TUGAS 6 PIK PROSES PRODUKSI PUPUK UREA S

TUGAS 6 PIK
PROSES PRODUKSI PUPUK UREA SKALA INDUSTRI
(TUGAS PIK-1_6_SANGGA HADI PRATAMA_CO(NH2)2-UREA)

Disusun oleh:
Sangga Hadi Pratama
14/367126/TK/42362

Departemen Teknik Kimia
Fakultas Teknik
UNIVERSITAS GADJAH MADA

Pupuk urea, disebut juga pupuk nitrogen (N), memiliki kandungan nitrogen 46%. Urea dibuat
dari reaksi antara amoniak dengan karbon dioksida dalam suatu proses kimia menjadi urea
padat dalam bentuk prill (ukuran 1-3 mm) atau granul (ukuran 2-4 mm) yang keduanya
diproduksi oleh Pupuk Kaltim. Urea prill paling banyak digunakan untuk segmen tanaman
pangan dan industri, sedangkan urea granul lebih cocok untuk segmen perkebunan, meskipun
dapat juga untuk tanaman pangan. Pupuk Urea dipasarkan dan dijual dengan merek
dagang Daun Buah dan Pupuk Indonesia. Khusus urea bersubsidi dengan merek Pupuk
Indonesia, produk urea berwarna pink.
Proses pembuatan Urea dibuat dengan bahan baku gas CO2 dan liquid NH3 yang disupply

dari Pabrik Amonia. Proses pembuatan Urea tersebut dibagi menjadi 6 unit seperti yang
diterapkan di PT Pusri dan PT Kaltim, 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 amonia 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 Prilling 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 NH3-nya dikirim kembali ke bagian purifikasi
untuk di-recover. Sedang air kondensatnya dikirim ke utilitas.

Gambar 1. Skema Produksi Pupuk Urea
Pupuk Urea adalah pupuk kimia mengandung Nitrogen (N) berkadar tinggi. Unsur Nitrogen
merupakan zat hara yang sangat diperlukan tanaman. Pupuk urea berbentuk butir-butir kristal
berwarna putih. Pupuk urea dengan rumus kimia NH2 CONH2 merupakan pupu yang mudah

larut dalam air dan sifatnya sangat mudah menghisap air (higroskopis), karena itu sebaiknya
disimpan di tempat yang kering dan tertutup rapat. Pupuk urea mengandung unsur hara N
sebesar 46% dengan pengertian setiap 100kg mengandung 46 Kg Nitrogen, Moisture 0,5%,
Kadar Biuret 1%, ukuran 1-3,35MM 90% Min serta berbentuk Prill.



Ciri-ciri pupuk Urea:
Mengandung Nitrogen (N) berkadar tinggi.



Berbentuk butir-butir Kristal berwarna putih.



Memiliki rumus kimia NH2 CONH2.




Mudah larut dalam air dan sifatnya sangat mudah menghisap air (higroskopis).



Mengandung unsur hara N sebesar 46%.



Standar SNI-02-2801-1998.

Unsur hara Nitrogen dikandung dalam pupuk urea sangat besar kegunaannya bagi tanaman
untuk pertumbuhan dan perkembangan, diantaranya :
 Membuat daun tanaman lebih hijau segar dan banyak mengandung butir hijau daun
(chlorophyl) yang mempunyai peranan sangat penting dalam proses fotosintesa.


Mempercepat pertumbuhan tanaman (tinggi, jumlah anakan, cabang dan lain-lain)




Menambah kandungan protein tanaman



Dapat dipakai untuk semua jenis tanaman baik tanaman pangan, holtikultura, tanaman
perkebunan, usaha peternakan dan usaha perikanan.



Dengan pemupukan yang tepat & benar (berimbang) secara teratur, tanaman akan tumbuh
segar, sehat dan memberikan hasil yang berlipat ganda dan tidak merusak struktur tanah.
Dalam rangka pengamanan dan menghindari penyalahgunaan oleh pihak yang tidak
bertanggung jawab untuk Penyaluran Pupuk Bersubsidi, maka dilakukan perubahan pupuk
urea berwarna PUTIH menjadi pupuk urea berwarna PINK (merah muda). Pupuk urea pink
tidak mengubah komposisi dan kandungannya, pupuk urea pink tetap aman gunakan, ramah
lingkungan dan tidak meracuni tanaman. Adapun bahan pewarna yang digunakan terbuat dari
bahan kimia organik yang tidak berbahaya bagi tanaman karena larut dalam air.

A. Unit Sintesa
Berikut adalah tahapan reaksi yang terjadi pada pembuatan UREA:

2 NH3(l) + CO2 (g) , NH4COONH2 (l) ……………..(1)
NH4COONH2 (l)  NH2CONH2 (l) + H2O …….(2)
- Reaksi pembentukan amonium karbamat (Reaksi 1) bersifat sangat eksothermis, cepat dan
sempurna
- Amonium karbamat mudah terdekomposisi kembali menjadi komponen penyusunnya
- Reaksi dehidrasi amonium karbamat (reaksi 2) membentuk urea dan air bersifat
endotermis, lambat dan konversi tidak sempurna
- Secara keseluruhan reaksi pembentukan Urea adalah Eksotermis
- Temperature yang tinggi akan menaikkan konversi. Temperature yang tinggi akan
menaikkan laju korosi, menaikkan tekanan kesetimbangan, menaikkan potensi pembentukan
biuret
-Tekanan yang tinggi akan menaikkan konversi CO2. Pada tekanan tinggi, perlu energi yang
besar, tekanan stripping akan tinggi
Temp.

170

190

200


210

X
CO2

66.7

69

69.1

67.2

- Ammonia dibuat berlebih untuk menaikkan laju konversi dan menekan pembentukan
Biuret. Ekses ammonia yang berlebihan akan menaikkan beban unit recovery
Ekses

Teoritis


150

180

220

X
CO2

57

71.2

76.8

82.1

- Air diperlukan untuk mengirim larutan karbamat dari Recovery ke Unit Sintesa. Air yang
banyak akan menurunkan laju konversi. Air yang sedikit akan berpotensi terjadi solidifikasi
larutan karbamat



Pemilihan Kondisi Operasi
Kondisi operasi dipilih dengan pertimbangan Korosi, Energi, dan Konversi. Optimum



Pemilihan Material
Tahan terhadap Korosi, Biaya, dan kemudahan dalam pengelasan



Vessel Carbon steel (pressure vessel) dan dilengkapi dengan lining pada inside vesselnya untuk menghindari korosi



Perkembangan material untuk Unit Sintesa
Titanium
SS-316L-UG


25Cr-22Ni-2Mo
DP12
DP28W


SS-316-UG (dahulu Titanium) lebih mudah dilakukan pengelasan dan low cost (trend
pada new design)



Dilengkapi dengan alat deteksi kebocoran pada lining (on line atau dengan Methil
Red)



Diinjeksikan udara untuk mem-pasiv-kan material lining

Reakt

Carba

mate

Ste
Steam
Saturati

Mixed
Gas to

Carbama
te from
Stripp

NH3
CO2
from

Steam
Stea

Lar Urea
ke

B.

Unit Purifikasi

Fungsi : memurnikan larutan urea dari ammonia ekses dan larutan karbamat dengan
menurunkan tekanan dan memanaskan. Hasil produksi unit sintesa adalah : Larutan
karbamat, Larutan Urea, Ammonia Ekses, Biuret, dan Air
Larutan Karbamant, Ammonia Ekses, dan Air dihilangkan dengan cara menurunkan
tekanan (2 – 3 level) dan pemanasan
Reaksi yang terjadi :
NH4COONH2  NH3 + CO2
Temperature operasi biasanya 120 oC - 165 oC






Potensi terjadi Reaksi Hidrolisa Urea dan pembentukan Biuret (tidak dikehendaki)
- Temperature tinggi, tekanan rendah, dan residence time yang lama
Reaksi hidrolisa
NH2CONH2 + H2O  CO2 + 2NH3
Ammonia Ekses dari unit sintesa mengurangi potensi terbentuknya Biuret
Setiap step decomposisi, hasil atasnya (NH3 & CO2) dikirim ke Absorber Recovery
Sistem untuk dikembalikan ke Unit Sintesa
Konsentrasi Urea keluar Unit Purifikasi : 68 % wt

Low
Press.
High
Press.

Flash
Separa

Dari
Dust

Ke Unit
Konsent

Urea
Solution dari

C
Mixed Gas

Dari
PCT

Ke

Urea

C. Unit Finishing


Fungsi : Memekatkan larutan urea untuk dikirim ke unit finishing (prilling atau granulasi)



Pemekatan dengan penurunan tekanan (vakum) dan menaikkan temperature



Potensi terbentuk larutan biuret karena konsentrasi ammonia yang rendah, temperature tinggi,
waktu tinggal lama



Air hasil pemekatan harus diproses kembali sebelum digunakan kembali (dikirim ke Proses
Condensate Treatment)



Larutan/molten urea (99.8 %) dikirim ke Urea Prilling Tower untuk dijadikan Product



Beberapa teknologi menggunakan kristal urea (Crystalizer)

Mixed
Gas Ke
Vacuum
Concentr
ator

Final
Separato

Vacuum
Concentrator
Lower

Lar. Urea
Ke
Larutan
Urea dari

Larutan
Urea ke
Larutan Urea
dari


Fungsi : Memekatkan larutan urea untuk dikirim ke unit finishing (prilling atau granulasi)



Pemekatan dengan penurunan tekanan (vakum) dan menaikkan temperature



Potensi terbentuk larutan biuret karena konsentrasi ammonia yang rendah, temperature tinggi,
waktu tinggal lama



Air hasil pemekatan harus diproses kembali sebelum digunakan kembali (dikirim ke Proses
Condensate Treatment)



Larutan/molten urea (99.8 %) dikirim ke Urea Prilling Tower untuk dijadikan Product



Beberapa teknologi menggunakan kristal urea (Crystalizer)

D. Recovery System


Fungsi : menyerap gas CO2 dan ammonia dari unit purifikasi untuk dikirim ke unit sintesa



CO2 dan NH3 dikembalikan ke Sintesa dalam bentuk larutan



Dua metode dalam pengembalian gas yang tidak bereaksi :
a. Sebagian gas dalam bentuk larutan dan
sebagai tetap sebagai gas
b. Semua dalam bentuk larutan



Gas NH3 dan CO2 diabsorb dengan air dan larutan karbamat sebelum dikirim kembali ke
Unit Sintesa/Reaktor



Temperature rendah sehingga harus dijaga diatas temperature solidifikasi/menjaga
konsentrasi larutan karbamate



Membuang gas-gas yang tidak dapat diserap (gas inert) seperti gas N2, Ar dll

A

Process
Kondensat
Mixed
Gas dari

Was
hing

Mixed
Gas dari
Cooling

To

Lar.
Urea
Sumber Pustaka

-

Budhijanto, Bahan Kuliah 1 Proses Industri Kimia.
Website resmi PT.Pupuk Sriwidjaja dan PT Pupuk Kaltim
Kobe, K.A., 1957, Inorganic Process Industries, The MacMillan Company, New York.
Maryono, “PIK UGM Urea Filosofi”.