Proses Umum Pembuatan Amoniak di Pupuk Kaltim

Para pembaca sekalian, kali ini saya akan membahas tentang proses pembuatan suatu produk kimia yang berasal dari kampung tempat kelahiran saya di Bontang, yaitu Amoniak!

Amoniak merupakan salah satu produk esensial di berbagai industri. Amoniak sendiri dapat diproduksi dengan proses Haber-Bosch yang merupakan pengembangan dari proses Le Chatelier yang mensintesis amoniak menggunakan hidrokarbon ringan dengan udara.

Salah satu pabrik amoniak komersial di Bontang adalah milik Pupuk Kaltim dengan kapasitas total sebanyak 2.74 juta ton per tahun (MTPA). Berikut alur prosesnya:

1.     Feed Gas Treatment

Pertama – tama gas alam harus dibersihkan dari racun katalis. Racun katalis ini berupa Merkuri. Merkuri dihilangkan dengan sulfur impregnated activated carbon. Reaksinya adalah:

Hg + S ->  HgS. 

Kemudian menghilangkan Organik Sulfur. Organik Sulfur dihilangkan dengan Hydrotreateer dalam katalis Cobalt-Mobybdenum. Reaksinya adalah:

R-SH + H2 à RH + H2S. 

R-SR’ + H2 à RH + R’H + H2S

Kemudian Hidrogen Sulfida yang terbentuk diserap dengan ZnO-Guard Chamber dengan katalis Zinc-Oxide.

H2S + ZnO à ZnS + H2O

2.     Primary Reformer

Primary Reformer Unit

Kemudian gas alam akan masuk ke primary reformer. Di proses ini gas alam direaksikan dengan air dalam fasa vapor (steam) agar menjadi hydrogen. Reaksi ini terbentuk dalam dua tahap yaitu reaksi pembentukan CO dan H2 yang merupakan reaksi Endoterm, lalu kemudian reaksi pembentukan CO2 dan H2 yang merupakan eksoterm. Teknologi yang digunakan yaitu menggunakan reactor multi tube dengan pemanasan pengapian lansung. Karena endoterm, maka reaksi pertama membutuhkan panas, maka dari itu primary reformer beroperasi pada suhu tinggi yaitu 1000 dC. Jika rasio steam / Carbon < 2.5 maka akan menyebabkan karbonisasi. Pengendalian proses pada proses selain rasio Steam / Carbon adalah temperature outlet dijaga 650 – 800 dC, Delta P katalis. Temperatur skin tube & coil, oksigen ekses sebesar 2 persen, T flue gas, methane slip 9 – 14 % mol, serta pengamatan visual api burner. Reaksi yang terjadi adalah:

CH4 (g)+ H2O(g) -> H2(g) + CO(g) 

CO(g) + H2O(g) -> CO2(g) + H2(g)

3.     Secondary reformer

Secondary Reformer

Dalam proses ini udara proses yang mengandung Nitrogen akan dimasukkan. Selain itu melanjutkan proses pada primary reformer. Terdiri dari dua bagian yaitu bagian atas merupakan bagian pembakaran H2, CH4, dengan O2. Dan merupakan proses eksotermis. Bagian bawah merupakan daerah reaksi (berkatalis). N2 didapat dengan menghilangkan O2 dengan mereaksikan O2 dengan H2. Pengendalian prosesnya adalah flow udara untuk mendapatkan rasio H2/N2 = 3, rasio gas/udara 0.65 – 0.7, metana yang lolos <0.4%, dan T outlet. Reaksi yang terjadi adalah:

CH4 (g)+ H2O(g) -> H2(g) + CO(g) 

CO(g) + H2O(g) -> CO2(g) + H2(g)

4.     Shift Converter

HTS di unit Shift Converter

LTS di unit Shift Converter

Dalam proses ini fungsinya adalah mengubah gas CO menjadi CO2. Terdapat dua bagian yaitu: High T Shift dengan katalis Fe dan Low T Shift dengan katalis Cu. Reaksi ini merupakan reaksi eksotermis. Pengendalian Prosesnya adalah: Temperatur inlet, delta P katalis, Profil T Katalis. Dalam grafik T inlet diatur sedemikian rupa agar reaksi akhir HTS efisien mengubah CO berdasarkan grafik katalis. Kemudian setelah dari HTS temperatur Kembali diturunkan untuk menjauhkan Kembali posisi reaksi agar CO yang terkonversi di LTS semakin banyak. Reaksi yang terjadi adalah:

CO(g) + H2O(g) -> CO2(g) + H2(g)

5.     CO2 Removal.

CO2 Removal

Fungsinya adalah memisahkan CO2 dari gas proses karena CO2 merupakan racun katalis dan merupakan umpan dari proses urea. Terdiri dari Absorbsi dan Regenerasi / Stripping. Absorbsi beroperasi pada P tinggi, T rendah. Stripping kebalikannya. Menggunakan solvent Amine / Bendfield. Pengendalian prosesnya adalah feed gas rate, sirkulasi solvent, tekanan absorber & stripper, T solven, konsentrasi / strength solven, CO2 slip/lolos, dan parameter foaming (delta P bed kolom, FH, CT). Reaksi yang terjadi adalah:

2R2NH + CO2 ←→ R2NH2+ + R2NCOO- 

6. Methanator

Unit Methanator

Methanator adalah tempat mengubah CO dan CO2 yang masih lolos yang merupakan racun katalis proses sintesis ammonia, menjadi metana. Reaksi di Methanator adalah kebalikan dari Steam Reformer. Katalis yang digunakan adalah nikel. Reaksi samping yang harus dihindari adalah terbentuknya Nikel Karbonil. Parameter dan Variabel operasi : T, P, CO + CO2 lolos <10ppm. Reaksi yang terjadi adalah:

CO(g) + 3H2(g) -> CH4(g)+ H2O(g)

CO2(g) + 4H2(g) -> CH4(g) + 2H2O(g)

7. Ammonia Converter

Ammonia Converter

   Ammonia converter berfungsi sebagai tempat terbentuknya ammonia. Di ammonia converter, reactor berkatalis Fe. Temperatur pada katalis dijaga < 500dC. Parameter lain yang dijaga adalah: Tekanan, Rasio H2/N2, Gas inert (CH4 & Ar), konversi NH3, Sirkulasi Gas
    Reaksi yang terjadi di ammonia converter adalah:

 N2 + 3H2 ßà 2 NH3 

8. Refrigerasi

Unit ini berfungsi untuk mendinginkan dan mencairkan produk ammonia. Refrigeran yang digunakan adalah ammonia itu sendiri. Siklus refrigerasi merupakan siklus bertingkat.
Kompresi, Ammonia saturated masuk keseparasi untuk dipisahkan vapor dan liquidnya, kemudian vapornya dikompresi untuk menaikkan Pnya.
Kondensasi: vapor ammonia dengan P tinggi kemudian dikondensasi dengan SW sampai berubah fasa menjadi liquid.
Ekspansi, Ammonia liquid panas kemudian diturunkan tekanannya seghingga T turun dan P turun. Disini terbentuk V-L sehingga V di alirkan ke kompresi dan L digunakan untuk medinginkan vapor di proses evaporasi.
Evaporasi: vapor yang terbentuk didinginkan oleh L hasil ekspansi sehingga mendingin dan mencair.

Setelah dicairkan di unit refrigerasi, amoniak cair akan menuju tangki penyimpanan dan siap di kapalkan.

Nah itu tadi gambaran singkat tentang proses umum pembuatan amoniak di Pupuk Kaltim. Semoga bermanfaat!

Tweet

Subscribe to receive free email updates: