Docstoc

Amonia K 2

Document Sample
Amonia K 2 Powered By Docstoc
					                            AMMONIA KALTIM-2



       Proses pembuatan ammonia (NH3) yang telah banyak dikembangkan
secara komersial hingga saat ini adalah proses Haber Bosch. Proses ini
dikembangkan dari percobaan Le Chatelier yang mensintesis senyawa
hidrokarbon ringan dengan udara.
       Pada prinsipnya berdasarkan proses Haber-Bosch reaksi pembentukan
NH3 tersebut adalah sebagai berikut :
       N2(g) + 3 H2(g)        2 NH3(g)              H298= -11040 cal/mol
Dengan katalis oksida besi serta penambahan Al2O3 dan K2O sebagai promotor.
Pengaturan konversi reaksi dalam proses pembentukan NH3 dapat dilakukan
dengan pengaturan suhu dan tekanan reaktor karena reaksinya merupakan reaksi
kesetimbangan.
       Dewasa ini proses yang lebih diminati adalah proses yang beroperasi pada
tekanan menengah dengan beban resirkulasi yang besar hal ini tak lepas dari
kenyataan mahalnya biaya operasi dengan tekanan tinggi.
Berbagai modifikasi proses Haber-Bosch yang berkembang saat ini terdapat pada
sumber perolehan Hydrogen (H2), metode pemurnian gas, katalis, metode
recovery produk sistem reaktor dan tentu saja kondisi operasinya.
Di PT. Pupuk Kalimantan Timur, Tbk, sumber H2-nya berasal dari gas alam maka
untuk pembuatan NH3-nya , secara garis besar dapat dibagi menjadi lima tahap
sebagai berikut :
1. Pemurnian gas alam yang meliputi proses menghilangkan bahan padat, cairan,
   senyawa sulfur (S) dan senyawa lain yang meracuni katalis.
2. Pembentukan gas sintesis pada Primary dan Secondary Reformer serta
   pengubahan CO menjadi CO2 di H.T.S dan L.T.S Converter.
3. Pemurnian gas sintesis yang meliputi pemisahan CO2 dan pelepasan di CO2
   Removal dan pengubahan sisa CO dan CO2 menjadi CH4 di Methanator.
4. Sintesis NH3 yang meliputi kompresi gas sintesis sampai pada tekanan operasi
   serta reaksi gas H2 dan Nitrogen(N2)menjadi NH3 di Synthesis Converter.
5. Pemisahan produk NH3 dari gas sintesis dalam refrigerant system.


PEMURNIAN GAS ALAM
       Gas alam umpan masuk unit NH3 melalui Knock Out Drum (120-F) untuk
memisahkan cairan dan padatan yang tersuspensi dalam aliran gas. Aliran gas
alam dari K.O Drum dibagi menjadi dua yaitu sebagai gas proses dan gas bahan
pembakar (fuel gas). Gas proses dicampur dengan recycle gas dari discharge
pertama synthesis gas compressor dan H2 produk HRU yang kaya dengan H2.
Penambahan H2 ini dimaksudkan untuk mengubah S organik pada ikatan RSH
menjadi senyawa anorganik Gas ini dimasukkan ke Desulfurizer (120-DA/DB)
yang berisi katalis ZnO. Katalis ini berfungsi cukup efektif pada suhu antara 360-
400 0C, oleh karena itu gas proses perlu dipanaskan terlebih dahulu sampai suhu
398,8 0C di seksi primary reformer.
Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :
       RSH (g) + H2                   RH(g) + H2S(g)
       H2S(g) + ZnO                   ZnS + H2O(g)
       Diharapkan gas yang keluar dari desulfurizer mengandung kurang dari 0,5
ppm S. Kandungan S yang keluar desulfurizer semakin tinggi jika katalis telah
sebagian menjadi ZnS atau temperatur masuk reaktor terlalu rendah.


I.     PEMBENTUKAN GAS SINTESIS
       Pembentukan gas sintesis dilakukan dalam dua tahap, yang pertama di
Primary Reformer dan yang kedua di Secondary Reformer. Gas sintesis ini
terbentuk dari gas alam dan steam dengan reaksi sebagai berikut :
       CH4 + H2O              CO + 3H2         H298 = 49271 cal/mol      (1)
       CO + H2O               CO2+ H2          H298 = -9838 cal/mol      (2)
Reaksi 1 disebut reaksi Methane (CH4) Steam Reforming Reaction yang sangat
endotermis, sedangkan reaksi ke 2 disebut water-gas shift reaction. Untuk
memenuhi kebutuhan panas reaksi 1 dilakukan pembakaran gas alam di area
Radiant Furnace.
Flue Gas Arch Burner dengan dibantu oleh Tunnel Burner dimanfaatkan untuk:
1. Memanaskan campuran umpan Primary Reformer.
2. Memanaskan steam dan udara ke Secondary Reformer.
3. Memanaskan umpan gas ke Desulfurizer.
4. Menghasilkan superheated steam.
5. Menghasilkan steam HP(H.P Steam WHB)
6. Menghasilkan steam LP(L.P Steam WHB)
7. Memanaskan bahan bakar.
Flue gas dingin meninggalkan seksi konveksi pada suhu 288 0C dengan dihisap ID
fan (101-BJ). Flue gas Auxilary Boiler untuk pembangkit steam.
                                                                    0
Temperatur gas proses keluar dari Primary Reformer 796-835              C dengan
kandungan CH4 9-12,5 % dry gas . Gas dari Primary Reformer masuk ke dalam
Secondary Reformer setelah sebelumnya dicampur dengan udara dan steam yang
telah dipanaskan sampai suhu 496 0C. Campuran gas ini mengalir ke bawah
melalui katalis Ni.
Tujuan gas direaksikan di Secondary Reformer adalah sebagai berikut :
1. Menurunkan kandungan CH4 di gas menjadi sekitar 0,3 % mol.
2. Untuk mendapatkan gas N2 yang diperlukan dalam pembuatan gas sintesis.
Panas yang dibutuhkan dalam Secondary Reformer ini diperoleh dari H2 melalui
reaksi berikut :
        2 H2(g) + O2(g)             2 H2O(g)      H298 = -115596 kcal/mol
Banyaknya H2 yang bereaksi dibatasi oleh kebutuhan N2, H2/N2 = 3/1. Reaksi
diatas sangat eksotermis, panas yang keluar dimanfaatkan untuk mereaksikan sisa
CH4 sehingga reaksi reforming menjadi sempurna serta memproduksi steam
tekanan tinggi pada 101-C dan 102-C. Gas yang keluar dari Secondary Reformer
bersuhu 978,30C.
PEMISAHAN DAN PEMURNIAN GAS SINTESIS
1. CO2 REMOVAL
        Unit ini terdiri dari unit penyerapan CO2 di menara absorber dan unit
pelepasan CO2 di menara stripper dengan menggunakan larutan benfield sebagai
penyerap. Benfield Process menggunakan ACT-1 sebagai aktivator dan Vanadium
sebagai pelindung terhadap korosi.
        Gas sintesa dari LTS didinginkan pada 5 heat exchanger sehingga suhunya
turun lalu masuk melalui inlet Gas Sparger dan mengalir ke atas melalui bed yang
terbawah. Gas dikontakkan dengan sebagian besar larutan yang telah diregenerasi
(semi lean) melalui bed-bed. Pada kontak pertama ini sebagian besar CO2 diserap
oleh larutan benfield. Pada kontak yang kedua, sebagian besar sisa CO2 diserap.
Di bagian ini gas yang meninggalkan bagian terbawah diserap oleh larutan 'lean'
yang telah diregenerasi pada bagian atas packed absorber. Reaksi absorbsi
eksotermis yang terjadi adalah sebagai berikut :
        CO2 + H2O + K2CO3                    2 KHCO3
Sedangkan mekanisme reaksi penyerapan CO2 dengan larutan Benfield akan
terjadi seperti di bawah ini :

        CO32-(l) + H2O(l)                    HCO3- + OH-

        CO2(g) + OH-(l)                      HCO3-

        CO2(g) + CO32-(l) + H2O(l)           2 HCO3-

        Pada tekanan tinggi reaksi (3) akan semakin baik, ini berarti makin banyak
CO2 yang terlarut. Sebaliknya pada tekanan rendah kesetimbangan reaksi (3) akan
bergeser ke kiri mengakibatkan CO2 akan terlepas dari HCO3 (1). Dengan prinsip
thermodinamika ini maka proses penyerapan dilakukan pada tekanan tinggi (29
kg/cm2) serta suhu rendah (70 0C). Sedangkan pada proses pelepasan CO2
dilakukan pada tekanan rendah (0,5-2 kg/cm2) dan suhu tinggi (100-130 0C).
       Gas kemudian mengalir kontinyu ke atas pada suhu 70 0C dan masuk
kedalam Absorber Knock Out Drum 103-F untuk memisahkan larutan benfield
yang masuk atau karena terbawa oleh aliran gas.

       Larutan rich dari absorber dilewatkan melalui Hydraulic Turbine untuk
memanfaatkan tenaga sebelum dikirim ke stripper yang masuk dari atas melalui
top bed untuk melepaskan CO2 sehingga tekanannya turun dari 28 kg/cm2 menjadi
6 kg/cm2. Larutan rich benfield ini diregenerasi dengan cara flashing pada tekanan
rendah (0,6 kg/cm2) masuk ke dalam Stripping Tower (102-E) pada suhu 109 0C
mengalir ke bawah melalui puncak bed yang berkontak dengan uap hangat yang
mengalir dari dasar menara sehingga CO2 akan terlepas. Larutan benfield yang
telah dilepas CO2 nya pada suhu 1300C tertampung di dasar menara dan
didinginkan melalui shell side exchanger dan keluar pada suhu 700C. Larutan
benfield yang telah diregenerasi akan di transfer lagi ke absorber dengan
menggunakan pompa 108-JA/JB/JC.

       Uap dari stripper ini keluar pada temperatur 102 0C dan tekanan 2,11
kg/cm2. Uap pertama didinginkan dengan 110-C adalah cooler type fin fan.
Exchanger ini terdiri dari 8 baris paralel yang mengandung fine tube. Setiap baris
didinginkan oleh dua air fan, enam belas fan diputar oleh V-belts yang
dihubungkan ke electric motor. Pada operasi normal unit NH3 memproduksi CO2
lebih dari yang dibutuhkan oleh urea plant. Excess CO2 di vent di atmosfere. CO2
yang mengalir ke Pabrik Urea didinginkan sampai suhu 40 0C oleh CO2 Stripper
Overhead Trim Cooler (107-C).

Komposisi gas keluar absorber 101-E :

CH4    = 0,38%

Ar     = 0,31%

H2     = 73,40 %

CO2    = 0,10 %
CO     = 0,31 %

N2     = 25,50 %



2. Methanator (106-D)
       Senyawa oksida merupakan racun terhadap katalis NH3 Converter,
sehingga senyawa ini harus dihilangkan atau dikurangi sampai pada jumlah yang
sangat kecil sekali.
Di dalam Methanator, senyawa CO dan CO2 yang terkandung di dalam gas sintesa
diubah dengan proses methanasi yaitu mereaksikan kedua senyawa tersebut
dengan H2 dengan menggunakan katalis Ni.
CO + 3H2               CH4 + H2O            H = -49271 kal/mol
CO2 + 4H2              CH4 + 2H2O           H = -133485 kal/mol
Sintesa gas dengan kandungan CO 0,31 % dan CO2 0,1 % mol terlebih dahulu
dinaikkan sampai mencapai suhu reaksi 291 0C. Karena kedua reaksi diatas
eksothermis dimana setiap 1 %mol CO akan menaikkan suhu 72 0C dan setiap 1%
mol CO2 akan menaikkan suhu 61 0C maka gas keluar methanator akan naik
suhunya menjadi 319 0C, sedangkan CO dan CO2 yang lolos <10 ppm.
Efluent methanator memberikan panas ke HP boiler feed water di 114-C, ke LP
Boiler Feed Water di 168-C dan ke Fresh Cooling System di 115-C.
Komposisi gas keluar methanator (106-D)

CH4            = 0,79 %

Ar             = 0,31 %

H2             = 73,04 %

N2             = 25,84 %

Alat-alat yang digunakan di Unit Purification

1. CO2 Absorber (101-E) :
   Berfungsi untuk memurnikan gas synthesa dengan jalan menyerap CO2
   melalui lautan benfield, karena CO2 dipakai untuk pembuatan urea.

   Komposisi larutan benfield :

   K2CO3      = 25-30 %

   ACT-1      = 3-5 %

   V2O5       = 0,5-0,6 %

   Temperatur rendah        = 70 0C

   Tekanan tinggi           = 28 kg/cm2

   Outlet design Absorber   = CO2 0,1 %

                                  CO 0,31 %

   Anti foaming             = Ucon 50 MB-5100 , 1-2 ppm




2. CO2 Stripper (102-E)

   Berfungsi untuk melepas gas CO2 dari larutan benfield dengan menaikkan
   temperatur dan menurunkan tekanan. Penurunan tekanan dilakukan di
   Hydrolic Turbine (107-HT) atau Valve Expantion. Kenaikan temperature
   karena adanya kontak langsung dengan uap panas dari 111-C, 105-C, dan 106-
   C. Penguraian CO2 sebagian dilakukan di 132-F (Semi Lean Solution Flash
   Tank) dengan jalan dihisap dengan ejektor. Sisa benfield yang mengandung
   sedikit CO2 dipompa dengan 107-JA/JB dan masuk ke tengah-tengah CO2
   Absorber untuk menyerap CO2 lagi. Gas CO2 dari Stripper setelah melalui
   beberapa pendinginan dan separator dikirim ke urea plant.

3. Methanator (106-D)
   Berisi katalis Nickel yang berfungsi untuk mengubah sisa-sisa CO dan CO2
   menjadi CH4. Karena CO dan CO2 dapat menjadi racun pada katalis NH3
   converter.

4. Syn Gas Separator (104-F)

   Berfungsi untuk memisahkan condensat dengan syn gas outlet Methanator,
   setelah melalui beberapa pendinginan yaitu 114-C dengan BFW 168-C dengan
   demin water, 115-C dengan FCW. Condensate tersebut dialirkan ke
   Condensate Stripper Utility Plant.



SYNTHESA AMMONIA
Gas sintesis akan dikonversikan menjadi NH3 pada tekanan dan suhu tinggi
melalui tahapan sebagai berikut :
1. Kompresi gas sintesis
Purified synthesis gas dikompresi di Centrifugal Compressor(103-J) yang
digerakan oleh Steam Turbine. Compressor terdiri dari dua Case dengan inter
cooling pada first case dan sebuah Recycle Wheel yang terpisah dari Casing
kedua. Penggerak kompresor adalah Extraction/Condensation Type Steam
Turbine yang menggunakan High Pressure (HS) Steam dan sebagian exhaustnya
merupakan Medium Pressure (MS) Steam dan sisanya terkondensasi di condenser
103-JTC.
Purified synthesis gas, mengandung H2 dan N2 dengan perbandingan volume 3:1
dikirim ke suction first case pada temperatur 4,4 0C dan tekanannya 26 kg/cm2.
Gas dikompresi di first section LP case sampai 54,3 kg/cm2, temperatur 910C .
kemudian didinginkan menjadi 39 0C dengan melewatkan secara seri kedalam
tube side exchanger 136-C dan 170-C. Di 136-C panas yang dikandung syn gas
diberikan ke aliran feed gas Methanator dan di 170-C ke fresh cooling system.
Air yang terkondensasi dipisahkan di KO Drum 142-F sebelum gas sintesis
dikembalikan ke tahap kedua LP case. Pada stage ke dua ini sebelumnya di
injeksikan gas H2 dari HRU yang dimaksudkan untuk meningkatkan produksi.
Selanjutnya gas ditekan sampai 92,9 kg/cm2g dan didinginkan oleh air pendingin
di 116-C dan NH3 refrigerant di 129-C sampai suhu 7,5 0C, air yang terkondensasi
dipisahkan di KO drum 105-F, setelah melalui pendinginan kemudian gas masuk
ke dalam HP case (stage 3), gas sintesa kemudian meninggalkan stage pada
temperature 1130C, tekanan 182 kg/cm2 dan bergabung dengan efluent converter
NH3 dari 121-C. Campuran gas didinginkan sampai suhu 420C di 124-C dengan
air(FCW) dan kemudian masuk ke dalam Unitized Exchanger Refrigeration 120-
C untuk mengkondensasikan NH3 dengan tingkat pendinginan dari 16,7 0C, -1,4
0
    C, -19,3 0C, dan –33,4 0C. Alat penukar panas ini juga merupakan pendinginan
dari Efluent Converter NH3 melalui pertukaran panas dengan uap separasi NH3.
Gas dari separator 106-F melewati bagian tengah pipa sedangkan efluent NH3
melalui bagian anulus dan gas efluent ini didinginkan sampai –33,4 0C di Unitized
Exchanger 120-C dan NH3 yang terkondensasi dipisahkan di NH3 Separator 106-
F. Gas dari 106-F dipanaskan sampai 29 0C oleh campuran gas dari 124-C dan
kemudian ditekan di Syn Gas Compressor sampai tekanan sintesis 180 kg/cm2g.


2. Synthesis Gas Konversi ke NH3
Reaksi sintesa yang dibantu oleh katalis dapat digambarkan oleh persamaan reaksi
sebagai berikut :
N2 + 3 H2                      2 NH3                H = -11040 cal/mol
Ammonia Converter 105-D tipe fixed basket terdiri dari high pressure shell yang
mempunyai sebuah catalyst section dan heat exchanger. Catalys section adalah
sebuah shell pada nozzle terletak disebuah annulus diantara keduanya.
Catalyst basket terdiri dari tiga bed multi promoted iron catalyst, semua katalis
dijaga pada temperature optimum untuk hasil yang maksimum, ketentuan ini
dibuat untuk injeksi feed gas dingin sebagai Quench diantara ruang antar bed ke
bed. Catalyst bed disusun sedemikian rupa, dimana top bed mempunyai jumlah
katalis yang lebih kecil sebagai batas temperatur sebelum point Quench pertama.
Karena derajat kenaikan temperature lebih kecil di bed berikut, ukuran bed
berturut-turut lebih besar sampai ke dasar.
Diatas Catalyst Basket dipasang Interchanger 122-C sebagai pre heater inlet gas
yang bertemu dengan gas panas yang telah bereaksi dari katalis bed terakhir. Pipa
by pass dipasang untuk tujuan memasukkan feed gas tanpa pre heating dan untuk
mengontrol temperature di top catalyst bed.
Inlet manifold untuk Ammonia Converter 105-D dibagi dalam 5 cabang. Tiga
cabang adalah Quench aliran gas dingin masuk ke vessel melalui distributor diatas
setiap bed. Aliran Quench digunakan untuk mengontrol temperatur catalys bed.
Feed gas pada temperature 1280C memasuki bagian bawah 105-D dan alirannya
ke atas melewati ruang annulus ke shell side dari Inter changer 122-C. Aliran
memberikan media pendingin untuk tekanan shell, sehingga menerima panas
sebelum masuk ke inter changer. Flow memasuki shell inter changer dipanaskan
ke 385 0C oleh permukaan panas dengan aliran yang panas dari bagian bawah bed
catalys, dan aliran turun ke bawah melewati catalyst bed. Reaksi pembentukan
NH3 adalah eksotermis, oleh karena itu temperatur meninggalkan bed I kira-kira
5380C. Quench gas pendingin dicampurkan ke aliran yang memasuki bed II,
mengurangi temperature outlet ke 524 0C dan mengurangi pula NH3 content pada
aliran. Sedangkan untuk mengontrol suhu masuk bed III menggunakan Heat
Exchanger dengan melewatkan fuel gas sebagai pendingin. Aliran bed terakhir
mengandung kira-kira 17 % mol NH3, ke atas lewat pipa bagian tengah Converter
dan melalui tube dari Interchanger 122-C, memberikan panas pada aliran gas
masuk. Gas ini meninggalkan Vessel pada temperatur 3490C.
Aliran selanjutnya, dibantu didinginkan oleh aliran seri yang melewati bagian
tube dari Exchanger 121-C. Kedua Exchanger konvensional ini mempunyai tipe
shell and tube. Dalam 123-C aliran dari Converter didinginkan ke 1410C oleh
pertukaran panas dengan BFW sistem bertekanan tinggi. Didalam 121-C aliran
gas didinginkan ke 550C oleh pertukaran panas dengan gas Ammonia Converter.
Dari 121-C aliran bergabung dengan make-up dari discharge HP case 103-J
memasuki 124-C.
Sebagian kecil aliran Ammonia Converter yang meninggalkan shell side 121-C
adalah ekstraksi oleh purge gas. Kontinyu aliran purge gas ini bermaksud
mengontrol konsentrasi inert dari synthesis gas. Komponen yang tidak bereaksi
adalah CH4 dan Argon(Ar). Bila konsentrasi dari inert naik dari yang diijinkan,
secara efektif tekanan synthesis akan naik, akibatnya konversi pembentukan
synthesis gas ke NH3 akan lebih rendah. NH3 content dari aliran purge gas
didinginkan ke 230C oleh gas yang melewati exchanger 139-C dan 125-C.
Didalam 139-C purge gas yang panas memberikan panasnya pada aliran purge
gas yang dingin dari 108-F. Di 125-C purge gas didinginkan oleh pertukaran
panas dari Ammonia Refrigerant System. Aliran gas yang tidak terkondensasi
dikirim ke HRU sebagai flash gas.
NH3 cair dari synthesis gas dalam Ammonia Separator 106-F dan Purge Gas
Separator 108-F, didinginkan menjadi -12,2 0C dan 180 kg/cm2. Oleh karena itu
kandungan yang diserap adalah pelepasan dari cairan yang dibebaskan pada
dorongan tekanan bagian bawah level. Hal ini disempurnakan oleh flashing
pertama cairan masuk ke Ammonia Let Down Drum 107-F, tekanan dikontrol
pada 18 kg/cm2, kemudian mengirim cairan memasuki Ammonia Refrigerant
System Flash Drum 110-F (7,9 kg/cm2) dan atau 112-F(0,05 kg/cm2). Pemurnian
cairan produk adalah mengambil dari Ammonia Refrigerant System dan dikirim ke
urea dan atau storage.


AMMONIA REFRIGERATION
          Empat tingkat ammonia refrigeration dilengkapi dengan pendingin untuk
inter stage syn gas compressor dan kondensasi NH3 di syn loop. Empat level pada
refrigerasi masing-masing pada temperature 16,7 0C, -1,4 0C, -19,3 0C, dan –33,4
0
    C. Refrigerant sistem terdiri dari dua hal, Centrifugal Compressor dengan Inter
Cooler yang digerakkan oleh sebuah Turbine Condensing, sebuah Refrigerant
Condenser, sebuah Refrigerant Receiver, Evaporator dan empat Flash Drum.
Hal pertama pada Ammonia Refrigeration Compressor 105-J terdapat Primary
Suction Side, Stream Suction dan Single Discharge. Evaporator dari tingkat ke
empat Flash Drum 112-F pada temperature –33,4 0C dan tekanan 0,05 kg/cm2
masuk ke suction pertama. Ini dikompresi dengan tiga tingkat kemudian
dihubungkan ke bagian dalam oleh aliran vapor dari tingkat ke tiga Flush Drum
111-F pada temperature –19,3 0C dan tekanan 1,1 kg/cm2. Aliran gabungan
selanjutnya dikompresi dalam tiga tingkat dan dischargenya masuk ke bagian
Shell Side Inter Cooler 167-C pada temperature 690C dan tekanan 3,5 kg/cm2.
Inter cooler 167-C adalah konvensional dengan type Sheel and Tube Exchanger
dimana panas kompresi diberikan pada fresh water cooling system. Aliran vapor
meninggalkan 167-C pada temperature 380C dan digabungkan dengan 80C vapor
dari stage kedua Flash Drum 141-F. Aliran gabungan pada temperature 17,8 0C
masuk ke suction pertama dari tingkat kedua. Aliran ini melewati tiga tingkat
kompresi dan dischargenya menuju bagian Shell Side Inter Cooler 128-C pada
temperature 840C dan tekanan 8,0 kg/cm2.
Inter cooler 128-C adalah Conventional Shell and Tube Exchanger dimana panas
kompresi diberikan pada sea water cooling system. Aliran uap yang meninggalkan
128-C digabungkan dengan vapor temperature 20,60C dari tingkat pertama Flash
Drum 110-F.
Aliran gabungan ini pada temperature 34,4 0C masuk kembali ke Compressor
suction kedua, di kompresi dalam tiga tingkat dan dischargenya menuju bagian
shell side pada amonia. Refrigerant Condenser 127-CA dan CB pada temperature
       0
92,7       C dan tekanan 15,4 kg/cm2. Condenser 127-CA dan CB adalah
Convensional Shell and Tube Exchanger dimana panas akhir dikompresi
diberikan sea water cooling system. Condenser pada masing-masing shell yang
mengalir ke Ammonia Refrigerant Receiver 109-F pada temperatur 380C yang
tidak terkondensasi masuk 127-CA/CB di vent manual masuk ke Exchanger,
cairan mengalir ke 109-F. Cairan NH3 yang disimpan dalam Receiver 109-F
dikirim sebagai hasil NH3 panas oleh pompa 123-J/JA dan mengalir ke stage 1
Flush drum 110-F. Cairan juga digunakan quenching 105-J sebagai NH3 anti
surge system vapor sebagai suction untuk Ammonia Injection Pump 120-J.
Discharge 120-J masuk pada line discharge case pertama pada Syn Gas
Compressor 103-J. Dalam hal ini akan tergabung dengan air vapor membentuk
solution aqua. Penurunan pendinginan water vapor ini agar aliran gas dapat
didinginkan ke 80C sebelum masuk pada Second Case Compressor 103-J. Vapor
dari 109-F mengalir melewati bagian Shell Side Exchanger 126-C dimana disini
didinginkan sampai –9,4 0C untuk recovery NH3. Yang tidak terkondensasi
dilepaskan ke fuel gas sistem.
Hasil NH3 cair dalam synthesis loop dikirim dari Ammonia Let Down Drum 110-
F masuk ke tingkat pertama dari keempat Flash Drum 110-F dan 112-F. kelebihan
cairan ditampung di Refrigerant Receiver 109-F, di flash dan dikirim ke110-F.
Kelebihan cairan dalam 110-F, 141-F di let down keberikutnya masuk ke bagian
vessel tekanan yang lebih rendah, kelebihan cairan mengalir masuk Flash Drum
tingkat empat 112-F dan ditarik kembali sebagai produk. Cairan NH3 dalam setiap
Flash Drum akan menguap. Dalam panas penguapan sirkulasi sesuai dengan
campuran uap dan cairan yang kembali ke Flash Drum. Vapor yang di flash pada
setiap drum di kompresi oleh Compressor 106-J, dikondensasikan dalam
Exchanger 127-CA/CB dan ditampung dalam Refrigerant Receiver 109-F
Alat-alat utama yang digunakan :
1. Ammonia Converter (105-D)
   Berisi katalis Iron yang berfungsi untuk mereaksikan N2 dengan H2 menjadi
   NH3. Gas sebelum masuk Converter dikompresikan sampai tekanan 187,9
   kg/cm2, dan suhu reaksi 128,1 0C.
   Konversi gas synthesa menjadi NH3 hanya sekitar 16-17 %, oleh karena itu
   gas disirkulasikan kembali.
2. Ammonia Refrigerant.
   Berfungsi untuk memurnikan NH3 liquid yang terbentuk, dan untuk
   mendinginkan gas outlet ammonia converter agar kondensasi gas hasil rekasi
   dapat dipisahkan dengan gas synthesa yang belum menjadi NH3.
3. Flash Drum
   Terdiri dari 4 tingkat Flush Drum yang berfungsi secara seri sebagai berikut :
   a. 110-F beroperasi pada tekanan 8,8 kg/cm2g, temperatur 16,7 0C
   b. 141-F beropersi pada tekanan 4,3 kg/cm2g, temperatur -1,4 0C
   c. 111-F beropersi pada tekanan 2,1 kg/cm2g, temperatur –19,3 0C
   d. 112-F beropersi pada tekanan 0,04 kg/cm2g, temperatur -33,4 0C
4. Purge Gas Separator (108-F)
   Berfungsi untuk memisahkan gas-gas sisa (CH4, Ar) agar dapat dikontrol
   kemurnian NH3 product. Gas-gas sisa dari 108-F, 126-C Flash Chiller dikirim
   ke HRU untuk diambil NH3 yang terikut. H2 dan N2 akan dimanfaatkan lagi
   sebagai umpan di syn loop dan CH4 untuk fuel di reformer.
5. Syn Gas Compressor (103-J)
   Berfungsi untuk menaikkan tekanan gas sintesa dari Methanator menjadi 189
   kg/cm2, agar dapat direaksikan di NH3 Converter 105-D. Syn Gas Compressor
   digerakkan Steam Turbine yang bertekanan 102 kg/cm2 dengan sistem
   extraction condensing. Extraction steam yang dihasilkan bertekanan 42,2
   kg/cm2. Discharge compressor tingkat pertama, sebagian dikirim ke line
   natural gas inlet desulfurizer.
6. NH3 Refrigerant Compressor (105-J)
   Berfungsi untuk mempertahankan tekanan design di flash drum sehingga
   dapat terjadi penguapan NH3 liquid di dalam Flash Drum. Compressor ini
   digerakkan oleh Steam Turbine jenis condensing dengan menggunakan steam
   42,2 kg/cm2. Uap ammonia discharge compressor dikondensasikan di NH3
   Refrigerant Condenser 127-CA/CB dengan memakai pendingin sea water,
   hasil kondensasi lalu ditampung di Refrigerant Receiver 109-F dan dikirim ke
   urea plant dengan pompa 123-J/JA, sedangkan inert gasnya dialirkan ke 126-
   C untuk didinginkan lagi memakai Ammonia Refrigerant di 126-C, dimana
   furge gas nya dikirim ke HRU.




HYDROGEN RECOVERY UNIT.
1. HRU COLD BOX
Unit ini merupakan unit untuk mengambil kembali gas H2 dari purge gas dan
flash gas dari unit Ammonia Kaltim-1, Kaltim-2, Kaltim-3 . Purge gas pada
tekanan 75 kg/cm2 dan temperatur –250C dipanaskan di 3-E-101 menggunakan
pemanas air dari Make-up Vessel 3-V-102 setelah melalui pompa 3-P-101-A/B.
sebagian air dari pompa ini dialirkan kembali ke 3-V-102 dan sebagian lagi ke 3-
E-101 tersebut untuk selanjutnya digunakan sebagai penyerap pada menara 3-C-
101, sementara itu, flash gas pada tekanan 6-7 kg/cm2g dialirkan ke separator 3-
S-101, gasnya ditekan di kompresor 3-K-101 sampai 75 kg/cm2g kemudian
didinginkan di 3-E-151/152 menggunakan fan selanjutnya dialirkan ke menara
Absorbsi Ammonia 3-C-101 pada temperatur 380C.
Di menara 3-C-101 NH3 diserap oleh air. Cairan dari dasar menara pada suhu
720C dipanaskan sampai suhu 1290C di 3-E-102, selanjutnya dialirkan ke menara
stripper 3-C-102 yang beroperasi pada tekanan 26 kg/cm2. Di menara ini NH3
diuapkan, sedangkan gas yang keluar dari puncak menara didinginkan di 3-E-
104A. NH3 yang mengembun dipisahkan di Reflux Accumulator 3-V-103,
selanjutnya dipompa oleh 3-P-102A/B sebagian dikembalikan ke bagian atas
menara 3-C-102, dan sebagian lagi dialirkan sebagai NH3 produk cair. Cairan
yang keluar dari dasar menara Stripper 3-C-102 yang mengandung kira-kira 1%
NH3 dialirkan kembali ke Reboiler 3-E-103 (dipanasi oleh HP steam) sehingga
NH3 terlepas dan dikembalikan lagi ke bagian bawah menara Stripper, sedangkan
cairan   dari Reboiler dialirkan sebagai pemanas di 3-E-102 dan selanjutnya
dialirkan ke Make-up Vessel 3-V-102. Gas dari puncak menara Absorber 3-C-101
dialirkan ke Absorber 3-V-101 A/B yang beroperasi bergantian. Di Vessel ini NH3
dan air yang terbawa oleh gas diambil pada saat 3-V-101 A bekerja (T rendah P
tinggi) Vessel 3-V-101B diregenerasi pada suhu tinggi dan tekanan rendah dimana
NH3 dan air dilepaskan. Tiap-tiap proses berjalan selama 6 jam. Perpindahan dari
fasa regenerasi ke fasa aktif disebut charge over yang berlangsung selama 3,5
jam. Gas yang keluar dari 3-V-101 A/B dialirkan ke Cold Box untuk
mendinginkan dan mengembunkan gas. Gas pada suhu 290C didinginkan di 3-E-
201A oleh gas dingin sehingga suhunya mencapai –180C dan didinginkan lagi di
3-E-201C sampai suhu –141 0C selanjutnya didinginkan di 3-E-201B sehingga
mencapai –1780C. Pendinginan ini menyebabkan terjadinya pengembunan dan
gas selnjutnya dialirkan ke Separator 3-V-201. Cairan dari 3-V-201 yang
mengandung CH4 dialirkan ke 3-V-202 dan selanjutnya gas serta cairan dari 3-V-
202 digunakan sebagai pendingin di 3-E-201 A/B dan keluar sebagai fuel gas.
Dengan Thompson effect gas yang telah didinginkan pada tekanan 75 kg/cm2,
tekanannya diturunkan ke 5 kg/cm2 sehingga temperaturnya turun ke –1830C.
Gas dari bagian atas 3-V-201 juga dialirkan ke 3-E-201A/B sebagi pendingin
suhunya naik menjadi 290C sebagai gas H2. Gas ini selanjutnya dikirim ke suction
compressor gas sintesis 103-J pada stage dua di Pabrik Ammonia Kaltim-2
maupun di Kaltim-1 dan Kaltim-3.


2. Hydrogen Recovery Unit II (HRU Membran)
Unit ini merupakan unit pengambilan gas H2 dari purge gas dan flash gas dari
Pabrik Ammonia Kaltim-2.
Secara umum unit ini dibagi menjadi 2 bagian :
a. Bagian Pre-Treatment
b. Bagian Separator Membran


Uraian Proses
a. Pre-treatment
NH3 yang terdapat dalam purge gas diserap dengan menggunakan Absorber yang
berupa HP Scrubber. Purge gas dari Pabrik Ammonia yang bertekanan 170
kg/cm2 diumpankan ke HP Scrubber sedangkan air demin dipompakan secara
kontinyu ke bagian atas HP Scrubber sebagai penyerap NH3 di purge gas. Gas
outlet HP Scrubber yang tidak terserap dikirim ke Separator untuk memisahkan
H2 dari gas-gas lain. NH3 yang terikut merupakan racun terhadap membran
sehingga perlu dibatasi maksimum 5 ppm masuk ke Separator untuk
mempertahankan life time membran. NH3 water sebagai hasil bawah HP Scrubber
yang mengandung NH3 dilewatkan melalui Stripper Interchanging Stripping di
menara Stripper dengan pemanas steam bertekanan 42,5 kg/cm2 yang sekaligus
berfungsi sebagai steam stripping. Untuk mengkondensasikan uap NH3 yang
terbentuk sebagai outlet stripper digunakan FCW sebagai fasilitas pendingin pada
sebuah Condensor dan dihasilkan cairan NH3 murni (99,59 %).
b. Separator Membran
Pada alat ini terjadi pemisahan H2 dari gas-gas lain. Produk atas HP Scrubber
tekanan 131 kg/cm yang mengandung H2 dimasukkan Separator. Pemisahan H2
dalam separator ini menggunakan teknologi membran 2 stage, yaitu MP Stage
yang terdiri dari 9 buah membran separator dan LP Stage yang terdiri dari 6 buah
membran separator. MP dan LP Stage ini tersusun seri dimana non permeate
produk MP Stage merupakan gas umpan untuk LP Stage.
MP Stage menghasilkan H2 94 % tekanan 58 kg/cm2 yang selanjutnya dikirim ke
Suction Syngas Compressor. Separator ini dapat merecovery 92 % H2 feed gas
membran, sedangkan off gas (non permeate product) dikirim ke Reformer sebagai
fuel gas.

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Categories:
Tags:
Stats:
views:815
posted:12/13/2011
language:Indonesian
pages:17