BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Bahan Baku dan Produk 2.1.1 Bahan Baku
a. Gas Alam
Penyediaan dan konversi gas alam PT. PIM dilaksanakan oleh EXXON MOBIL INDONESIA. Gas alam ini mengandung kotoran-kotoran yang dapat
mengakibatkan gangguan selama operasi berlangsung. Kotoran-kotoran tersebut diantaranya zat-zat padat, air, Heavy Hidro Carbon HHC, senyawa-senyawa phosfor
dan karbondioksida.
Tabel 2.1 Komposisi Gas Alam Komponen
Komposisi volume
N
2
0,324 CO
2
19,29 CH
4
72,345 C
2
H
6
4,69 C
3
H
8
1,73 i-C
4
H
10
0,518 n-C
4
H
10
0,413 i-C
5
H
12
0.243 n-C
5
H
12
0.152 C
6
H
14 +
0.289 Sumber : Laboratorium Utility PT. PIM
Universitas Sumatera Utara
Disamping komponen-komponen di atas gas alam juga mengandung senyawa- senyawa sulfur. Kadar senyawa sulfur yang terdapat dalam gas alam dapat dilihat pada
Tabel 2.2 berikut ini :
Tabel 2.2 Kandungan Sulfur pada Gas Alam Senyawa
Maksimum ppm
H
2
S 80 ppm
RSH 0.25 ppm
Sulfur lain 1.35 ppm
Hg 160 ppm
Sumber: Laboratorium Utility PT. PIM.
b. Udara
Udara pada unit ammonia selain sebagai bahan baku juga dibutuhkan untuk oksidasi di secondary reformer. Udara proses disuplai dari kompressor udara yang
mengambil udara dari atmosfer dan disaring dengan saringan udara untuk menghilangkan debu-debu.
c. Air
Air yang diperlukan adalah air dalam bentuk steam uap air. Steam di unit ammonia berasal dari pemanfaatan panas pembakaran yang dihasilkan di reformer.
Adapun sifat fisika dan kimia dari bahan baku pembuatan ammonia yang meliputi gas alam, udara dan air dapat dilihat pada Tabel 1.3 dan Tabel 1.4 berikut ini :
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.3 Sifat Fisika Bahan Baku No Komponen
Bentuk Warna
Bau Titik didih
Titik beku
1. Gas Alam
a. CH
4
Gas Tidak
Tidak -161
o
C -182,48
o
C b. CO
2
Gas Tidak
Tidak -57
,5
o
C -78,4
o
C 2.
Udara a. N
2
Gas Tidak
Tidak -195,8
o
C -259,2
o
C b. O
2
Gas Tidak
Tidak -252,7
o
C -259,1
o
C 3.
Air Cair
Tidak Tidak
100
o
C
o
C Sumber: Perry, 1996.
Tabel 2.4 Sifat Kimia Bahan Baku No Komponen
BM grmol Sifat
1. Gas Alam
a. CH
4
16 Mudah Terbakar
b. CO
2
44 Tidak Beracun
2. Udara
a. N
2
28,02 Zat Pengoksidsasi dan Pereduksi
b. O
2
32,00 Reaktif
3. Air
18 Sebagai Pelarut
Sumber : Perry, 1996.
Universitas Sumatera Utara
2.1.1.1 Bahan Baku Pembuatan Urea a.
Karbondioksida CO
2
Karbondioksida mempunyai berat molekul 44 grmol. Pada tekanan atmosfer CO
2
berbentuk gas yang tidak berwarna, berbau dan berbasa lemah serta larut dalam air pada temperatur 15
o
C dengan perbandingan volume CO
2
: H
2
O = 1 : 1. CO
2
tidak bersifat racun, akan tetapi dapat menimbulkan efek sesak dan mengganggu
keseimbangan tubuh. Sifat fisika dari CO
2
dapat dilihat pada Tabel 1.5 berikut ini :
Tabel 2.5 Sifat Fisika CO
2
Sifat Harga
Titik didih -57,5
o
C Titik beku normal
-78,4
o
C Temperatur kritis
38
o
C Tekanan kritis
0,6 Kgcm
2
.G Panas peleburan
1900 Kalmol Panas penguapan
6030 Kalmol Sumber : Perry’s, 1996.
b. Ammonia
Ammonia mempunyai berat molekul 17,03 grmol. Pada tekanan atmosfer, NH
3
berbentuk gas tidak berwarna, berbau menyengat serta sangat larut dalam air, alkohol dan eter. NH
3
juga bersifat mudah meledak, beracun dan menyebabkan iritasi. Sifat fisika dari ammonia dapat dilihat pada Tabel 1.6 berikut ini :
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.6 Sifat Fisika Ammonia Sifat
Harga
Titik didih -33
o
C Titik beku normal
-77,70
o
C Temperatur kritis
133,35
o
C Tekanan kritis
1657 psi Tekanan uap cairan
8,5 atm Spesifik volume pada 70
o
C 22,7 ft
3
lb Panas pembentukan
• Pada 0
o
C -9,37 kkalmol
• Pada 25
o
C -11,04 kkalmol
Kelarutan dalam air pada 1 atm berat •
Pada 0
o
C 42,80
• Pada 25
o
C 33,10
Sumber : Perry’s, 1996.
2.1.2 Produk
Produk utama yang dihasilkan oleh PT. PIM adalah pupuk urea prill dengan kapasitas produksi 1725 tontahun, dengan kualitas sebagai berikut :
• Kadar Nitrogen
: 46,0 •
Kadar Air : 0,5
• Kadar Biuret
: 1,0 ppm •
Kadar Besi : 1,0 ppm maksimal
Universitas Sumatera Utara
• Ammonia bebas
: 150 ppm maksimal Proses produksi pengolahan bahan baku menjadi pupuk urea di PT. Pupuk
Iskandar Muda dibagi menjadi tiga unit, yaitu : unit utility, unit ammonia dan urea. Anonymous, 1958
2.1.1 Absorbsi
Absorbsi adalah proses pemisahan bahan dari suatu campuran gas dengan cara pengikatan bahan tersebut pada permukaan absorben cair yang diikuti dengan
pelarutan. Kelarutan gas yang akan diserap dapat disebabkan hanya oleh gaya-gaya fisik pada absorpsi fisik atau selain gaya tersebut juga oleh ikatan kimia pada
absorbsi kimia. Komponen gas yang dapat mengadakan ikatan kimia akan dilarutkan lebih dahulu dan juga dengan kecepatan yang lebih tinggi. Karena itu absorbsi kimia
mengungguli absorpsi fisik. Fungsi Absorbsi dalam industri adalah untuk
meningkatkan nilai guna dari suatu zat dengan cara merubah fasenya,contohnya pada proses pembuatan formalin yang berfase cair yang berasal dari formaldehid yang
berfase gas dapat dihasilkan melalui proses absorbsi. Di dalam proses absorbsi terdapat istilah absorben yang merupakan cairan yang dapat melarutkan bahan yang
akan diabsorpsi pada permukaannya, baik secara fisik maupun secara reaksi kimia.Absorben sering juga disebut sebagai cairan pencuci. Adapun persyaratan
absorben antara lain :
1. Memiliki daya melarutkan bahan yang akan diabsorpsi yang sebesar mungkin
kebutuhan akan cairan lebih sedikit, volume alat lebih kecil. 2.
Selektif 3.
Memiliki tekanan uap yang rendah
Universitas Sumatera Utara
4. Tidak korosif.
5. Mempunyai viskositas yang rendah
6. Stabil secara termis.
7. Murah
Jenis-jenis bahan yang dapat digunakan sebagai absorben adalah :
1. Air H
2
O yang dapat digunakan untuk gas-gas yang dapat larut, atau untuk pemisahan partikel debu dan tetesan cairan.
2. Natrium hidroksida NaOH yang dapat digunakan untuk gas-gas yang dapat
bereaksi seperti asam. 3.
Asam sulfat H
2
SO
4
yang dapat digunakan untuk gas-gas yang dapat bereaksi seperti basa.
2.1.2 Kolom Absorbsi
Kolom absorbsi adalah suatu kolom atau tabung tempat terjadinya proses pengabsorbsi penyerapanpenggumpalan dari zat yang dilewatkan di kolomtabung
tersebut. Proses ini dilakukan dengan melewatkan zat yang terkontaminasi oleh komponen lain dan zat tersebut dilewatkan ke kolom ini dimana terdapat fase cair dari
komponen tersebut.
2.1.3 Absorber dan Striper
Absorber dan stripper adalah alat yang digunakan untuk memisahkan satu komponen atau lebih dari campurannya menggunakan prinsip perbedaan kelarutan.
Solut adalah komponen yang dipisahkan dari campurannya sedangkan pelarut solvent ; sebagai separating agent adalah cairan atau gas yang melarutkan solut. Karena
Universitas Sumatera Utara
perbedaan kelarutan inilah, transfer massa Absorber digunakan untuk memisahkan suatu solut dari arus gas. Stripper digunakan untuk memisahkan solut dari cairan
sehingga diperoleh gas dengan kandungan solute lebih pekat. Hubungan absorber dan stripper ditunjukkan dalam gambar 1.
Gambar 1. Diagram alir proses absorbsi-stripping
Struktur dalam absorber adalah :
1. Bagian atas
: Spray untuk mengubah gas input menjadi fase cair. 2.
Bagian tengah : Packed tower untuk memperluas permukaan sentuh sehingga mudah untuk diabsorbsi.
3. Bagian bawah : Input gas sebagai tempat masuknya gas ke dalam absorber.
Proses dan reaksi yang terjadi di Absorber adalah sebagai berikut : Proses penyerapan CO
2
dalam syn gas oleh amine dilakukan dalam kolom Absorber. Proses absorbsi tersebut terjadi secara fisik karena adanya driving force
antara konsentrasi CO
2
dalam fasa gas dan CO
2
dalam amine dan kimia adanya
Universitas Sumatera Utara
reaksi asam-basa dimana CO
2
dalam air bersifat asam lemah dan MDEA bersifat basa lemah. Adapun reaksi yang terjadi di Absorber adalah sebagai berikut :
CO
2
+ H
2
O + MDEA MDEAH
+
+ HCO
3 -
Proses ini berjalan reversible, artinya kita bisa membalik reaksinya menjadi pelepasan CO
2
dari amine dengan merubah kondisi operasi. Dalam absorber, syn gas yang kaya akan CO
2
dikontakkan dengan lean amine. Proses absorbsi disukai terjadi pada pressure tinggi dan temperature rendah. Karena itulah lean amine dipompa dengan
tekanan tinggi lewat bagian atas absorber untuk dikontakkan dengan raw gas yang masih bertekanan tinggi dari bagian bawah. Agar penyerapan berjalan efektif maka
dipasanglah bed packing atau tray pada bagian tengah absorber untuk memperluas permukaan kontak gas dan liquid. Amine yang telah menyerap CO
2
disebut rich amine dan akan menjalani proses flashing penurunan tekanan untuk melepas hidrokarbon
yang terabsorbi dan proses regenerasi di kolom stripper untuk melepaskan CO
2
dari amine. Kondisi operasi Stripper adalah kebalikan dari Absorber, dimana proses
pelepasan CO
2
dari rich amine disukai terjadi pada pressure rendah dan temperature tinggi. hal ini bisa terjadi karena proses absorbsi tadi adalah reversible. Karena itulah
dipasang reboiler pada bagian bawah stripper untuk menaikkan temperature. CO
2
yang terlepas biasanya dibuang ke lingkungan atau menjalani proses pembakaran sebelum
dibuang. Sedangkan amine yang sudah tidak mengandung CO
2
dipompa kembali ke Absorber, tentunya ditambah make-up karena adanya loss amine dalam sistem
tersebut. Amine yang digunakan dicampur dengan air pada konsentrasi tertentu. Semakin tinggi konsentrasi amine, semakin tinggi kemampuan menyerap CO
2
, namun larutan menjadi korosif. Begitu juga sebaliknya, jika kadar amine berkurang,
kemampuan menyerap CO
2
menurun, namun larutan tidak terlalu korosif. http:www.chem-is-try.org
Universitas Sumatera Utara
2.2 Sarana Produksi
Kategori