Proses Dasar dan Prinsip Operasi
1. Pendahuluan
Pabrik Urea direncanakan untuk memproduksi sebanyak 1725 ton urea tiap hari dalam satu train. Proses dasar adalah proses Mitsui Toatsu Total Recycle C improved. Proses ini mempunyai beberapa kemudahan dan keuntungan, murah ongkos pembangunannya, mudah untuk mengoperasinya, harganya murah dan memberi hasil produksi yang tinggi.
Kemudian pabrik dibagi dalam 4 seksi masing-masing seksi syntheses, purification, recovery dan crystallization dan prilling.
2. Seksi Syntheses
Urea diperoleh dari hasil reaksi antara gas CO2 dan ammonia dengan menghasilkan reaksi ini menjadi ammonium karbamat, kemudian dehidrasi ammonium karbamat menghasilkan urea.
Kalau kita tulis persamaan reaksi kimia adalah:
2NH3 + CO2 à NH2COONH4 (ammonium carbamat)
NH2COONH4 à H2O + NNH2CONH2 (Urea)
Reaksi antara CO2 dan ammonia menjadi urea berlangsung secara reversible, yang sangat dipengaruhi oleh tekanan, temperature, komposisi reactor dan waktu reaksi berlangsung.
Konversi ammonium carbamat menjadi urea berlangsung dalam fase cair dan diperlukan tekanan tinggi.
Dengan temperature dan tekanna yang tinggi akan mempertinggi konversi ammonium karbamat menjadi urea.
Kondisi operasi untuk dapat berlangsung reaksi yang baik adalah 200oC dan 250 kg/cm2G.
Konversi untuk menghasilkan urea berkurang kalau air didalamnya bertambah, sedangkan akan bertambah kalau kelebihan ammonia.
Reaksi kimia untuk magahasilkan urea berlangsung dalam reactor urea. Suatu alat tegak dengan tekanan tinggi dan temperature tinggi serta mempunyai volume yang tertentu pula.
Waktu yang diizinkan dalam reactor untuk berlangsung reaksi dengan baik adalah 25 menit, dan ini dikenal dengan istilah residence time.
Bahan reactor dan hasil reaksi dalam reactor sangat corrosive dan merusak alat reactor itu sendiri, maka perlu dilindungi permukaan dalam reactor. Pada proses total recycle (improved) dipakai reactor dengan lapisan pelindung bagian dalam adalah metal titanium (Ti).
Kemudian dalam reactor juga perlu ditambahkan oxygen dengan jumlah tertentu untuk membantu melindungi permukaan titanium dari corrosive nya reactor dan hasil reaksi pembentukan urea. Secara keseluruhan reaksi CO2 dan ammonia menjadi urea adalah exothermic maka temperature reactor perlu diatur.
Pengaturan temperature reactor dapat dilakukan dengan:
1. Menginjeksikan ammonia berlebihan ke dalam reactor
2. Mengembalikan sebagian larutan recycle ke reactor
3. Memanaskan ammonia yang akan masuk ke reactor
3.Seksi Purification
Hasil reaksi dari seksi syntheses terdiri atas: Urea, biuret, ammonium carbamat, air dan excess ammonia. Untuk pembuatan urea diperlukan adanya proses lebih lanjut, sehingga hanya urea saja yang didapat sedangkan sisanya dikembalikan lagi ke reactor untuk diproses lebih lanjut sehingga dapat diperoleh urea.
Secara umum proses ammonium carbamat,air dan ammonium berlebih harus dipisahkan dengan memakai sumber panas serta penurunan tekanan sehingga ammonium carbamat terurai menjadi ammonium carbamat dan gas CO2.
Persamaan reaksinya adalah : NH2COONH4 à 2Nh3 + CO2
Proses dekomposisi ini berlangsung pada temperature antara 151oC dan 165oC.
Penurunanan tekanan berarti juga dapat mempertinggi temperature. Selama proses dekomposisi berlangsung, harus diingat peristiwa hydrolisa urea sangat penting.
Reaksi hydrolisa adalah sebagai berikut : NH2CONH2 + H2O à CO2 + 2NH3
Karena dengan hydrolisa, urea yang dihasilkan menjadi berkurang,, maka perlu sekali diperhatikan peristiwa ini supaya urea jangan sampai terhydrolisa.
Peristiwa hydrolisa dapat terjadi karena temperature tinggi, tekanan rendah dan residence time yang lama.
Alat-alat dibagian purifikasi perlu sekali dipilih dan dioperasikan sedemikian rupa sehingga dapat diperoleh produksi urea yang semaksimal mungkin sehingga menguntungkan.
Pembentukan biuret hal lain yang sangat penting diperhatikan di seksi purifikasi dan finishing.
Pada tekanan partial ammonia yang rendah dan temperature diatas 90oC, urea berubah menjadi ammonia dan biuret dengan persamaan reaksi sebagai berikut:
2NH2CONH2 à NH2CONHCONH2 + NH3 (biuret)
Reaksi ini berlangsung reversible dan variable dasar yang berpengaruh pada reaksi ini adalah temperature, konsentrasi ammonia dan residence time.
Biasanya pembentukan biuret ini dan lelehan urea dan dalam larutan urea yang pekat dengan konsentrasi ammonia yang rendah sekali, biuret menjadi tinggi.
Untuk mencegah pembentukan biuret yang tinggi, maka perlu sekali diperhatikan kelebihan ammonia dalam proses pembentukan urea.
Dalam hasil urea, kandungan biuret yang diizinkan tidak lebih dari 1%, hal ini sangat penting karena urea dipakai untuk pemupukan tanaman, kalau biuret tinggi maka tanaman akan mati.
Biuret adalah racun bagi tanaman.
Dalam pengoperasian pabrik urea dan proses control harus diatur dan dipilih sedemikian rupa, sehingga kandungan biuret ari prill urea sekitar 0,5%.
Tahap dekomposisi dalam proses urea adalah 3 tingkat, mulai dari tekanan 17 kg/cm2G, 2,5 kg/cm2G dan tekanan atmosphere.
Hal ini dimaksudkan untuk memisahkan ammonium karbamat, air dan ammonia berlebihan dari larutan urea sebelum larutan urea dikirim ke Kristal.
Konsentrasi larutan urea yang dikirim ke Kristal berkisar antara 71% berat.
4.Seksi Recovery
Perbedaan dasar dari bermacam-macam proses urea adalah dalam hal meng handle ammonia yang tidak bereaksi dan gas CO2 dari masing-masing tingkat decomposer, adalah tidak praktis untuk mengembalikan campuran ammonia dan CO2 ke reactor urea dalam bentuk larutan pekat, karena dapat membeku dalam alat penekan (pompa) dan membuntu pipa-piap disekitarnya.
Cara pengembalian gas yang tidak bereaksi ke reactor adalah:
1. Memisahkan dulu masing-masing bahan dan mengembalikan ke reactor sebagai gas,
2. Mengembalikan sebagai larutan atau slurry.
dalam proses NTC, total recycle C improved memakai system larutan yang dikembalikan ke reactor.
Campuran NH3, CO2 dari composer di absorb oleh air dan larutan carbamat kemudian dikembalikan ke reactor urea.
Ammonia berlebihan sisa absorbs CO2 dalam high pressure absorber, kemudian dikembalikan ke reactor melalui ammonia condenser, ammonia reservoir, pompa liquid ammonia dan ammonia preheater dan sampai ke reactor.
5.Seksi Crystallization and Prilling
Larutan urea yang keluar dari gas separator dikirim ke crystallizer dan crystal yang terjadi akan dipisahkan oleh centrifuge.
Guna mendapat effesiensi yang tinggi,panas kristalisasi dan penguapan air pada temperature yang rendah, maka dipakai vacuum ejector.
Kristal yang terbentuk dalam crystallizer kemudian dipisahkan olehcentrifuge dan dikeringkan sehingga mencapai 0,3% kandungan air.
Untuk menjaga kandungan biuret 0,1% dalam Kristal urea, maka mother liquor dikembalikan ke seksi recovery sebagai absorber untuk CO2 dan NH3 dikirim kembali ke reactor urea, dimana biuret kembali diubah menjadi urea karena adanya ammonia yang berlebihan, sebagai persamaan reaksi:
NH2CONHCONH2 + NH3 à 2NH2CONH2
Kristal urea yang sudah dikeringkan dikirim ke top prilling tower dengan pneumatic conveyor melalui fluidizing dryer.
Kemudian krostal urea dilelehkan dengna memakai steam dalam melter yang khusus dibuat untuk itu. Kristal urea yang sudah meleleh ini mengalir melalui distributor dan dispray dalam prilling tower, ditiupkan udara untuk mendinginkan urea yang jatuh dari distributor.
Untuk mencegah pembentukan biuret, maka melter di design sedemikian rupa sehingga residence time sesingkat mungkin.
Selain itu juga dimaksudkan menjaga kandungan air dalam urea prill serendah mungkin, kerana kalau tinggi maka urea akan rusak.
Sebelum Kristal urea dikirim ke melter, maka perlu dikeringkan lebih dahulu sehingga kandungan air berkisar antara 0,2 – 0,3%.
Prill urea yang di dapat dari prilling system ini dikirim ke bulk storage setelah melalui trommol dan belt scale untuk menentukan prodduksi urea yang dihasilkan.
Udara dari system pengeringan baik dari dryer maupun dari prilling tower masuk ke system penyerapan debu dust chamber, disini semua debu urea diserap oleh air sehingga udara bebas dari debu urea dan kemudian keluar ke atmosfer kembali, sehingga tidak terjadi pengotoran lingkungan sekitarnya.
PROSES DAN KONDISI OPERASI
Pendahuluan
1. Pabrik urea direncanakan untuk menghasilkan 1725 metric ton urea per day dalam satu train dan dibagi atas 4 seksi, masing-masing: seksi synthesa, seksi purifikasi, seksi recovery dan seksi kristalisasi dan prilling.
Untuk masing-masing seksi kondisi operasinya berbeda-beda.
Setiap operator harus mengetahui dengna pasti kondisi operasi masing-masing seksi dan tiap alat/ equipment.
2. Seksi Sintesa
Pada seksi sintesa ini pertama kali proses urea berlangsung dalam reactor urea (DC-101) pada tekanan, temperature yang tinggi serta perbandingan molar ammonia yang tertentu untuk memperoleh konversi untuk urea yang cukup tinggi, sehingga ongkos produksi urea dapat ditekan serendah mungkin.
Kedalam reactor urea (DC-101) dimasukkan 3 macam bahan untuk memperoleh urea yaitu: gas CO2, cairan ammonia dan larutan karbamat.
Larutan karbamat ini sering disebut sebagai larutan recycle carbamat.
Gas CO2 langsung dari pabrik ammonia dikirim ke suction booster compressor CO2 GB-101, di urea. Flow rate gas CO2 diukur di urea dan orifice dipasang pada line suction booster compressor GB-101, yaitu FRQ-101 (FA-161).
Udara anti corrosive ditambah ke compressor sebanyak 2500 ppm udara atau 500 ppm oksigen.
Udara yang dimasukkan ke compressor diatur dengan FIC-103. Gas CO2 inin ditekan dari tekanan rendah menjadi 30 kg/cm2G, dengan booster compressor GB-101, (multi stage compressor) dengan penggeraknya steam turbin GB-101 T.
Kemudian setelah mencapai 250 kg/cm2G dikirim ke reactor urea (DC-101), melalui emergency valve EMV-101.
Liquid ammonia dari ammonia juga dikirim ke pabrik urea melalui control valve LCV-406 dan oleh FRQ-407, lalu ditampung dalam ammonia reservoir (FA-404) dari proses recovery system.
Gas inert yang terbawa oleh ammonia dibuang dan dipisahkan oleh gas releaser.
Ammonia dari ammonia reservoir (FA-401) dipompa dengan ammonia booster pump (GA-404) dan dikirim ke pompa feeding ammonia GA-101 (jenis centrifugal) lalu dimasukkan kedalam reactor urea (DC-101) setelah melewati ammonia preheater no.1 dan no.2 (EA-101 dan EA-102) melalui EMV-102.
Flow ammonia dikontrol dengan FRC -102 untuk mengatur perbandingan molar ammonia dan gas CO2.
Normal hanya satu pompa ammonia yang beroperasi dan satu pompa yang stand by.
Pada ammonia preheater (EA-101 dan EA-102) ammonia dipanaskan dengan hot water dari hot water tank (FA-703) dari outlet high pressure absorber cooler (EA-401) untuk member tambahan panas kondensator, dari flash drum (FA-701) dipakai untuk member tambahan panas supaya temperature reactor dapat dipertahankan sesuai dengan design sekitar 200oC.
Temperature ammonia preheater diatur atau dikontrol oleh temperature control valve TIC-105.
Pompa booster ammonia (GA-404) untuk menaikkan tekanan liquid ammonia dari 17 Kg/cm2G untuk memenuhi persyaratan operasi pompa feed ammonia (GA-101).
Pompa booster ammonia juga mengirim ammonia ke high pressure absorber (DA-401) melalui FIC-402/ FIC-403.
Larutan recycle karbamat dari high pressure absorber cooler (EA-401) dipompa oleh pompa booster recycle carbamat (GA-401), sehingga mencapai tekanan 24 Kg/cmG, lalu dikirim ke pompa recycle feed GA-102 dan disini tekanan dinaikkan menjadi 250 Kg/cm2G dan dimasukkan ke dalam reactor urea (DC-101) melalui EMV-103, pompa recycle feed ini digerakkan oleh steam turbine GB-102 T.
Flow rate larutan karbamat dikontrol dengan level control valve LRCA-401/LCV-401 untuk menjaga level di high pressure absorber cooler (EA-401). Sedangkan flow suction pompa recycle dikontrol oleh flow control valve FICA-106 hal ini penting sekali untuk menjaga flow suction jangan sampai dibawah minimum flow yang harus diperhatikan selama operasi.
Larutan recycle carbamat tidak semua dimasukkan ke dalam reactor urea (DC-101), melainkan ada sebagian yang dikembalikan ke high pressure absorber cooler (EA-401). Sebagai absorber gas dari high pressure decomposer, selain itu juga mencegah kebuntuan pada pipa sirkulasi ke EA-401.
Harus selalu diingat bahwa larutan recycle karbamat sangat cepat membeku dan berbahaya kalau sudah terjadi pembekuan dalam pipa.
Tekanan operasi reactor urea (DC-101) adalah 250 Kg/cm2G dan dikontrol oleh tekanan control valve PRCA-101-1 dan temperature ammonia outlet ammonia preheater TIC—105.
Kalau temperature reactor rendah, maka kopnversi karbamat menjadi urea semakin berkurang. Hal ini menyebabkan larutan karbamat yang kembali ke high pressure absorber cooler semakin bertambah banyak. Hal ini berbahaya dalam operasi pabrik dapat menyebabkan upset dan carry over gas CO2 dan masuk ke ammonia reservoir (FA-401).
Kalau keadaan ini dapat terjadi maka pabrik urea dalam keadaan trouble besar dan shut down total.
Kondisi operasi di dalam reactor urea (DC-101) harus dipertahankan sesuai dengan design, karena kalau lebih rendah atau lebih tinggi semua tidak menguntungkan dan sama berbahaya bagi pabrik urea.
Hasil reaksi kimia dlam reactor yang berupa karbamat, urea, air dan ammonia berlebihan ke luar dari reaktor sebagai cairan dan flash melalui PCV-101 ke high pressure decomposer (DA-201) yang beroperasi pada tekanan 17 Kg/cm2G.
Panas sensible dari larutan dipakai untuk menguapkan gas ammonia berlebihan dan juga untuk menguraikan ammonium carbamat menjadi ammonia dan gas CO2.
Temperature campuran ammonia, air karbamat dan gas CO2 adalah 120oC masuk ke high pressure decomposer (DA-201).
Temperature ini adalah temperature top high pressure decomposer.
3. Seksi Purifikasi
Pada seksi ini larutan urea dipisahkan dari larutan campuran outlet reactor (DC-101) yang terdiri atas karbamat, urea, air, gas CO2 dan ammonia berlebihan.
Tahap pemisahan terjadi pada 3 (tiga) tingkat, masing-masing pada tekanan 17Kg/cm2G, 2,5Kg/cm2G, dan 0,3Kg/cm2G.
Campuran gas dan cairan outlet reactor (DC-101) dialirkan kedalam tigaa tahap campuran pemurnian dan disini diperlukan panas untuk menguraikan larutan karbamat, outlet reactor (DC-101), low pressure decomposer (DA-202) dan gas separator (DA-203).
Gas-gas yang keluar dari masing-masing decomposer didinginkan atau diserpa (absorb) oleh masing-masing absorber, yaitu: high pressure absorber (DA-401), high pressure cooler (EA-401), low pressure absorber (EA-402), dan off gas absorber system, yang terdiri atas off ga condenser (EA-406) off gas absorber (DA-402), off gas cooler (EA-407), off gas absorber final cooler (EA-408), off gas absorber tank (FA-403).
High pressure decomposer (DA-201) terdiri atas 2 bagian, atas terdapat 4 sieve tray, dan bagian bawah falling film heater.
Larutan campuran dari reactor urea (DC-101) dengan temperature sekitar 120oC, masuk ke high pressure decomposer bagian atas dan larutan menjadi flash, sedangkan cairan turun kebawah melalui sieve tray.
Pada bagian sieve tray larutan panas dari reboiler untuk high pressure decomposer (EA-201) mendapat panas dari steam dan juga panas falling film heater, hal ini membuat larutan menjadi gas CO2, ammonia berlebihanm uap air dan gas ini masuk ke high pressure absorber cooler (EA-401) disini diabsorb dan didinginkan seperlunya sampai temperature 100oC.
Sensible heat dari gas dan panas kondensasi uap air dipakai untuk menguapkan ammonia berlebihan dan menguraikan ammonia menjadi urea.
Dengan proses ini penguapan air semakain sedikit, sehingga steam yang diperlukan juga semakin sedikit dan juga kandungan air dalam larutan karbamat recycle menjadi sedikit atau berkurang.
Peristiwa yang sama juga terjadi dibagian atas low pressure decomposer (DA-202).
Dalam reboiler untuk high pressure decomposer (EA-201), cairan karbamat dipanaskan dengan steam bertekanan 12 Kg/cm2G, dan banyak ammonia berlebihan serta ammonia carbamat menjadi gas.
Temperature middle high pressure decomposer (EA-201), dikontrol sekitar 151oC oleh TIC-201.
Falling film heater dimaksudkan untuk mengurangi residence time dari larutan sehingga dapat mengurangi pembentukan biuret dan hydrolisa urea karena temperature tinggi.
Disamping itu decontrol pada 17 Kg/cm2G oleh PIC-403 diatas top ammonia recovery absorber (EA-405) melalui ammonia condenser (EA-404 A/D) dan high pressure absorber (DA-401).
Udara anti korosi dikompres oleh compressor udara (GB-201) dan dimasukkan pada bottom reboiler untuk high pressure decomposer (EA-201) dan high pressure decomposer (DA-201) dengan rate masing-masing 2500 ppm udara, campuran gas dari high pressure decompressor masuk ke high pressure absorber cooler (EA-401) dan cairan urea melalui LCV-201 masuk kebagian atas low pressure decomposer (DA-202) sesudah larutan didinginkan dalam heat exchanger untuk low pressure decomposer (EA-203), low pressure decomposer (DA-202) terdiri atas 4 sieve tray dan packed bed.
Larutan mendapat flash tambahan melalui LCV-201, karena tekanan berkurang dari 17 Kg/cm2G menjadi 2,5 Kg/cmG dan larutan masuk ke bagian atas dan bercampur dengan larutan dari off gas absorber (DA-402).
Gas CO2 yang diinjeksikan ke low pressure decompressor untuk menstrip ammonia didapat dari booster compressor dan flownya diatur oleh FIC-203, dan diinjeksikan ke bagian bottom low pressure decomposer (DA-202) sehingga ammonia yang masih tertinggal di packed bed akan distrip oleh gas CO2.
Larutan di flow pressure decomposer (DA-202) dipanaskan dengan larutan dari high pressure decomposer (DA-201) dan juga steam yang bertekanan 7 Kg/cm2G, Temperature dibagian middle dari low pressure decomposer (DA-202) masuk ke low pressure absorber (EA-402).
Tekanan dijaga 2,5 Kg/cm2G oleh PICA-202 dengan mengatur flow cooler water ke low pressure absorber (EA-402), hal ini dapat menjaga tekanan.
Larutan urea yang masih sedikit mengandung ammonia dan ammonium carbamat kemudian dikirim ke ga separator (DA-203).
Gas separator mempunyai dua bagian yang terpisah, bagian atas beroperasi pada 106oC dan tekanan 0,3 Kg/cm2G dan bagian bawah dengan packed bed beroperasi pada 92oC dan tekanan atmosfer.
Sejumlah kecil dari gas ammonia dan gas CO2 dipisahkan dengan penurunan tekanan. Panas sensible dari low pressure decomposer (DA-202) sudah cukup untuk penguapan gas di gas separator (DA-203) dan tekanan dikontrol oleh PICA-203 dan level diatur dengan system overflow.
Dibagian bawah packed bed diinjeksikan udara yang masih mengandung sedikit ammonia dan air untuk memisahkan sisa ammonia dan CO2.
Disini dipakai off gas sirkulasi blower (GB-401) dan udara diinjeksikan melalui distributor.
Gas dari bagian atas dan bagian tengah bergabung kembali dan masuk ke off gas condenser (EA-406).
Larutan urea dari outlet gas separator yang sudah mencapai 70-75% urea kemudian dikirim ke seksi kristalisasi.
Temperature di bagian bawah gas separator dikontrol sekitar 92oC oleh TIC-204 dengan menggunakan steam bertekanan 4 Kg/cm2G dari flash drum (EA-701) dan level bottom gas separator dikontrol oleh LICA-203.
4. Seksi Recovery
Pada seksi ini semua gas campuran NH3, CO2, H2O dari masing-masing decomposer diserap di masing-masing absorber sesuai dengan hubungan operasinya dan kemudian dikembalikan lagi ke reactor urea (DC-101).
Ammonia yang berlebihan yang dipisahkan atau dimurnikan oleh high pressure absorber (DA-401) dan secara terpisah dikembalikan ke reactor (DC-101) setelah melalui ammonia condenser (EA-404 A/D) ammonia reservoir (EA-401), pompa feed ammonia (GA-101), ammonia preheater no. 1 dan no.2 (EA-101 dan EA-102).
Gas yang dihasilkan oleh gas separator (DA-203) masuk ke off gas condenser (EA-406) kemudian didinginkan sampai temperature 61oC lalu gas dingin ini masuk ke bottom gas condenser (EA-402).
Pada off gas condenser (EA-406) sebagian gas yang sudah didinginkan masuk ke off gas absorber tank (FA-403), dan kedalamnya juga diinjeksi kondensate.
Selanjutnya larutan ini dikirim ke top off gas absorber (DA-402) sesudah mengalami pendinginan lebih dahulu sampai temperature 36oC did lam off gas absorber final cooler (EA-408).
Off gas absorber (DA-402) terdiri atas 2 packed bed.
Sebagian gas ammonia dan CO2 diserap dan didinginkan pada packed bed paling bawah oleh larutan recycle yang sudah didinginkan di dalam off gas absorber cooler (EA-407).
Udara dari top off gas absorber (DA-402) diinjeksikan ke dalamm gas separator bagian bawah (DA-203) dengan menggunakan off gas circulation blower (GB-401).
Juga pada suction blower ini ditambahkan sedikit udara segar, sedangkan tekanan discharge blower dikontrol oleh PICA-404.
Level off-gas absorber (DA-402) dikontrol oleh LICA-404 dan mengirim larutan ke bagian atas low pressure decomposer (DA-203).
Larutan dari off gas absorber (EA-402) dipompakan oleh pompa low pressure absorber (GA-403) melalui flow control valve FCV-404 kebagian atas packed bed low pressure absorber (EA-402) untuk menyerap gas pada packed bed dari absorber.
Semua gas dari low pressure decomposer (DA-203) secara sempurna diserap di low pressure absorber (EA-402) secara bubbling di bawah sparge permukaan di low pressure absorber (EA-402).
Larutan mother liquor dari mother liquor tank (FA-203) dikembalikan ke low pressure absorber untuk memisahkan biuret dan diencerkan oleh larutan yang berasal dari off gas recovery system dan sedikit ditambahkan condensate sebagai absorber.
Jumlah larutan mother liquor yang dikembalikan ke low pressure absorber (EA-402) dikontrol oleh flow control valve (FCV-204) dan condensate yang ditambahkan ke low pressure absorber dikontrol oleh level control valve LICA-402.
Temperature di low pressure absorber dijaga sekitar 45oC dengan control HC-401, yang mengatur flow cooling water untuk mempertahankan tekanan 2,2 Kg/cm2G. sedangkan inert gas yang terakumulasi di low pressure absorber (EA-402) dapat dibuang (dipurge) dengan menggunakan control valve PICA-402.
Pengaturan tekanan 2,2 Kg/cm2G di low pressure absorber sangat penting, karena kalau tekanan lebih tinggi dari 2,2 Kg/cm2G berarti tingkat dekomposisi di low pressure decomposer (DA-201) tidak sempurna, sehingga memerlukan tingkat dekomposisi lebih lanjut, hal ini tidak effisien.
Kesulitan yang lain adalah dalam pengiriman larutan dari low pressure decomposer (DA-203) ke gas separator (DA-203)
Larutan recycle dari low pressure absorber (EA-402) dipompa ke high pressure absorber (DA-401) dengan pompa high pressure absorber (GA-402) melalui mixing cooler (double tube cooler).
Flow larutan recycle di mixing cooler dan dipakai sebagai pendingin di absorber.
Level di low pressure absorber (EA-402) dikontrol dengan LICA-402.
Konsentrasi CO2 di low pressure absorber harus selalu dianalisa dan dijaga sekitar 2,5LT/25 cc larutan atau 16% berat.
Pada high pressure absorber cooler (EA-401) dan high pressure absorber (DA-401) semua gas CO2 diserap menjadi ammonium carbamat oleh larutan recycle dari low pressure absorber (EA-402) dan aqueous ammonia dari ammonia recovery absorber (EA-405).
Pertama
Gas dari high pressure decomposer (DA-201) diserap di high pressure absorber cooler (EA-401) secara bubble spurge, disini sebanyak 65% CO2 diserap.
Kedua
Gas dari cooler (HPAC) dikirim ke high pressure absorber (DA-401) dan didinginkan di inter cooler lalu dikirim ke packed column dimana 35% CO2 diserap oleh campuran larutan dari low pressure absorber dan liquid ammonia.
Ketiga
Gas ammonia dari packed column diserap oleh larutan aqueous ammonia yang melalui lima tingkat bubble cap tray untuk menyerap semua gas CO2 yang masih tersisa didalamnya.
Cairan ammonia yang lolos dari top absorber dipisahkan oleh drain separator (bagian atas high pressure absorber DA-401)
Ammonia gas yang berlebihan dikembalikan lagi ke reactor dan liquid ammonia ke high pressure absorber sesudah mengalami pendinginan di ammonia.
Condenser (EA-404) dan ditampung di ammonia reservoir (FA-401).
Temperature di top high pressure absorber (DA-401) dipertahankan dibawah 50oC dengan penguapan liquid ammonia di bubble cap tray dengan mendan high pressure ginjeksikan ammonia sebagai reflux dan decontrol oleh FIC-403
Temperature pada packed column dijaga sekitar 60oC dengan penambahan ammonia dan diatur oleh flow control FIC-402 .
Temperature di high pressure absorber cooler (EA-401) dikontrol sekitar 100oC oleh TRCA-401 yang mengatur flow cooling water dan flow urea slurry dari kristalizer (FA-201) dan juga hot water tank (FA-703).
Sekitar 63% panas dan pembentukan ammonia karbamat di cooler diserap oleh sirkulasi urea di slurry dan panas ini digunakan untuk menguapkan air dalam Kristalizer (FA-201).
Kira-kira 28% panas di cooler diserap oleh hot water dan panas ini digunakan untuk memanaskan liquid ammonia di ammonia preheater no.1 (EA-101).
Sisanya kira-kira 9% dari panas cooler diserap oleh cooling water dan diatur oleh temperature control valve TRCA-401.
Level di high pressure absorber cooler (EA-401) dikontrol oleh LRCA-401. Konsentrasi CO2 dalam larutan di high pressure absorber dijaga sekitar 6,5 – 7,5 lt/25 cc larutan karbamat.
Gas ammonia dari high pressure absorber (DA-401) dikirim ke ammonia condenser (EA-404) untuk didinginkan.
Gas-gas yang tidak mengkondensate seperti inert gas dalam CO2 dan ammonia.
Udara anti corrosive yang diinjeksikan ke dalam reactor dan high pressure decomposer, setelah melalui ammonia condenser masuk ke ammonia recovery absorber (EA-405) dan dibuiang ke atmosfer melalui valve PICA-403 diatas ammonia recovery absorber (EA-405).
Ammonia recovery absorber (EA-405) terdiri atas 4 buah absorber yang dipasang secara series.
Inert gas yang disertai dengan sedikit ammonia masuk ke absorber bagian bawah sekali dan kemudian dibuang ke top absorber melalui PICA-403.
Gas ammonia yang belum terkondensasi di ammonia condenser (EA-404) masuk ke absorber paling bawah dan diserap oleh kondensate menjadi aqueous ammonia serta didinginkan dengan cooling water.
Gas-gas yang belum terkondensasi ditingkat bawah naik ke tingkat atas lagi terus-menerus sampai semua gas ammonia terserap dan terkondensasi.
Sebagai absorber digunakan condensate dingin yang dipompa dengan pompa kondensate (GA-406), jenis reciprocating dengan variable stroke (langkah).
Larutan aqueous ammonia yang terdapat kira-kira 75% berat, keluar dibagian bawah absorber dan dikirim ke top high pesssure absorber (DA-401) dengan pompa aqueous ammonia (GA-405).
Level absorber paling bawah dikontrol oleh LICA-407 dan level diabsorber diatas berlaku system overflow.
Panas dari larutan ammonia diserap oleh cooling water dan temperature diatur sekitar 35oC.
Sedangkan tekanan dijaga pada 15,5 kg/cm2G oleh PICA-403 yang hanya merupakan satu-satunya pengontrol tekanan pada system tekanan tinggi (high pressure system), termasuk high pressure absorber system.
5. Seksi Kristalisasi dan Prilling
Seksi kristalisasi dan prilling adalah tahap akhir dari proses pembuatan urea. Disini larutan urea dari gas separator (DA-203) dikirim ke crystallizer (FA-201) dengan pompa urea (GA-205) dan di kristalizer larutan urea di vacuumkan untuk penguapan air yang ada dalam larutan urea.
Kemudian Kristal urea ini dipisahkan oleh centrifuge (GF-201) dan Kristal urea selanjutnya dikirim ke dryer (FF-301) disini dipanaskan dengan udara panas, sehingga kandungan air dalam Kristal urea menjadi berkurang dari 0,3% berat.
Selanjutnya Kristal urea dikirim dengan pneumatic conveyor ke top prilling tower (IA-302) dispray kedalam prilling tower (IA-301) dan melalui distributor (PF-301) dispray ke dalam prilling tower (IA-301) dibawahnya dihembus dengan udara sebagai media pendingin sehingga diperoleh butir-butir urea sebagai yang disaksikan sehari-hari.
Kristalizer (FA-201) terdiri atas 2 bagian:
1. Bagian atas adalah vacuum concentrator yang dilengkapi oleh vacuum generator (EE-201) dan tingkat 1 dan 2 steam ejector.
2. Bagian bawah dilengkapi dengan agitator untuk meratakan Kristal urea dalam larutan slurry.
Vacuum konsentrator beroperasin pada tekanan 72,5 mmHg absolute dan temperature 60oC, air menguap dan larutan urea yang super saturated turun kebawah melalui barometric leg ke kristalizer bagian bawah.
Disini terjadi Kristal halus yang sudah terjadi secara perlahan-lahan.
Panas yang diperlukan untuk menguapkan air dalam kristalizer diperoleh dari 3 sumber:
1. Panas sensible dari larutan urea masuk dari gas separator (DA-203)
2. Panas kristalisasi dari larutan urea yang sedang mengkristal.
3. Panas yang diambil oleh larutan slurry yang disirkulasikan melalui high pressure absorber cooler (EA-401).
Kristalisasi dioperasikan pada tekanan atmosfer dan temperature 60oC. Pengoperasian kristalizer sedemikian rupa sehingga diperoleh Kristal sekitar 30-35% dan Kristal ini harus dapat terkumpul di bottom Kristalizer.
Tekanan vacuum di konsentrator dikontrol oleh CRCA-204 dan level dapat diamati pada LRA-206. Pompa sirkulasi untuk kristalizer (GA-201) dimaksudkan untuk mensirkulasikan larutan slurry urea ke konsentrator melalui high pressure absorber cooler (EA-401) untuk menyerap panas yang terjadi pada pembentukan ammonium carbamat di high pressure absorber cooler.
Panas ini akan digunakan untuk menguapkan air dalam kristalizer.
Uap air dari vacuum konsentrator akan berkondensasi dalam barometric condenser dan masuk ke scamp atau hotpit cooling tower untuk kristalizer (EF-602).
Pada kristalisasi system diperlukan jacket supaya tidak terjadi pembekuan Kristal urea dalam dalam vessel dan pipa-pipa system jacket ini adalah dengan system hot water dari hot water tank (FA-703).
Disirkulasikan dengan pompa hot water (GA-703) melalui high pressure absorber cooler (EA-401) ke kristalizer dan kembali ke hot water tank (FA-703) dan sebagian hot water outlet high pressure absorber cooler masuk ke ammonia preheater no.1 (EA-101) untuk memanasi liquid ammonia inlet reactor urea. Urea slurry dipompakan ke centrifuge (GF-201) oleh pompa slurry (GA-202) melalui prethickner (FD-201) masuk ke centriguge.
Sebagian larutan dikembalikan ke kristalizer untuk mencegah kebuntuan dalam pipa ke kristalizer.
Ada lima prethickner dan lima centrifuge direncanakan untuk menghasilkan 100% produksi sesuai dengan design.
Feeding slurry ke centrifuge diatur secara manual oleh control valve HC-201 dengan memperhatikan amper motor centrifuge (EI-203), dan level dalam kristalizer sendiri.
Pengamatan kedua alat ini dapat dilakukan di control panel (main panel). Dalam centrifuge Kristal urea dipisahkan dari larutan mother liquor. Kristal urea dengan lebih kurang 2,4% berat kandungan air dikirim ke Fluidaizing dryer (FF-301) dan centrifuge (GF-201).
Mother liquor yang dipisahkan oleh prethickner dan centrifuge dikirim ke mother liquor tank (FA-203) dan dipanaskan dengan steam melalui steam tube untuk mencegah pembekuan Kristal urea.
Kemudian larutan mother liquor dikembalikan ke kristalizer melalui discharge line pompa sirkulasi untuk kristalizer (GA-201) dengan pompa mother liquor (GA-203).
Sebagian larutan mother liquor dikirim ke low pressure absorber (EA-402) sebagai absorber untuk mencegah akumulsi biuret dan flownya dikontrol oleh FIC-204, dan flow ratenya adalah kira-kira 11,4 ton/hour untuk load 100%, sedangkan level di mother liquor tank (FA-203) dikontrol oleh LICA-207.
Kristal urea dalam fluidizing dryer (FF-301) dikeringkan dengan udara panas sehingga kandungan air sekitar 0,1 – 0,3%.
Udara dryer ini dihembus dengan blower GB-301 dan dipanaskan di air heater (EC-301) dengan menggunakan steam tekanan rendah (4 Kg/cm2G).
Temperature udara panas dikontrol oleh TICA-301 dan dipertahankan sekitar 120oC dan temeperature udara panas yang masuk ke dryer tidak boleh lebih dari 130oC, karena Kristal urea akan meleleh (titik lelehnya urea 132,7oC).
Dalam fluidizing dryer kalau ada bungkahan-bungkahan urea dipisahkan dan dikumpulkan oleh agitator dan dikirim ke dissolving tank no.1 (FA-302) dan dipompa dengan pompa dissolving tank (GA-304) ke mother liquor tank (FA-203) atau ke ammonium carbamat tank (FA-402).
Kristal urea kering dikirimkan ke top prilling tower dengan pneumatic conveyor dan sekitar 99,8% urea dikumpulkan oleh cyclone (FC-301).
Kemudian Kristal ini dikirimkan lagi ke melter (EA=-301)melalui screw conveyor (JD-301) dan masuk ke melter (EA-301). Sedangkan udara dari cyclone dikirim ke dust separator melalui induced fan untuk dryer (GB-302) dan diserap oleh air yang di spray ke dalamnya.
Udara ini kemudian masuk ke dust chamber (PF-302) dan semua debu urea yang terbawa dihilangkan dalam system dust chamber ini yang terdiri dari spray nozzle (PF-303), filter dust chamber (FD-305).
Udara yang sudah bebas dari debu urea dikirim ke atmosfer dengan perantaraan induced fan untuk prilling tower (GB-304).
Di dalam melter (EA-301) Kristal urea dilelehkan dan mengalir ke head tank (FA-301) melalui strainer untuk distributor (FD-301).
Usahakan supaya pembentukan biuret sekecil mungkin, karena biuret berbahaya bagi tanaman.
System melter dan distributor design sedemikian rupa supaya dapat beroperasi dengan temperature sekitar 132,7 oC dan residence yang singkat.
Untuk melelehkan Kristal urea dalam dalam melter perlu steam bertekanan 7 Kg/cm2G dan dikontrol oleh PIC-301.
Kristal urea yang sudah meleleh dispray oleh distributor dalam prilling tower (IA-302) dan didinginkan oleh udara yang mengalir dari bawah dalam prilling tower. Pengaturan rate dan level di head tank dilakukan dengan jumlah distributor yang diaktifkan.
Udara dingin dalam prilling tower dikompres dengan blower GB-303 (blower untuk fluidizing cooler) dan mengalami sedikit pemanasan di heater untuk fluidizing cooler (EC-302), hal ini dimaksudkan supaya kelembaban udara menjadi berkurang.
Di prilling tower dilengkapi dengan suatu system untuk mengurangi pencemaran oleh debu urea, dimana debu urea diharapkan sedikit sekali yang lolos ke atmosfer. Disini dilengkapi dengan dust chamber, filter dust chamber, spray nozzle dan air untuk spray.
Air untuk menspray debu urea dibuat chamber dipompa oleh pompa sirkulasi untuk prilling tower (GA-302) dipasang di prillling tower dengan ssuctionnya dalam dust chamber itu sendiri.
Konsentrasi urea dalam dust chamber diperthankan sekitar 20% (max) dengan mengatur flow air ke dust chamber melalui FI-301 pada discharge pompa air untuk dust chamber (GA-301).
Level dalam dust chamber harus selalu dijaga agak tinggi supaya pompa GA-302btidak gassing. Dan level ini dapat diamati pada overflow ke dissolving tank (FA-303). Semua urea prill yang sudah dingin ditampung dalam fluidizing cooler (FD-302) pada bottom prilling tower, sedang prill yang ukuran besar lewat dari tromol (FD-303) masuk ke dissolving no.2 yang kemudian dilarutkan lagi dengan overflow dari dust chamber lalu dikirim ke dissolving no.1, kemudian dengan pompa dissolving dikirim ke mother liquor (FA-203) dan selanjutnya masuk ke system.
Kalau dissolving tank overflow maka larutan urea ini dikirim ke ammonia karbamat tank (FA-402) dapat dikembalikan ke recovery system dan langsung ke system lagi.
Sedangkan prill urea yang memenuhi syarat yang ditetapkan dikirim ke bulk storage dengan belt conveyor.
Hasil produksi diukur dengan WIQ-301 pada belt conveyor yang akan masuk ke bulk storage.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar