BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

PT. Pupuk Iskandar Muda (Persero) merupakan sebuah perusahaan industri yang menghasilkan pupuk buatan PT. Pupuk Iskandar Muda (Persero) secara resmi didirikan pada tanggal 24 Februari 1982 yang di rintis oleh PT. PUSRI Palembang. PT. Pupuk Inskandar Muda (Persero) adalah sebuah pabrik yang menghasilkan butiran pupuk urea sebagai produk utama di samping produk samping lainnya berupa ammonia cair, gas O2, CO2 cair, CO2 padat. Untuk memenuhi permintaan pasar, baik di luar negeri dan sebagian besar dipasarkan di dalam negeri yang pemasarannya di bantu oleh PT. PUSRI. Pada proses pembuatan pabrik ini dibagi dalam 3 bagian yaitu :

1. Proses Pengolahan Utilitas

2. Proses Pengolahan Ammonia

3. Proses Pembuatan Urea

Dengan adanya kandungan gas alam yang melimpah di Kabupaten Aceh Utara dan tersedianya lokasi yang baik di daerah pantai serta adanya jalan raya yang melintas daerah ini, maka daerah ini sangat menunjang bagi pertumbuhan industri besar dan kecil terutama yang menggunakan sumber daya alam yang berupa gas alam dan hasil hutan sebagai bahan baku industri kecil, maupun industri industri yang berkaitan serta industri hilir. Pupuk urea merupakan salah satu produk strategis yang sangat penting peranannya dalam menunjang produksi pertaniaan. Pupuk urea yang baik adalahjika komposisi kimia yang terkandung di dalamnya telah di tentukan menurut Standart Nasional Indonesia (SNI) dan Internasional Standart Organization (ISO). Berdasarkan analisa yang dilakukan untuk mengetahui mutu dari pupuk urea yang diproduksi oleh PT. PIM berupa Total Nitrogen, kadar biuret, moisture dan ukuran butiran, terbukti bahwa pupuk urea prill yang diproduksi oleh PT. Pupuk Iskandar Muda sesuai dengan syarat mutu pupuk urea (SNI-2801-1992) sehingga pupuk urea tersebut sangat baik dan aman untuk digunakan sebagai pupuk penyubur tanaman.

1.2 Tujuan

Untuk menentukan kualitas Nitrogen yang dibutuhkan pada proses pembuatan pupuk urea sehingga diperoleh hasil yang optimal.

1.3 Manfaat

Nitrogen dalam bentuk nitrat sangat cepat diserap tanaman, Keuntungan menggunakan pupuk urea yang mengandung nitrogen adalah mudah diserap tanaman. Selain itu, kandungan N yang tinggi pada urea sangat dibutuhkan pada pertumbuhan awal tanaman. Nitrogen (N), yang diperlukan untuk pertumbuhan vegetatif (pertumbuhan daun dan batang), meningkatkan kadar protein tanaman, juga untuk berkembangnya mikroorganisme dalam tanah. Nitrogen diserap akar tanaman dalam bentuk nitrat atau amonium, yang berpengaruh mempercepat sintesis karbohidrat diubah menjadi protein. Di samping itu dalam pembuatan pupuk urea banyak hal hal yang perlu di perhatikan untuk meningkatkan mutu \ pupuk urea tersebut, salah satu hal yang harus diperhatikan adalah kadar nitrogen yang terkandung dalam pupuk urea. Kadar nitrogen yang terkandung dalam pupuk urea adalah 45 46% ini merupakan standar nasional Indonesia yang di produksi di PT. Pupuk Iskandar Muda.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Sejarah Pupuk Urea

Hillaire Rouelle, itulah nama orang yang pertama kali menemukan Pupuk urea. Ahli kimia asal perancis ini menemukannya pada tahun 1773. Senyawa ini merupakan senyawa organik pertama yang berhasil disintesis dari senyawa anorganik. Pembuatan urea dari amonia dan asam sianida untuk pertama kalinya ditemukan oleh F.Wohler pada tahun 1828. Namun pada saat ini pembuatan urea pada umumnya menggunakan proses dehidrasi yang ditemukan oleh Bassarow pada tahun 1870. Proses ini mensintesis urea dari pemanasan amonium karbamat. Prinsip pembuatan urea pada umumnya yaitu dengan mereaksikan antara amonia dan karbondioksida pada tekanan dan temperatur tinggi didalam reaktor kontinu untuk membentuk amonium karbamat (reaksi1) selanjutnya amonium karbamat yang terbentuk didehidrasi menjadi urea (reaksi 2). Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

Reaksi 1 : 2 NH3(g) + CO2(g) NH4COONH2(g)

Reaksi 2 : NH4COONH2(g) CO(NH2)2(g) + H2O(l)

Akan tetapi sintesis urea secara masal baru dilakukan 55 tahun setelahnya. saat ini pupuk urea banyak diproduksi industri dengan dehidrasi amonium karbamat pada tekanan tinggi. Urea merupakan pupuk yang mengandung nitrogen paling tinggi (46%) diantara semua pupuk padat. Urea mudah dibuat menjadi prill atau granul (butiran) dan mudah diangkut dalam bentuk curah maupun dalam kantong dan tidak mengandung bahaya ledakan. Zat ini mudah larut didalam air dan tidak mempunyai residu garam sesudah dipakai untuk tanaman. Kadang-kadang zat ini juga digunakan untuk pemberian makanan daun. Disamping penggunaannya sebagai pupuk, urea juga digunakan sebagai tambahan makanan protein untuk hewan pemamah biak dalam produksi melamin, sebagai perawis dalam pembuatan resin, plastik, adhesif, bahan pelapis, bahan anti ciut untuk tekstil, dan resin perpindahan ion. Bahan ini merupakan bahan antara dalam amonium sulfamat, asam sulfanat dan ftalosianina.

Beberapa faktor yang mempengaruhi reaksi pembuatan urea yaitu:

a. Temperatur

Reaksi sintesis urea berjalan pada temperatur optimal adalah 190C dengan waktu tinggal sekitar 60 menit. Jika temperatur turun akan menyebabkan konversi amonium karbamat menjadi urea akan turun

b. Tekanan

Untuk menghasilkan urea yang optimal, maka diperlukan tekanan tinggi yaitu 173 atm karena konversi amonium karbamat menjadi urea hanya berlangsung pada fasa cair sehingga tekanan harus dipertahankan pada keadaan tinggi.

c. Perbandingan NH3 dan CO2

Industri urea di Indonesia pada umumnya mensintesis urea dengan perbandingan NH3 dan CO2 adalah 3,5-4 mol. Hal ini dikarenakan perbandingan mol dapat mempengaruhi suhu, tekanan operasi dan jumlah amonia yang terbentuk.

d. Jumlah air

Jumlah air dalam reaktor dapat berpengaruh terhadap reaksi yang kedua yaitu penguraian amonium karbamat menjadi urea dan air. Jika terdapat air dalam jumlah yang cukup banyak, maka akan memperkecil konversi terbentuknya urea dari larutan karbama

2.2 Tahapan atau Proses Pembuatan

Pupuk urea dapat dibuat dengan reakasi antara karbon dioksida (CO2) dengan ammonia (NH3) . Semua bahan tersebut bersumber dari bahan gas bumi, udara, dan air.

Pada pembuatan pupuk urea ada beberapa tahapan proses yaitu dimulai dari pembentukan amonia dari gas alam sehingga membentuk urea. Dan tahapan proses tersebut adalah sebagai berikut.

Proses Pembutan Amonia

Proses sintesis amoniak pada Amoniak-2 menggunakan lisensi proses Kellog Brown & Root dengan kapasitas terpasang 1000 metrik ton/hari (MTPD) dan kebutuhan gas alam sebesar 50 MMBTU. Sintesis amoniak dilakukan dengan bahan baku utama gas alam, udara, dan air.

Tahap Penyiapan Gas Umpan

Gas alam yang digunakan oleh PT PIM merupakan treated gas yang telah diolah di PT Arun NGL. Sehingga gas ini sudah bersih dari pengotor sulfur, merkuri, fraksi berat hidrokarbon serta air dan pengotor lain yang dapat mengganggu kinerja proses. Pada kondisi desain di Ammonia-2, gas alam yang memasuki pretreatment akan terlebih dahulu dimurnikan dari kandungan hidrokarbon fraksi berat melalui Natural Gas Knock Out Drum (61-200-F). Pengoperasian unit Natural Gas KOD pada tekanan 33 kg/cm2 memungkinkan terjadinya pengembunan dari hidrokarbon fraksi berat sedangkan fraksi ringan masih berwujud gas sehingga dapat terpisah dengan sendirinya.

Tahap Pembuatan Gas Sintesis

Gas sintesis yang merupakan campuran dari H2, CO, dan CO2 dibuat dengan mereaksikan gas alam yang telah bersih dari pengotor pada tahap pretreatment. Gas sintesis dibuat melalui dua tahapan, yaitu reforming dan shift conversion. Reforming dilakukan pada unit Primary dan Secondary Reformer, sedangkan shift conversion terjadi pada unit HTSC dan LTSC. Berikut diuraikan proses yang terjadi di dalam unit tersebut.

Primary Reformer

Gas alam bebas pengotor masuk ke dalam Primary Reformer (61-101-B). Pada primary reformer terjadi reaksi reformasi kukus-gas alam membentuk gas sintesis, yaitu CO, CO2, dan H2 dengan katalis berbasis nikel (nikel oksida). Selain itu dilakukan pula konversi hidrokarbon fraksi berat yang masih tersisa menjadi metana. Reaksi keseluruhan dari reformasi gas sintesis bersifat endotermis dan berlangsung pada rentang temperatur 780-820oC dan tekanan 37,19 kg/cm2G. Perbandingan steam to carbon ratio dipilih berkisar pada 3,2 mol/mol.

Secondary Reformer

Reaksi yang dilangsungkan pada Secondary Reformer (61-103-D) bertujuan untuk menyempurnakan reaksi yang sudah dilangsungkan pada Primary Reformer. Hal ini dilangsungkan karena keterbatasan konversi yang bisa dilakukan di primary reformer yang masih menyisakan kandungan metana sebesar 12,5%. Seperti yang terdapat dalam primary reformer, reaksi di unit ini dibantu dengan menggunakan katalis berbasis nikel (nikel oksida) serta dibantu oleh pembakaran udara yang dipanaskan terlebih dahulu hingga 670C.

High Temperature Shift Converter (61-104-D1)

Proses yang berlangsung pada unit ini adalah reaksi pergeseran CO menjadi CO2 dan H2 dengan katalis berbasis besi. Melalui proses ini, kandungan CO pada HTSC diturunkan menjadi 3,53%. Reaksi yang terjadi di dalam unit HTSC adalah sebagai berikut. Reaksi WGS adalah reaksi kesetimbangan yang bersifat eksotermik, sehingga kenaikan temperatur akan menyebabkan pergeseran kesetimbangan dan penurunan konversi.

Low Temperature Shift Converter (61-104-D2)

Perbedaan unit LTSC dan HTSC adalah temperatur operasi yang digunakan. Proses yang terjadi dalam unit LTSC sama dengan proses yang terjadi pada HTSC, yang berbeda pada LTSC reaksi dilangsungkan pada temperatur reaksi yang lebih rendah agar konversi kesetimbangan yang dicapai lebih tinggi. Reaksi berlangsung pada tekanan 30 kg/cm2G dan temperatur 246C dengan bantuan katalis Cu/Zn. Kandungan CO keluaran Low Temperature Shift Converter dikontrol agar memiliki nilai maksimal 0,5%.

Tahap Pemurnian Gas Sintesis

Gas sintesis yang telah terbentuk di tahap sebelumnya dimurnikan dari sisa reaktan melalui rangkaian unit operasi. Tahap ini terdiri dari Main CO2 Removal untuk menghilangkan sisa CO2 dan Methanation untuk menghilangkan sisa CO dan CO2 yang masih tersisa dengan mengkonversikannya menjadi CH4.

Tahap Pembuatan Amoniak

Unit Amoniak-2 PT PIM menggunakan jalur sintesis amoniak menggunakan reaksi dari H2 dan N2. Sehingga sintesis amoniak dilakukan dengan mengkompresikan gas keluaran Methanator dan mengumpankannya ke dalam Ammonia Converter (61-105-D) dengan rasio H2/N2 : 3/1. Reaksi yang terjadi pada reaktor sintesis amoniak adalah sebagai berikut. Reaksi sintesis amoniak merupakan reaksi eksotermis, sehingga panas yang dihasilkan oleh reaksi dapat dimanfaatkan untuk membangkitkan steam pada unit 123-C1/C2.

Tahap Pemurnian Amoniak

Pemurnian amoniak dilakukan untuk meningkatkan konsentrasi amoniak yang berada di dalam aliran keluaran Ammonia Synthesis Loop dengan cara menghilangkan kandungan gas lain. Pemisahan tersebut dilakukan melalui pendinginan dan ekspansi aliran keluaran dari Ammonia Converter.Pendinginan amoniak keluaran dari synthesis loop dilakukan secara bertahap dengan menggunakan tiga jenis media pendingin sebelum memasuki Unitized Chiller yaitu BFW, umpan Ammonia Converter, dan cooling water. Setelah melalui pendinginan tiga tahap ini, temperatur aliran turun dan berada pada rentang 52-65C. Amonia cair keluaran Unitized Chiller disebut sebagai cold product dan dialirkan ke dalam tangki penyimpan amonia. Uap amonia yang terbentuk dari ekspansi bertahap dikompresi ulang dan dialirkan menuju refrigerant receiver dan didinginkan kembali di dalam proses. Skema Ammonia Refrigerant System dalam tampilan DCS diberikan pada gambar berikut.

Tahap Recovery

Pada pabrik Amoniak-2, terdapat dua buah unit recovery, yaitu Ammonia Recovery Unit (ARU) dan Hydrogen Recovery Unit (HRU). ARU berfungsi untuk mengambil NH3 yang berada dalam purge gas, sedangkan HRU berfungsi untuk melakukan recovery H2 yang berada dalam purge gas dan untuk mengambil tail gas yang mengandung CH4 dan H2. Proses recovery yang dilakukan dalam ARU dimulaidengan penyerapan NH3 dengan air pada Scrubber.

Proses pembuatan Urea

Proses pembuatan Urea dibuat dengan bahan baku gas CO2 dan liquid NH3 yang disupply dari Pabrik Amoniak. Proses pembuatan Urea tersebut dibagi menjadi 6 unit, yaitu :

(1) Sintesa Unit

Unit ini merupakan bagian terpenting dari pabrik Urea, untuk mensintesa Urea dengan mereaksikan Liquid NH3 dan gas CO2 di dalam Urea Reaktor dan ke dalam reaktor ini dimasukkan juga larutan recycle karbamat yang berasal dari bagian Recovery. Tekanan operasi di Sintesa adalah 175 Kg/cm2 G. Hasil Sintesa Urea dikirim ke bagian Purifikasi untuk dipisahkan ammonium karbamat dan kelebihan ammonianya setelah dilakukan stripping oleh CO2.

(2) Purifikasi Unit

Ammonium karbamat yang tidak terkonversi dan kelebihan ammonia di unit Sintesa diuraikan dan dipisahkan dengan cara tekanan dan pemanasan dengan dua step penurunan tekanan, yaitu pada 17kg/cm2 G dan 22,2 kg/cm2 G. Hasil peruraian berupa gas CO2 dan NH3 dikirim ke bagian Recovery, sedangkan larutan ureanya dikirim ke bagian kristaliser.

(3) Kristaliser Unit

Larutan urea dari unit Purifikasi dikristalkan dibagian ini secara vacuum. Kemudian kristal ureanya dipisahkan di Centrifuge. Panas yang diperlukan 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 ke bagian atas Prillign Tower untuk dilelehkan dan didistribusikan merata ke seluruh distributor, dan dari distributor dijatuhkan ke bawah 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 absorbsi dengan menggunakan mother liquor sebagian absorbent kemudian di recycle kembali ke bagian sintesa.

(6) Proses Kondensat Treatment Unit

Uap air yang menguap dan terpisahkan dibagian kristaliser didinginkan dan dikondensasikan. Sejumlah kecil urea, NH3, dan CO2 ikut kondensat kemudian diolah dan dipisahkan di stripper dan hydrolizer. Gas CO2 dan gas NH3nya dikirim kembali ke bagian purifikasi untuk direcover. Sedang air kondensatnya dikirim ke utilitas.

Rangkaian Peralatan