraian ini dapat dipenuhi dari sebagian panas yang dihasilkan pada reaksi pembentukan karbomat.
Selama pembentukan urea,terjadi reaksi samping yaitu pembentukan biuret dengan reaksi sebagai berikut:
2NH2CONH2(l)
NH2CONHCONH 2 + NH2(l)
∆Hf298 = 4,28 kkal/mol
Reaksi ini berlangsung lambat dan memerlukan panas (endoterm). Dari persamaan reaksi tersebut jelas bahwa biuret cenderung terjadi pada konsentrasi urea yang tinggi, konsentrasi NH3 yang rendah, waktu tinggal lama dan suhu tinggi.Biuret adalah senyawa samping pada pembuatan urea yang tidak diinginkan, karena merupakan racun bagi tanaman. Sumber : J.M Smith-H.C Van Ness-M.M. Abbott, 1975
Tinjauan termodinamika dengan persamaanm van’t hoff sebagai berikut : d(∆G0/RT)dt = -∆H0RT dengan ∆G0RT = - ln K Sehingga : d(∆G0/RT)dT = -∆H0RT d ln K dT = ∆H0RT Dengan : ∆G0
= Energi Gibbs standar
R
= Tetapan gas umum
T
= Temperatur reaksi
K
= Konstanta kesetimbangan reaksi
Apabila k ≥ 1, Maka reaksi tersebut bolak – balik (ireversible) Apabila k ≤ 1, Maka reaksi tersebut searah ( reversible) Diketahui data – data G0 untuk mengetahui masing – masing komponen pada 298,15 0K adalah: ∆G0 f NH2CONH2
= -16,225 kJ/mol
∆G0 f H2O
= -21,302 kJ/mol
∆G0 f NH2COONH4
= -2,450 kJ/mol
∆G0
= ∆G0 f NH2CONH2 + ∆G0 f H2O - ∆G0 f NH2COONH4 = -16,225 kJ/mol - 21,302 kJ/mol + -2,450 kJ/mol = -35,077 kJ/mol
Dari persamaan ini : ∆G0
= - RT ln K
K 298,15
= 1,057
Karena K >>> 1 maka reaksi berlangsung ireversible. Sumber : Perry, 1984
II.5 Tinjauan Kinetika
Persamaan pendekatan kecepatan reaksi pembentukan urea adalah
K = (2,589 x 10 5)(e110/RT) m3/kmol det. Bila ditinjau dari segi kinetika reaksi sesuai dengan rumus Arrhenius :
K = Ae(-Ea/RT)
Dalam hubungan ini, K
: Konstanta kecepatan reaksi
A
: Faktor Tumbukan
Ea
: Energi Aktivasi
R
: Konstanta gas ideal
T
: Temperatur
Dari persamaan di atas, harga A, E, dan R tetap, sehingga harga K hanya dipengaruhi oleh fungsi T (suhu), untuk ruas kanan semakin besar maka reaksi akan berlangsunbg cepat. Dari persamaan ini : K = Ae(-Ea/RT) K = (2,589 x 10 -5)e-(110/1,978.T) Nilai k yang diperoleh, dimasukkan dalam persamaan : Xa = 1 – e -kt diasumsikan t (waktu) berlangsung 1 jam (3600s), diperoleh : T (suhu
Xa Thermodinami ka
Kinetika
(%)
(%)
25
4,7
4,53
50
14,8
8,61
75
32,0
15,05
100
55,02
23,0
125
68,0
34,0
150
71,01
47,0
175
78,0
54,02
200
86,0
65,0
225
56,0
64,0
)
Sumber : http://eruler.multiply.com/journal/item/4/proses_pembuatan_urea
BAB III PENUTUP
III.1
Kesimpulan Dalam pembuatan urea dengan pemanasan amonium carbamate yang
dihasilkan dari amonia dan karbondioksida. Dengan mengkondisikan reaksi dengan tekanan 141 – 200 kg/cm 2 , temperatur 183 – 190 0C dan rasio mol NH3/CO2 = 2,9 – 4. Proses pembuatan urea terdiri dari Sintesa Unit, Purifikasi Unit, Kristaliser Unit, Prilling Unit, Recovery Unit dan Proses Kondensat Treatment Unit. Ada 2 tahap dalam pembuatan urea yaitu reaksi pembentukan ammonium karbamat dan reaksi penguraian ammonium karbamat menjadi urea dan air. Dalam proses pembuatan urea tinjauan termodinamika lebih berpengaruh dibanding tinjauan kinetika.
III.2
Saran 1. Sebaiknya pada pembuatan ure suhu operasi dijaga konstan pada suhu optimal, agar konversi yang didapat juga optimal 2. Apabila suhu operasi rendah alangkah baiknya ammonia dibuat berlebih, agar konversi tetap optimal 3. Dalam opersai perbandingan maksimum mol NH 3 dengan CO2 adalah 4 : 1 agar tidak terjadi pembentukan biuret.
DAFTAR PUSTAKA
Perry Roert H., Don Green,”Perry’s Chemical Engineers’ Handbook”, 5 th edition, McGraw-Hill, NewYork, 1973 Smith J.M - Van Ness-H.C M.M. Abbott, “introduction to Chemical Engineering Thermodynamics”,6 th,McGraw-Hill, NewYork, 1975 http://bingo3374.wordpress.com/2008/07/23/proses-pembuatan-urea-scr-umum/ http://eruler.multiply.com/journal/item/4/proses_pembuatan_urea Jun 3, '09 1:26 PM © 2011 Multiply http://id.wikipedia.org/wiki/sifatchemist-fisis_amonia http://id.wikipedia.org/wiki/sifatchemist-fisis_karbondioksida http://id.wikipedia.org/wiki/sifatchemist-fisis_urea http://id.wikipedia.org/wiki/Urea http://mbahinox.wordpress.com/2009/03/25/karakteristik-senyawa-dalam pembuatan-urea-dan-reaksi/ http://translate.google.co.id/translate? hl=id&sl=en&u=http://www.3rd1000.com/urea/urea.htm&ei=dVroTfbNDsL 5rAfYld2dAQ&sa=X&oi=translate&ct=result&resnum=7&ved=0CFwQ7gE wBg&prev=/search%3Fq%3Durea%26hl%3Did%26biw%3D1280%26bih %3D546%26prmd%3Divns http://www.ekodokcell.co.cc/ http://www.google.co.id/imgres? imgurl=http://www.kppbumn.depkeu.go.id/Industrial_Profile/PK4/Proses %2520Pembuatan %2520Pupuk_files/PabrikUrea.jpg&imgrefurl=http://www.kppbumn.depkeu .go.id/Industrial_Profile/PK4/Proses%2520Pembuatan %2520Pupuk.htm&usg http://www.pusri.co.id/indexA.php
