Uraian Proses Ammonia

BAB II SELEKSI DAN URAIAN PROSES

II.1.

Macam Pr Proses

Pada proses pembuatan amonia, perbedaan yang ada sebenarnya hanya berbeda jika bahan bakunya berbeda, yaitu antara gas alam, batu bara, dan naphta. Tabel II.1 Jenis-Jenis Proses pembuatan Amonia dan Penjelasan No

Proses

1

Haber-Bosch

Penjelasan Dalam proses ini gas hidrogen diperoleh dari reaksi pembakaran bahan batu bara dengan udara. Gas nitrogen dipe dipero role leh h dari dari udar udaraa yang yang digu diguna naka kan n dala dalam m pros proses es pemba pembakar karan an batu batu bara. bara. Hasil pembak pembakaran aran yang berupa berupa campuran gas sintesis ( hidrogen, nitrogen, karbondioksida, karbon karbonmon monoks oksida ida)) dicamp dicampur ur dengan dengan steam steam agar agar terjadi terjadi reak reaksi si deng dengan an karb karbon onmo mono noks ksid idaa meng mengha hasi silk lkan an gas gas hidrog hidrogen en dan karbon karbondio dioksi ksida. da. Karbond Karbondiok ioksid sidaa dibuan dibuang g deng dengan an meng menggu guna naka kan n water water scru scrubb bber er seda sedang ngka kan n gas gas sintesis mengalami penekanan dan pelepasan karb karbon onmo mono noks ksid idaa yang yang belu belum m terk terkon onve vers rsii menj menjad adii karbondioksida dengan menggunakan amoniacal euprous. Setelah Setelah melalu melaluii tahapa tahapan n tersebu tersebut, t, gas sintes sintesis is masuk masuk ke tahap pembuatan amonia. Kelebihan : Lebih ekonomis karena oksigen jauh lebih murah Kekurangan : a. Proses Proses menggu menggunak nakan an teka tekanan nan tinggi tinggi b. Menggu Menggunak nakan an energi energi yang yang sangat sangat banyak banyak sehing sehingga ga kenaikan harga energy sangat berpengaruh terhadap biaya produksi c. Baha Bahan n bak baku yan yang dig digunak unakan an (bat (batu u bara) ara) hany hanyaa menghasilka menghasilkan n hidrogen hidrogen sedikit sedikit dibanding dibandingkan kan gas alam.

II- 2 Bab I I Seleksi dan Uraian Proses

Reaksi C + H2O ↔ CO + H 2

Dalam proses ini gas hidrogen diperoleh dari proses reforming gas alam dengan uap air. Gas dari nitrogen dari udara udara yang yang oksig oksigen en di dalam dalam udara udara terseb tersebut ut diguna digunakan kan untuk proses pembakaran gas alam. Hasil proses reforming berupa berupa gas sintesis sintesis (hidrogen, (hidrogen, nitrogen, nitrogen, karbondiok karbondioksida, sida, karbonmonoksida) masuk ke reaktor untuk proses konversi karbonmon karbonmonoksid oksidaa menjadi menjadi karbondio karbondioksida ksida.. Selanjutny Selanjutnyaa karbondiok karbondioksida sida diserap diserap pada absorber absorber kemudian kemudian dibuang dibuang lewat stripper. Gas sintesis yang masih mengandung sisa karbonmonoksida yang tidak terkonversi dan karbondiok karbondioksida sida yang tidak terserap masuk ke metanator metanator untu untuk k diko dikonv nver ersi si menj menjad adii meta metana na,, kemu kemudi dian an meta metana na dipisa dipisahka hkan n dari dari gas sintes sintesis is dengan dengan separator separator.. Setelah Setelah pro prosses ters terseb ebut ut gas gas sinte intesi siss siap siap masu asuk ke pro proses pembentukan amonia. Konversi amonia ± 8%.

2

Kellog

Kelebihan : a. Penggu Penggunaa naan n energ energii yang yang lebi lebih h efisie efisien n b. Bahan baku menggunakan gas alam yang menghasilkan hidrogen lebih banyak c. Menggu Menggunak nakan an perala peralatan tan dan kata katalis lis yang yang lebih lebih baik baik (Kat (Katal alis is CuOCuO-Zn ZnO O yang yang digu diguna naka kan n memi memili liki ki keakti keaktifan fan dan selekt selektifit ifitas as yang yang tinggi tinggi sehing sehingga ga prosesnya efisien) d. Pembentukan produk sampingan seperti DME,alkohol tinggi,senyawa karbonil dan methane dapat dikurangi e. Proses Proses mengg mengguna unakan kan tekan tekanan an rendah rendah (100-20 (100-200 0 atm) f. Fleksi Fleksibil bilita itass lebih lebih besar besar dala dalam m pemili pemilihan han ukur ukuran an pabrik Keku Ke kura rang ngan an : a. Katali Kataliss yang yang digu digunak nakan an tida tidak k tahan tahan terhad terhadap ap sulf sulfur ur dan chlorin yang terdapat dalam syn gas sehingga kandungannya harus kurang dari 0,1 ppm b. b. Meng Menggu guna naka kan n pend pendin ingi gin n inte interm rmed ediat iatee cool cooler er yang yang akan memperbesar investasi desain reactor c. Perl Perlu u penamb penambah ahan an steam steam,, sehi sehing ngga ga membu membutu tuhk hkan an

Laporan Pra Desain Pabrik Amonia Amonia dari Gas Alam Jurusan Teknik Kimia FTI - ITS


biaya yang lebih besar

Reaksi : CH4 +H2O ↔CO + 3H 2

3

Haldor-Topsoe

Dalam proses ini gas hidrogen diperoleh dari proses reforming gas alam dengan uap air. Beberapa variabel yang mempengaruhi reaksi di amonia converter : a. Temp Temper erat atur ur reak reaksi si Reaksi Reaksi pembentuka pembentukan n amonia amonia bersifat bersifat eksotermis. eksotermis. Sesuai prinsip kesetimbangan, untuk mendapatkan hasil reaksi yang optimal pada reaksi tersebut akan lebih baik dijalankan pada temperatur yang rendah. Namun, apabila reaksi berlangsung pada temperatur yang yang terlalu terlalu rendah rendah,, maka maka kecepa kecepatan tan reaksi reaksi akan akan lambat. b. b. Teka Tekana nan n Oper Operas asii Reaksi Reaksi pemben pembentuk tukan an amonia amonia ini baik baik dijalan dijalankan kan pad padaa tekan tekanan an yang yang ting tinggi gi.. Pada Pada oper operas asii deng dengan an tekanan yang tinggi, reaksi akan lebih bergeser ke arah kanan / produk (NH 3).



c. Rasio N2/H2 Secara teoritis konversi optimum akan dicapai pada rasio gas denga engan n yang ang hamp hampir ir sama sama deng dengan an kead eadaan aan stoikiometri yaitu 3 : 1.

d. Akti Aktifi fita tass Kat Katal alis is Keak Keakti tifa fan n kata katali liss akan akan sang sangat at memp mempen enga garu ruhi hi konversi yang dihasilkan. Keaktifan katalis akan semakin turun dengan bertambahnya usia usia kata katali lis. s. Temp Tempera eratu turr yang yang terl terlal alu u ting tinggi gi dan dan racu racun n katalis seperti, senyawa sulfur, CO, dan CO 2 dapat merusak katalis. Kelebihan : a. Bahan baku menggunakan gas alam yang menghasilkan hidrogen lebih banyak (Lebih diperkaya gas alamnya, buka oksigen murni) b. Kualit Kualitas as perala peralatan tannya nya lebih lebih baik baik dan mempun mempunyai yai ketahanan lebih baik Kelebihan : a. Perlu Perlu penamb penambaha ahan n steam, steam, sehing sehingga ga membut membutuhk uhkan an biaya yang lebih besar b. Pengendalian prosesnya rumit dan mahal peralatannya Reaksi : CH4 +H2O ↔CO + 3H 2



Tabel II.2 Kondisi Kondisi Operasi pada Proses pembuatan pembuatan Amonia

Temperatur Operasi (oC)

Sumber Nitrogen

Sumber Hidrogen

Kebutuhan Energi (Gcal/MT amonia)

No

Proses

Tekanan Operasi (atm)

1

Haber-Bosch

200-300

500

Gas hasil pembakaran

Kokas / Gas Alam

8,3/ 34,8 Gj/T

2

Kellog

100-200

400-500

Udara Langsung

Gas alam

7 ,2

3

HaldorTopsoe

100-200

400-500

Udara Langsung

Gas alam/nafta

6,9

(Appl, (Appl, Max. 1999. “Ammonia “Ammonia Principles and Industria Industria Practice:”.Weinheim Practice:”.Weinheim ; New York : Chichester ; Brisbane ; Singapore ; Toronto : Wiley-VCH)

II.2.

Seleksi Proses

Alasan Pemilihan Proses Untuk memilih proses yang akan dipakai perlu dipertimbangkan beberapa faktor untuk mendapatkan proses yang paling menguntungkan, misalnya, bahan baku yang murah, pengolahan limbah yang minimal, faktor r esiko yang kecil serta diperoleh yield dan konversi yang tinggi. Dari lima jenis proses diatas diatas dipilih proses kellog dengan pertimbangan : a. Dapat menghasilk menghasilkan an amonia amonia dalam kapasitas kapasitas yang besar b. Harga produksi, peralatan dan perawatan cenderung murah, tetapi harga

jualnya cenderung menguntungkan c. Dengan Dengan tekanan tekanan yang yang lebih lebih tinggi tinggi dapat dapat menghasil menghasilkan kan konvers konversii yang lebih tinggi d. Proses ini banyak dipakai oleh pabrik yang memproduksi bahan amonia di

Indone Indonesia sia sepert sepertii PT. Petrok Petrokimi imiaa Gresik, Gresik, PT. Kujang Kujang,, dan PT. Pupuk Pupuk Kaltim 2.



II.3.

Uraian Pr Proses

Proses Kellog

Amonia diproduksi dengan mereaksikan gas Hidrogen (H 2) dan Nitrogen (N2) dengan rasio H 2 : N2 = 3 : 1 . Adapun tahapan dari produksi amonia adalah sebagai berikut :

Gambar II.1 Blok Diagram Pabrik Amonia

Tahapan Proses Produksi 1.

Feed Gas KO Drum

Untuk Untuk memisa memisahka hkan n hidrok hidrokarb arbon on berat berat yang yang terkan terkandun dung g dalam dalam gas proses proses dengan jalan memasang screen di bagian atas vessel . 2. Seksi Desulfurisasi

Berfungsi untuk menurunkan atau menghilangkan kadar S dalam Natural Gas (sbg H2S) dari 25 ppm menjad menjadii 0,1 ppm (karena (karena S bersifat racun racun terhadap terhadap katalis di pabrik amonia). 3. Seksi Reformer

a.

Primary Reformer

mereaksikan methane dengan steam menjad menjadii CO2 dan H2.Secondary Reformer



b. b. Seco Second ndary ary Refo Reform rmer er Mengubah sisa-sisa methane dari primary reformer menjadi H2, CO, dan CO2 serta mendapatkan N2 dengan memasukkan udara. 4. Seksi Shift Converter

a.

High Te Temperatu ature Sh Shift Co Converter (H (HTSC)

Setelah Setelah mengalami mengalami reaksi pembentukan pembentukan H 2 di Primar Primary y dan Second Secondary ary Reformer Reformer maka gas proses proses didingink didinginkan an hingga hingga temperature temperature 436 oC untuk merubah CO menjadi CO2 b.

Low Tem Temp peratu ature Shift Co Convert erter (L (LTSC)

Karena tidak semua CO dapat dikonversikan menjadi CO 2 di HTSC, maka reaksi tersebut disempurnakan di LTSC setelah sebelumnya gas proses didinginkan hingga temperature 203 oC. c.

CO2 Removal

Karena CO2 dapat mengakibatkan mengakibatkan degradasi di Amonia Amonia Converter Converter dan merupakan racun maka senyawa ini harus dipisahkan dari gas synthesa melalui unit CO2 removal yang terdiri atas unit absorber, striper serta benfield sistem sebagai media penyerap. Sistem penyerapan di dalam CO 2 absorber ini berlangsung secara counter current, yaitu gas synthesa dari bagia bagian n bawah bawah absorb absorber er dan larutan larutan benfiel benfield d dari dari bagian bagian atasny atasnya. a. Gas synthesa yang telah dipisahkan CO 2-nya akan keluar dari puncak absorber, sedangkan sedangkan larutan benfield yang kaya CO 2 akan diregenerasi di unit CO2 stri stripp pper er dan dan dike dikemb mbal alik ikan an ke CO2 absorb absorber. er. Sedang Sedangkan kan CO2 yang dipisahkan digunakan sebagai bahan baku di pabrik urea. d.

Methanasi

Gas synthesa yang keluar dari puncak absorber masih mengandung CO 2 dan CO relative kecil, yakni sekitar 0,3 % mol dry basis yang selanjutnya akan diubah menjadi methane di methanator pada temperature sekitar 344 oC.

5. Synthesa Loop Dan Amonia Refrigerant Laporan Pra Desain Pabrik Amonia Amonia dari Gas Alam Jurusan Teknik Kimia FTI - ITS


a.

Synthesis Loop

Gas synthesa yang akan masuk ke daerah ini harus memenuhi persyaratan perbandin perbandingan gan H2/N2 = (2,5 (2,5 – 3) : 1. Gas synth synthes esaa perta pertama ma-ta -tama ma akan akan dinaikkan tekanannya oleh syn gas compressor dan dipisahkan kandungan airn airnya ya mela melalu luii seju sejuml mlah ah

K.O. K.O. Drum Drum dan dium diumpa pank nkan an ke Amon Amonia ia

Converter dengan katalis promoted iron. b.

Amonia Refrigerant

Amonia Amonia cair yang yang dipisa dipisahka hkan n dari dari gas synthe synthesa sa masih masih mengan mengandun dung g sejumlah tertentu gas-gas terlarut. Gas-gas inert ini akan dipisahkan di seksi Amonia Refrigerant yang berfungsi untuk : 1.

Mem Mem-fla -flash sh amon amonia ia cair cair beru berula lan ng-ul g-ulan ang g denga engan n cara cara menu menuru run nkan kan

tekanan di setiap tingkat flash drum untuk melepaskan gas-gas terlarut. 2. Seb Sebagai agai bagia agian n yang ang inte integ gral ral dari dari refr refrig iger erat atio ion, n, chil chille ler r meng mengam ambil bil pana panass dari dari gas gas synt synthe hesa sa untu untuk k mend mendap apat atka kan n pem pemis isah ahan an prod produk uksi si amon amonia ia dari dari Loop Loop Synt Synthe hesa sa deng dengan an memanfaatkan tekanan dan temperature yang berbeda di setiap tingkat refrigeration. (www.WordPress.com/proses Pembuatan Pupuk Amonia)



II.3 II.3.1 .1 Desu Desulf lfur uris isas asii

E-113 H FEED GAS PREHEATER

NATURAL GAS FEED

R-120

R-110

TO REFORMING SECTION

Gambar II.2. Seksi Desulfurisasi Desulfurisasi

Gas alam dari sumber sumber sebagai sebagai bahan baku dengan dengan tekanan 18,9 bar bar dan temperatur 30oC dikompresi dikompresi hingga mencapai tekanan 44,9 bar oleh kompresor kompresor (G-1 (G-112 12). ). Sete Setela lah h itu, itu, mele melewa wati ti area area furnace (E-113 (E-113)) yang yang berfun berfungsi gsi untuk untuk memanaskan memanaskan gas alam sampai suhu 399-610 399-610 oC sebelum masuk ke hydrotreating

reactor

(R-110). (R-110). Untuk Untuk memanaskan memanaskannya nya digunakan digunakan arus dari syn gas yang

keluar dari secondary reformer (R-310). Selanjutny Selanjutnyaa gas alam dicampur dicampur dengan dengan

recycle recycle gas hydrogen dari PGRU (Purge Gas Recovey Unit) pada temperatur 399oC, kemudian dikurangi kandungan mercaptant nya nya dengan cara hydrotreating di hydrotreating dihilangkan n agar tidak mencemari mencemari hydrotreating reactor (R-110). Mercaptant dihilangka katalis nikel dan CuZn yang digunakan dalam primary reforming dan sintesa amonia. Untuk menghilangkannya digunakan katalis CoMo ( Cobalt Molybdate ) yang yang terdap terdapat at di dalam dalam hydrotreating (R-110)) yang yang berfun berfungsi gsi untuk untuk hydrotreating reactor (R-110 penguraian sulfur organik (CH3-SH) menjadi sulfur anorganik (H 2S). Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :



CH3SH + H2



H2S + CH4

Karena gas alam hanya mengandung mercaptant dalam jumlah yang sangat kecil, maka reaksinya diasumsikan diasumsikan terkonversi terkonversi 100 %. Katalis Katalis CoMo akan diganti diganti jika sudah tidak aktif lagi. Selanjutnya gas alam masuk ke desulphurizer reactor (R-120). (R-120). Gas alam yang keluar dari desulphurizer diharapkan hanya mengandung sulfur kurang dari 0,1 ppm, sama seperti mercaptant yaitu agar tidak mencemari katalis nikel pada sintesa amonia. amonia. Proses ini unit primary reforming dan katalis Cu-Zn pada unit sintesa dilakukan pada suatu reaktor yang berisi ZnO yang berfungsi untuk menyerap H 2S yang terdapat dalam gas alam. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut: H2S + ZnO

ZnS + H2O

Di sini sulfur bereaksi dengan ZnO dengan konversi reaksi 99%. Setelah ZnO bereaksi dan menghasilkan ZnS, maka dilakukan regenerasi ZnO dengan cara mengalirkan udara ke reaktor sehingga terjadi reaksi sebagai berikut : ZnS + 3/2 O 2

ZnO + SO2

Dari proses tersebut, maka ZnO akan terbentuk kembali. Proses di desulphurizer

reactor berlangsung pada kondisi operasi temperatur 350 - 400oC dan tekanan 44,9 44,9

bar. bar. Temperat Temperatur ur operasi operasi lebih lebih dari 400 400 oC dapat menyebabkan cracking

sehingga terbentuk karbon yang dapat menutupi permukaan katalis.

II.3.2. II.3.2. Tahap Tahap Penyediaa Penyediaan n Gas Sintesis Sintesis ( Reforming Reforming )

Tujuan Tujuan utama utama dari dari proses proses Reforming ini adalah adalah untuk untuk mengha menghasil silkan kan

synthesis gas, yaitu gas H 2 yang merupakan bahan baku pembuatan amonia. Pada tahap reforming , gas alam alam yang yang telah telah didesu didesulfu lfuris risasi asi dikonv dikonvers ersii menjad menjadii gas sintes sintesis is melalu melaluii reaksi reaksi reforma reformasi si katalit katalitik ik dari dari campur campuran an hidrok hidrokarb arbon on dengan dengan ) yang yang bers bersif ifat at endo endote term rmis is.. Selai Selain n itu, itu, pada pada taha tahap p steam ( primary reforming

reforming ini juga terjadi penambahan udara. Proses reforming berlangsung dalam Laporan Pra Desain Pabrik Amonia Amonia dari Gas Alam Jurusan Teknik Kimia FTI - ITS


dua tahap, yaitu tahap untuk menghasilkan gas hidrogen pada Primary Reformer (R-210) (R-210) dan tahap untuk memasok gas hidrogen dan nitrogen pada Secondary (R-310).. Primar Primary y Reform Reformer er harus harus dilaku dilakukan kan dalm dalm furnac furnacee untuk untuk Reformer (R-310) menyesuaikan beban panas yang besar. Secondary Reformer merupakan pressure vessel dengan lapisan batu tahan api dan panas yang diperlukan untuk unit ini diperoleh dengan pembakaran gas dan udara luar yang sekaligus menyediakan N 2 untuk pembuatan NH 3. Selain itu tujuan reforming lainnya adalah menghasilkan gas dengan kadar CH4 yang rendah.

II.3.2.1. Primary Primary Reforming

Rktor entuk tubetalis • Pemanasan reaktor dalam furnace dengan pengapian langsung • Terdiri atas radiant section (tempat tube katalis ) dan convection section (coilcoil untuk mengambil panas pada flue gas). Proses Proses ini berfungsi berfungsi untuk memenuhi memenuhi kebutuhan kebutuhan nitrogen pada sintesa sintesa amoniak. Oksigen yang ditambahkan bereaksi dengan hidrogen pada gas proses akan menyediakan panas yang diperlukan pada reaksi pembentukan CO dan H 2. Panas gas keluaran keluaran dimanfaatkan dimanfaatkan untuk membangkitkan membangkitkan steam tekanan tekanan tinggi tinggi di WHB (E-413) dan steam superheater (E-414)

Primary Reformer (R-210) berfungsi untuk pemrosesan/mereaksikan gas alam(CH4) dengan steam (H2O) guna mendapatkan gas hidrogen (H 2), dimana gas H2 merupakan salah satu komponen dalam proses sintesa amonia. Gas sintesis ini yang terbentuk dari gas alam dan steam dengan perbandingan metana dan steam 1 : 4. Reaksi-reaksi yang terjadi pada tahap reforming adalah sebagai berikut :

C n H H 2n-2 2n-2 + 2H 2O

C n-1 H 2n n-1 H 2n + CO2 + 3H 2

CH 4

+ H 2O

CO + 3H 2 - panas

C 2 H H 6 6

+ 2H 2O

2CO + 5H 2

C 3 H H 8

+ 3H 2O

3CO + 7H 2



C 4 H H 10 10

+ 4H 2O

4CO + 9H 2

C 5 H H 12 12

+ 5H 2O

5CO + 11H 2

C 6 6 H 14 14

+ 6H 2O

6CO + 13H 2

CO

+ H 2O

CO2 + H2

+ panas

Untuk memenuhi kebutuhan panas reaksi di atas dilakukan pembakaran di radiant furnace. Reaksi yang terjadi pada Primary Reformer adalah reaksi endotermis. Katalis Katalis yang digunakan digunakan adalah nikel nikel yang diletakkan diletakkan di dalam tube, dimana gas keluar dengan temperature 827oC dan tekanan 36,5 bar.

II.3.2.2. Secondary Secondary Reformer

Reaksi utama yang terjadi dalam Secondary Reformer Secondary Reformer (R-310) tetap steam

reforming . Perbedaannya pada sumber panas yang digunakan untuk memasok kebutuhan dari reaksi steam reforming . Pada Secondary Reformer (R-310),panas yang dibutuhkan untuk reaksi didapat secara langsung ( direct heat ) dari panas yang yang dilepa dilepaska skan n reaksi reaksi pembak pembakara aran n campur campuran an gas dengan dengan oksige oksigen n dari dari udara udara kering di bagian atas dalam unit Secondary Reformer . Alir Aliran an udar udaraa pros proses es masu masuk k didi- spray merata merata dan terjadi terjadi reaksireaksi-reak reaksi si pembakaran berikut: H2 + ½ O2 + N2

→

H2O + N2 + panas

CH4 + 2 O2 + N2 →

CO2 + 2 H2O + N2 + panas

2 CO + O2 + N2 →

CO2 + N2 + panas

Ketika aliran gas kemudian sampai ke unggun katalis, kandungan O 2 sudah habis habis terpaka terpakaii dan didapa didapatka tkan n N2 sebaga sebagaii bahan bahan untuk untuk gas sintes sintesis. is. Dengan Dengan menggunakan panas dari ketiga reaksi di atas, terjadi tahap terakhir dari proses reforming di dalam unggun katalis nikel : CH4 + H2O CO + H2O

CO + 3 H2 - panas CO2 + H2 + panas

Di atas unggun katalis, diletakkan lapisan alumina yang berfungsi untuk menahan katalis dan melindungi katalis tersebut dari kontak langsung dengan oksigen yang dapat menyebabkan katalis teroksidasi.



Udara yang akan dipakai untuk pembakaran dipanaskan terlebih dahulu di air preheater coil (area furnace). Kemudian Kemudian udara panas dicampur dicampur dengan gas outlet outlet primar primary y reforme reformerr sehing sehingga ga terjad terjadii reaksi reaksi pembak pembakaran aran CH4 sisa dalam. Jumlah udara yang masuk ke secondary reformer diatur, supaya ratio H 2/N2 dalam gas outlet terjaga pada kisaran 2,9-3. Gas outlet secondary reformer yang bersuhu 1005°C kemudian didinginkan oleh (E-413) dan (E-414) sampai suhunya menjadi 371°C. II.3.3. II.3.3. Tahap Tahap Pemurnia Pemurnian n Gas Sintes Sintesis is

Gas-ga Gas-gass yang yang keluar keluar dari dari secondary reformer mengandun mengandung g sejumlah sejumlah Karbon monooksida yang akan diubah menjadi Karbon dioksida di shift converter dengan reaksi sebagai berikut berikut : CO(g) + H2O(g)

CO2(g) + H2(g)

Berdas Berdasark arkan an pertim pertimban bangan gan secara secara teknis teknis dan ekonom ekonomis is maka maka reaksi reaksi di dengan dua tahap : shift dijalankan dengan

1. High Temperat Temperatur ur Shif Shiftt Conver Conversion sion (HTSC) (HTSC) 2. Low Temperat Temperatur ur Shift Shift Conver Conversion sion (LTSC) (LTSC)

II.3.3.1.

High Temperatur Shift Conversion (HTSC) (R-410)

Gas keluar dari reformer sebelum masuk HTSC (R-410) terlebih dahulu diturunkan temperaturnya menjadi 371°C. Reaksinya : CO(g) + H2O(g) II.3.3.2.

→

CO2(g) + H2(g)

Low Temperature Shift Conversion (R-420)

Gas keluar dari HTSC sebelum masuk LTSC terlebih diturunkan temperaturnya menjadi 203°C oleh Cooler E-421 dan E-422. Reaksinya : CO(g) + H2O(g) II.3.3.3.

→

CO2(g) + H2(g)

CO2 Removal



Unit ini terdiri dari unit penyerapan CO 2 di menara absorber dan unit pelepasan CO 2 di menara stripper dengan menggunakan larutan benfield sebagai penyerap. Absorbsi penyerapan penyerapan pada tekanan tinggi, temperatur rendah , Stripping

pelucutan pada tekanan rendah, temperatur tinggi. Komposisi larutan Benfield utama adalah :

1. K 2CO3 ( Potasium Potasium Carbonate) sebagai penyerap, 2. DEA ( Di Di Ethanol Amin) sebagai aktivator 3. V2O5 (Vanadium Pentoxide ) sebagai corrosion inhibitor . a. CO2 Absorber (R-430) Reaksi : CO2 + H2O + K 2CO3

2KHCO3 +

Panas

(1)

Absorber bereaksi beroperasi pada 29 atm dan suhu reaksinya 70 oC. b. CO2 Stripper (R-440) Reaksi : 2KHCO3 +

Panas

CO2 + K 2CO3 + H2O (2)

Proses Benfield menggunakan menggunakan ejector untuk menekan flash water ke stripp stripping ing tower, tower, sedang sedangkan kan kondis kondisii proses proses yang yang lain lain sama sama dengan dengan proses proses hot carbonate atau conventional Benfield. Steam penggerak ejector (LPS) diperoleh dari pendinginan gas geluar dari LTSC.

c. Taha Tahap p Meth Methan anas asii Sebelu Sebelum m masuk masuk ke Methan Methanato atorr (R-440 (R-440), ), gas dipana dipanaska skan n dulu dulu pada pada heat heat exchanger (E-441). Reaksi :

CO + 3H2

CH4 + H2O + Q

(3)

CO2 + 4H2

CH4 + 2H2O + Q

(4)

Gas CO bereaksi dengan H 2 membentuk methana, menhasilkan sintesa pada suhu 344 oC dan tekanan 37,5 bar.

II.3.4 II.3.4.. Sintes Sintesa a Amonia Amonia

Tahapan pembentukan amonia dari gas sintesis melalui dua tahap sebagai berikut :



a. Komp Kompre resi si gas gas sin sinte tesi siss b. Reaksi Reaksi gas gas sinte sintesis sis menj menjadi adi gas gas amoni amoniaa

Alat-alat yang digunakan pada unit ini : a. Amonia Converter (R-510) Setelah masuk dalam methanator kemudian masuk ke amonia converter yaitu pada suhu 232 oC. Dengan reaksi : 3H2 + N2

→

2NH3

b. Amonia Refrigerant Refrigerant Untuk memurnikan amonia liquid yang terbentuk dan untuk mendinginkan gas outlet amonia converter agar kondensasi gas hasil reaksi dapat dipisahkan dengan gas-synthesa yang belum menjadi amonia. Refrigerasi dengan media Amonia digunakan untuk : •

Kondensasi NH3 yang terkandung dalam Syn Loop

•

Kondensasi secondary NH 3 dari vent gas dan purge gas

•

Recovery Amoniak dari Purge dan Flash,

•

Mendinginkan make up gas sebelum masuk Dryer

•

Menurunkan jumlah H2O dari gas sintesa

Pemi Pemisa saha han n dilak dilakuk ukan an deng dengan an mele melewa watk tkan an gas gas yang yang di recy recycl clee melal melalui ui sederetan “chiller-chiller” untuk mengembunkan atau mendinginkan ammonia yang terkandung di dalamnya. Pada Pada case case penyim penyimpan panan an pada pada atmosp atmospher heric ic storeg storege, e, Ammoni Ammoniaa cair cair dingin dingin dipompakan ke tangki penimbunan (Ammonia - Storage ) dengan temperatur - 33oC sebagai coldproduct. Sedangkan Sedangkan Ammonia cair panas (hot product) temperatur 30 oC dikirim ke pabrik urea.

II.3.5.Purge Gas Recovery Unit

Gas-gas dari HP purge gas dikirim ke HP purge gas Scrubber. Flash gas dari NH3 Stripper dikirim ke LP gas Scruber. Media penyerap NH 3 pada Scrubber ini adalah H2O. gas dari puncak HP Absorber dikirim ke separator sebagian besar N2 dan H2 dapat direcover dan dipakai sebgai make up gas ke Syn Loop. Gas dari puncak LP Absorber dan sisa off gas dari HRU direcover dan dipakai sebagai



bahan bahan bakar bakar primar primary y reforme reformer. r. Gabung Gabungan an laruta larutan n dari dari Scrubb Scrubber er dibawa dibawa ke Stripper di bagian bawah reflux NH 3. Reflux NH3 didapat dari sistem refrigerasi, sedangkan media Stripping adalah MPS NH3 vapor dari puncak Stripper di vent ke refrigerant kondensor, diembunkan dan direcover sebagai produk.


Uraian Proses Ammonia

Recommend Documents