Laporan Kerja Praktik PT Pupuk Kujang Amonia 1B [PDF]

Citation preview

LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



BAB I PENDAHULUAN 1.1 Sejarah PT. Pupuk Kujang PT. Pupuk Kujang didirikan pada tanggal 9 Juni 1975 dengan dana US$ 260 juta yang merupakan pinjaman dari Pemerintah Iran sebesar US$ 200 juta, serta Penyertaan Modal Pemerintah (PMP) Indonesia sebesar US$ 60 juta. Pinjaman kepada Pemerintah Iran telah dilunasi pada tahun 1989. Pembangunan pabrik Pupuk Kujang pertama diberi nama Pabrik Kujang 1A dengan kapasitas produksi 570.000 ton/tahun urea dan 330.000 ton/tahun ammonia. Pembangunannya dilaksanakan oleh kontraktor utama Kellog Overseas



CorpoRasion



(Amerika



Serikat)



dan



Toyo



Engineering



CorpoRasion (Jepang). Pembangunan Pabrik Kujang 1A ini berhasil dibangun selama 36 bulan dan diresmikan oleh Presiden Republik Indonesia pada tanggal 12 Desember 1978. PT. Pupuk Kujang merupakan anak perusahaan dari BUMN Pupuk di Indonesia yaitu PT. Pupuk Indonesia Holding Company. Sejalan dengan perkembangannya di usia pabrik yang semakin tua, membawa konsekuensi kepada pembebanan biaya pemeliharaan yang semakin tinggi dan down time yang semakin meningkat pula. Penanggulangan masalah tersebut memerlukan dana yang besar terutama untuk replacement dan rekondisi beberapa peralatan inti. Untuk mengantisipasi masalah tersebut, PT. Pupuk Kujang telah menyusun action plan sehingga kesinambungan usaha dapat terus berjalan. Salah satu rencana yang sudah dilaksanakan adalah penggantian reaktor urea pada tahun 2001 dan pembangunan Pabrik Kujang 1B. Pembangunan Pabrik Kujang 1B dengan kapasitas 570.000 ton/tahun urea dan 330.000 ton/tahun ammonia dilaksanakan oleh kontraktor utama Toyo Engineering CorpoRasion (TEC) Jepang dan didukung oleh 2 (dua) kontraktor dalam negeri yaitu PT. Rekayasa Industri dan PT. Inti Karya Persada Teknik. Pembangunan Pabrik Kujang 1B ini ditempuh dalam waktu 36 bulan dimulai tanggal 1 Oktober 2003 sampai dengan 6 September 2005. Selain dari equiti yang dimiliki oleh PT. Pupuk Kujang, pendanaan proyek ini Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



1



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



diperoleh dari pinjaman Japan Bank for International CoopeRasion (JBIC) sebesar JPY 27.048.700.000. Peresmian Pabrik Kujang 1B dilakukan oleh Presiden Republik Indonesia pada tanggal 3 April 2006. Bahan baku utama dalam pembuatan urea adalah gas bumi, air dan udara. Ketiga bahan baku tersebut diolah sehingga menghasilkan ammonia dan akhirnya menjadi urea. Penyediaan gas bumi berasal dari PT. Pertamina dan Perusahaan Gas Swasta lainnya yang diambil dari sumber lepas pantai Laut Jawa. Sedangkan air baku diambil dari Perum Jasa Tirta II Jatiluhur – Purwakarta. Untuk memanfaatkan ekses operasional Pabrik Pupuk Kujang, maka dibangun beberapa anak Perusahaan yang merupakan Joint Venture dengan pihak swasta dalam negeri maupun luar negeri. Saat ini, PT. Pupuk Kujang mempunyai 5 (lima) anak perusahaan yang merupakan perusahaan patungan dengan pihak swasta, yaitu PT. Sintas Kurama Perdana (Asam Formiat), PT. Multi Nitrotama Kimia (Ammonium nitrat dan Asam nitrat), PT. Peroksida Indonesia Pratama (Hidrogen Peroksida), PT. Kujang Sud-Chemie Catalysts (Katalis), dan PT. Kawasan Industri Kujang Cikampek yang mengelola lahan di Kawasan PT. Pupuk Kujang. Sesuai Peraturan Menteri Perdagangan No. 17/MDAG/PER/6/2011, tentang Pengadaan dan Penyaluran Pupuk Bersubsidi, dan Surat Direktur Utama PT. Pupuk Sriwidjaja (Persero) No. U-909/A00000.UM/2011 tanggal 11 Agustus 2011 bahwa terhitung mulai tanggal 1 September 2011, seluruh Provinsi Jawa Barat menjadi daerah tanggung jawab PT. Pupuk Kujang. Posisi strategis Perusahaan yang terletak di Provinsi Jawa Barat dan berdekatan dengan Ibu Kota DKI Jakarta menjadi salah satu tantangan tersendiri, mengingat Jawa Barat sebagai lumbung padi nasional harus ditunjang dengan pasokan pupuk yang memadai sehingga Ketahanan Pangan Nasional dapat terjamin. Sesuai dengan arahan dari Surat Direktur Jenderal Prasarana dan Sarana Pertanian Kementrian Pertanian No. 712/SR.130/B.5/8/2011 tanggal 23 Agustus 2011 perihal Pewarnaan Pupuk Urea Bersubsidi, PT. Pupuk Kujang Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



2



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



per tanggal 1 Januari 2012 merubah warna pupuk urea bersubsidi menjadi warna merah jambu (pink), hal ini bertujuan agar pengawasan pupuk tersebut bisa lebih mudah. Pewarna pupuk yang digunakan dalam proses ini menggunakan bahan Food Edible Grade atau aman untuk dikonsumsi, tidak beracun bagi tanaman, tidak merubah kandungan zat hara yang ada pada pupuk, serta sesuai dengan Standar Nasional Indonesia (SNI). Kegiatan-kegiatan yang dijalankan oleh PT. Pupuk Kujang adalah produksi, perdagangan, pemberian jasa, dan usaha – usaha lainnya. Produksi adalah mengolah bahan – bahan mentah tertentu menjadi bahan – bahan pokok yang diperlukan dalam pembuatan pupuk terutama pupuk urea dan bahan kimia lainnya, serta mengolah bahan pokok tersebut menjadi berbagai jenis



pupuk



dan



hasil



bahan



kimia



lainnya.



Perdagangan



yaitu



menyelenggarakan kegiatan distribusi dan perdagangan baik dalam maupun luar negeri yang berhubungan dengan produk – produk tersebut dan produk – produk lainnya serta kegiatan impor barang yang antara lain berupa bahan baku dan penolong/pembantu, peralatan produksi, dan bahan kimia lainnya. Pemberian Jasa yaitu melaksanakan studi penelitian, pengembangan, design engineering, pengantongan, konstruksi, manajemen, pengoperasian pabrik, pabrikan/reparasi, pemeliharaan, konsultasi (tidak untuk konsultasi bidang hukum) dan jasa teknis lainnya dalam sektor industri pupuk dan industri kimia lainnya. Serta usaha – usaha lainnya dalam bidang angkutan, ekspedisi dan pergudangan, serta kegiatan lainnya yang merupakan sarana dan perlengkapan guna kelancaran pelaksanaan kegiatan – kegiatan usaha tersebut. (www.pupuk-kujang.co.id)



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



3



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



1.2 Visi, Misi, dan Tata Nilai PT. Pupuk Kujang a. Visi Menjadi industri kimia dan pendukung pertanian yang berdaya saing dalam skala nasional. b. Misi Menghasilkan produk bermutu dan melakukan perdagangan yang berdaya saing tinggi dengan mengutamakan kepuasan pelanggan. c. Tata Nilai/ Budaya Tata Nilai atau Budaya PT. Pupuk Kujang dikenal dengan SIAP yaitu Selamat, Integritas, Adaptif, dan Pelanggan. S (Selamat)  Mengutamakan keselamatan dan kesehatan kerja serta mempedulikan lingkungan  Menggunakan sumber daya perusahaan yang terbatas dengan efektif dan efisien I (Integritas)  Melakukan pekerjaan dengan (jujur) benar dan tepat  Memenuhi komitmen atau perjanjian kepada pelanggan  Menghargai orang berprestasi A (Adaptif)  Mendayagunakan inovasi dan kreatifitas karyawan  Mengantisipasi perubahan dalam lingkungan usaha  Secara terus-menerus memperbaiki cara kerja  Menggunakan sumber daya dari luar untuk mencapai tujuan P (Pelanggan)  Memperoleh kepercayaan pelanggan  Membangun aliansi strategis dengan organisasi lain (www.pupuk-kujang.co.id)



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



4



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



1.3 Logo PT. Pupuk Kujang



Gambar 1.1. Logo PT. Pupuk Kujang Makna Logo a. Logo berbentuk perisai bermakna pelindung. b. Sentra dari logo adalah Kujang senjata tajam Rakyat Jawa Barat mengandung makna kejayaan. c. Lingkaran dalam logo Lingkaran besar



: Kebijakan pemimpin



Lingkaran kecil



: Kepatuhan yang dipimpin



d. Bulatan-bulatan dalam lingkaran menunjukan bentuk butiran Urea. e. Bentuk padi pada batangnya di kiri kanan Kujang bermakna kemakmuran. Makna Warna a. Hijau



: Kesuburan



b. Kuning



: Keagungan



c. Putih



: Kesucian



d. Hitam



: Keteguhan



Makna Angka Sembilan butir pada masing-masing batangnya dan enam butir titik dalam lingkaran pada masing-masing sisi kanan dan kiri bermakna tanggal 9 bulan 6 (Juni) yaitu tanggal didirikannya PT Pupuk Kujang di tahun 1975. (www.pupuk-kujang.co.id)



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



5



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



1.4 Lokasi Pabrik Lokasi pabrik PT. Pupuk Kujang terletak di Desa Dawuan, Kecamatan Cikampek,



Kabupaten



Karawang,



Provinsi



Jawa



Barat.



Beberapa



pertimbangan yang menjadi dasar pemilihan lokasi tersebut adalah sebagai berikut: 



Dekat dengan sumber bahan baku gas alam yang terletak di lepas pantai Cimalaya







Dekat dengan bahan baku air di Waduk Jatiluhur dan Bendungan Curug







Dekat dengan sumber tenaga listrik Jatiluhur







Tersedianya jalur angkutan darat seperti jalan raya







Tersedianya



sungai



sebagai



pembuangan



limbah



yaitu



sungai



Cikarenggelam 



Berada di daerah pemasaran pupuk. Luas area PT. Pupuk Kujang yakni sekitar 725,5 Ha yang terdiri atas



daerah pabrik seluas sekitar 60 Ha, daerah perumahan seluas sekitar 60 Ha, daerah perkantoran dan sarana penunjang lainya seluas sekitar 230 Ha serta Kawasan Industri Kujang Cikampek (KICK) seluas sekitar 377,5 Ha. Kawasan pabrik terdiri dari pabrik ammonia, urea, utilitas, dan pengantongan yang saling tersusun berdasarkan keterkaitan proses.



1.5 Struktur Organisasi Struktur Organisasi di PT. Pupuk Kujang secara garis besar sesuai dengan Surat Keputusan Direksi No. 001/SK/DU/I/2018 tanggal 01 Januari 2018 (terlampir) antara lain : Direktur Produksi, Direktur Teknik & Pengembangan,



Direktur



Sumber



Daya



Manusia



&



Umum,



dan



Direktur Komersil. Direktur tersebut berada dibawah koordinasi Direktur Utama sebagai pimpinan tertinggi di PT. Pupuk Kujang. (Kompartemen Sumber Daya Manusia)



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



6



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



1.6 Tenaga Kerja Berdasarkan



data



rekapitulasi



karyawan



yang



diperoleh



dari



Kompartemen Sumber Daya Manusia PT. Pupuk Kujang per bulan September 2018, jumlah karyawan yang ada di PT. Pupuk Kujang sebanyak 1.120 orang. Berikut adalah tabel komposisi karyawan di PT. Pupuk Kujang : Tabel 1.1. Jumlah Karyawan Berdasarkan Tingkat Pendidikan Pendidikan



Jumlah



Pascasarjana (S2)



26



Sarjana (S1)



269



Diploma Tiga (D3)



125



SLTA



699



SLTP



1 Total



1.120



Tabel 1.2. Jumlah Karyawan Berdasarkan Usia Usia (Tahun)



Jumlah



≥ 55



24



≥ 50 - 54



62



≥ 45 - 49



69



≥ 40 - 44



76



≥ 35 – 39



227



≥ 30 – 34



390



≥ 25 – 29



223



≥ 20 - 24



49



Total



1.120



Sumber : Kompartemen Sumber Daya Manusia



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



7



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



1.7 Proses Pembuatan Pupuk di PT. Pupuk Kujang a. Ammonia Bahan baku membuat ammonia, dibutuhkan bahan baku berupa Natural Gas (Gas Alam), Steam, dan Udara secara terus menerus selama 24 Jam setiap hari. Pengoperasian Pabrik Ammonia dibagi menjadi 8 tahapan proses yaitu : 1. Proses Pemurnian Gas Alam Gas alam yang digunakan diambil dari 3 sumber gas alam yaitu dari offshore Arco dan L. Parigi dilepas pantai Cilamaya, dan Mundu di Indramayu. Sebelum digunakan untuk membuat gas sintesis, gas alam ini harus mengalami proses pemurnian lebih dulu yaitu : 



Pemisahan Fraksi Berat Tetes-tetes cairan seperti hidrokarbon fraksi berat dapat mengganggu jalannya proses, maka perlu dihilangkan. Gas alam yang akan masuk pabrik mula-mula dimasukkan ke Knock out Drum pada tekanan 14-16 Kg/cm2 agar partikel halus dan tetes cairan terpisah. Cairan dan partikel halus ini dikeluarkan melalui bagian bawah drum kemudian dikirim ke burning pit untuk dibakar. Gas alam yang keluar melalui bagian atas drum dibagi menjadi dua, sebagian digunakan sebagai bahan bakar dn sebagian mengalami pemurnian lebih lanjut di Mercury Guard Chamber.







Penghilangan Mercury dan Penekan Gas Alam Penghilangan mercury yang meracuni katalisator di alat proses berikutnya dapat dikurangi dengan reaksi penyerapan sulfur sebagai berikut :



Hg + S



HgS



Reaksi diatas dilakukan di dalam Mercury Guard Chamber dengan tekanan operasi 14-16 Kg/cm2, temperatur 30-40oC. Sulfur yang digunakan untuk mengikat Hg diimpregnasikan pada karbon aktif. Tekanan gas alam yang keluar masih belum cukup tinggi agar gas



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



8



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



dapat mengalir ke alat berikutnya, maka gas ditekan dalam Feed Gas Compressor sehingga tekanannya mencapai 41-44 Kg/cm2, temperatur 140-150oC. 



Desulfurisasi Belerang merupakan racun bagi katalis di Primary Reformer dan Secondary Reformer. Penghilangan belerang dilakukan dua tahap, yaitu di Cobalt-Moly Hydrotreater dan di Zinc Oxyde Guard Chamber. Di Cobalt-Moly Hydrotreater, senyawa belerang direaksikan dengan gas hidrogen menjadi H2S seperti reaksi berikut ini : RSH + H2



RH + H2S



RSR + H2



RH + RH + H2S



Hidrogen sebagai reaktan diperoleh dari recycle gas sintesis, yang dimasukan ke Cobalt-Moly Hydrotreater bersama-sama dengan gas alam yang telah dipanaskan di Feet Preheat Coil Primary Refomer. Gas alam perlu dipanaskan karena reaksi diatas dapat berjalan



baik



bila



suhunya



sekitar



400oC.



Cobalt-Moly



Hydrotreater terdiri dari dua buah Packed Bed berisi Catalyst Cobalt-Molybdenum sebanyak 28,3 m3. Kadar CO2 yang masuk tidak boleh melebihi 5% karena dapat menyebabkan reaksi eksotermis sebagai berikut : CO2 + H2



CO + H2O + Q



CO + 3 H2



CH4 + H2O + Q



Panas yang timbul dari reaksi tersebut dapat menaikan suhu katalis dan menyebabkan katalis rusak. Suhu gas keluar sekitar 390-405oC dan tekanan 35-43 Kg/cm2. Gas ini lalu dimasukan ke Zinc Oxyde Guard Chamber yang berisi katalis ZnO sebanyak 28,3 m3. Disini terjadi reaksi antara H2S dan ZnO sebagai berikut :



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



9



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



H2S + ZnO



ZnS + H2O



Suhu gas keluar sekitar 390-405oC dan tekanan 35-43 Kg/cm2 diumpankan ke Mixfeed Primary Reformer. 2. Proses Steam Reforming Reaksi yang terjadi di Primary Reformer adalah reaksi pembentukan hidrogen dari senyawa hidrokarbon dan steam. Gas alam yang keluar dari Zinc Oxyde Guard Chamber dicampur dengan steam dan dipanaskan dalam Mixfeed Preheat Coil di seksi Konveksi Primary Reformer. Gas yang keluar diharapkan mempunyai suhu sekitar 480490 oC dengan tekanan 35-43 Kg/cm2 dan siap dimasukan ke tube-tube katalis di seksi radiant. Di Primary Reformer ini terdapat sembilan baris tube katalis yang masing-masing terdiri dari 42 tube. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : CH4 + H2O



CO + 3 H2 - 49,3 kkal/mol



CO + H2O



CO2 + H2 + 9,8 kkal/mol



Reaksi keseluruhan adalah endotermis. Panas yang dibutuhkan disuplai oleh panas pembakaran gas alam di luar tube. Reaksi pembakaran tersebut dapat dituliskan sebagai berikut : CH4 + 2 O2



CO2 + H2O + 191,7 kkal/mol



Gas alam dan steam yang akan masuk ke Primary Reformer diatur supaya perbandingan mol H2O (steam) : Carbon = (3,3 : 1) sampai (3,7 : 1) karena jika steam kurang akan terjadi reaksi samping sebagai berikut : CH4



C + 2 H2



2 CO



C + CO2



Karbon yang terbentuk dapat melapisi permukaan katalis sehingga keaktifannya berkurang, selain itu juga mengganggu perpindahan panas pada tube. Gas yang bereaksi dalam tube akan keluar melalui bagian bawah tube dan disatukan dalam sebuah pipa



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



10



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



besar untuk masing-masing baris yang disebut Bottom header dan Riser. Dari Riser gas dikirim ke Secondary Reformer melalui suatu pipa yang besar yang disebut Transfer Line. Suhu gas keluar sekitar 780820oC dengan tekanan 32-35 Kg/cm2. Sedangkan suhu gas hasil pembakaran yang masih tinggi diisap oleh Induced Fan melalui seksi konveksi. Dari seksi konveksi, flue gas ini dibuang ke udara melalui cerobong (stack). Suhu gas buang ini sekitar 140-170oC. Tugas Secondary Reformer adalah melanjutkan reaksi reforming. Reaksi yang terjadi sama dengan reaksi di Primary Reformer, tetapi panas yang diperlukan diperoleh dari pembakaran langsung dengan udara di dalam reaktor gas dan campuran udara steam masuk ke Secondary Reformer secara terpisah dari bagian atas. Secondary Reformer terbagi atas 2 bagian yaitu bagian atas yang disebut Mixing Zone atau Combustion Zone, dan bagian bawah yang disebut Reaction Zone. Reaction Zone berupa packed bed yang terdiri dari 3 buah bed katalis nikel oxyde yang berbeda-beda komposisinya. Gas dan udara dicampur dalam mixing zone, dimana terjadi reaksi pembakaran sebagai berikut : CH4 + 2 O2



CO2 + 2 H2O + 191,7 kkal/mol



2 H2 + O2



2 H2O + 57,8 kkal/mol



Panas pembakaran ini digunakan untuk reaksi reforming di bed katalis. Suhu di bed pertama sekitar 1000-1200oC dan tekanannya 3132 Kg/cm2. Kadar CH4 dalam gas yang keluar dari Secondary Reformer ini tinggal 0,2-0,5%. Udara yang masuk ke Secondary Reformer berfungsi juga sebagai pensuplai N2, maka perbandingan mol udara dan gas alam harus diatur agar gas H2 dan N2 yang keluar mempunyai perbandingan mol yang cocok sebagai umpan Ammonia Converter yaitu 3:1. Gas panas yang keluar dari Secondary Reformer dengan temperatur 930-950oC dimanfaatkan untuk memproduksi steam bertekanan tinggi (109 Kg/cm2) di Waste Heat Boiler sehingga suhu



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



11



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



gas turun menjadi 365-380oC. Temperatur ini adalah temperatur yang sesuai untuk reaksi di High Temperatur Shift Conversion. 3. Proses Shift Conversion Untuk memproduksi urea, diperlukan bahan baku NH3 dan gas CO2, karena itu gas CO yang ada perlu diubah menjadi CO2. Tugas untuk mengkonversi CO menjadi CO2 dilakukan oleh Shift Converter. Reaksi yang terjadi sebagai berikut :



CO + H2O



CO2 + H2 + 9,8 kkal/mol



Reaksi ini eksotermis sehingga reaksi ke kanan yang mengkonversi CO menjadi CO2 akan bertambah konversinya bila temperatur diturunkan. Tetapi kecepatan molekul-molekul yang bertumbukan untuk bereaksi akan berkurang. Untuk mengatasi hal tersebut Shift Converter dibagi menjadi dua bagian yaitu: bagian atas yang disebut High Temperature Shift Converter (HTS) dan bagian bawah yang disebut Low Temperatur Shift Converter (LTS). HTS berfungsi untuk mempercepat reaksi dengan bantuan katalis (Fe-Cr). Gas yang keluar pada HTS temperaturnya 425440oC dan tekanan 29-32 Kg/cm2. LTS berfungsi untuk memperbesar konversi CO. Katalis yang digunakan berupa katalis Cuprum (Cu). Gas yang keluar dari LTS mempunyai temperatur 215-240oC dan tekanan 27-30 Kg/cm2. Gas ini selanjutnya dikirim ke unit penyerapan CO2. 4. Proses CO2 Removal Unit ini bertugas untuk mempersiapkan bahan baku Ammonia Converter, yang berupa gas N2 dan H2 sehingga gas-gas lain yang ada harus dipisahkan lebih dahulu. Gas yang keluar dari LTS dimasukan ke CO2 Absorber melalui sparger di bagian bawah menara. CO2 Absorber ini tersusun dari empat buah bed berisi tumpukan slotted ring. Larutan penyerap yang digunakan adalah larutan low heat benfield yang terdiri dari :



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



12



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG 



Kalium Karbonat (K2CO3) yang berfungsi sebagai penyerap atau absorbent dan desorbent CO2 dengan kadar 24-30% berat







Dietanol Amin (DEA) yang berfungsi untuk membantu absorbsi dan desorbsi CO2 dan menurunkan tekanan







Kalium Vanadat (KVO3) sebanyak (0,9-1,3)% berat, sebagai V5+ yang dapat melapisi permukaan menara absorber dan menjadi corrosion inhibitor







Ucon sebanyak 1-2 ppm sebagai anti foam Larutan benfield yang digunakan ada dua aliran, yaitu larutan



lean benfield yang masuk dari puncak menara dan larutan semi lean benfield yang masuk dari bagian tengah menara. Larutan lean benfield adalah larutan yang sama sekali tidak mengandung CO2. Larutan ini berasal dari dasar Stripper dan didinginkan lebih dulu dalam Cooler. Larutan semi lean benfield adalah larutan yang masih mengandung CO2. Larutan ini berasal dari bagian tengah Stripper. Pada absorbsi CO2, mula-mula gas CO2 bereaksi dengan H2O membentuk asam karbonat. Asam karbonat kemudian bereaksi lagi dengan ion karbonat dari K2CO3 membentuk ion bikarbonat. Reaksi absorbsi ini adalah reaksi eksotermis. Reaksi kimia yang terjadi dapat ditulis sebagai berikut: CO2 + H2O



H2CO3



H2CO3 + CO2



2HCO3



2HCO3 + K2CO3



CO2 + 2KHCO3



CO2 + H2O + K2CO3



2KHCO3



Larutan semi lean benfield akan menyerap sebagian besar dari CO2 yang ada, kemudian sisa CO2 dalam gas akan diserap oleh larutan lean benfield. Temperatur dalam Absorber adalah 70-130oC dan tekanan 2325 Kg/cm2.



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



13



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



Larutan yang telah banyak mengandung CO2 (larutan Rich Benfiled) keluar dari dasar CO2 Absorber pada temperatur 120-130oC dan mengalir melalui turbin Hydraulic menuju ke bagian atas Stripper. Gas yang keluar dari bagian atas Absorber diharapkan kadar CO2-nya dibawah 0,1% volume dengan temperatur gas 70-76oC. Kondisi operasi di Stripper adalah temperatur 100-135oC dan tekanan 0,5-0,7 Kg/cm2. Untuk men-stripping CO2 digunakan proses gas outlet LTS steam bertekanan rendah, dengan dorongan steam ke atas diharapkan gas CO2 dalam larutan rich benfield akan terlepas. Reaksi yang terjadi merupakan kebalikan reaksi absorber yaitu : 2 KHCO3



K2CO3 + CO2 + H2O



Larutan lean benfiled yang keluar dari dasar Stripper dialirkan ke puncak Absorber, sedangkan gas CO2 keluar dari puncak menara Stripper. Uap air yang terkandung dalam gas ini cukup tinggi, yaitu sekitar 45% sehingga sebelum masuk ke pabrik urea perlu dikurangi dulu kadar airnya dalam gas CO2. Untuk mengurangi kadar airnya gas dimasukkan ke CO2 Overhead Condenser untuk didinginkan, kemudian masuk ke Stripper Reflux Drum untuk dipisahkan kondensatnya. 5. Proses Methanasi Gas yang keluar dari Absorber yang masih mengandung CO dan CO2 sisa yang merupakan racun katalis di Ammonia Converter, karena itu perlu diubah menjadi CH4 dalam alat Methanator. Methanator berisi nikel oksida. Gas yang masuk Methanator dibatasi kadar CO dan CO2-nya, yaitu maksimum 0,1% untuk CO2 dan 0,3% untuk CO, karena secara teoritis 1% CO2 mampu menaikan suhu sebesar 72oC sedangkan reaksi pembentukan metana adalah reaksi eksotermis. Kondisi operasi di Methanator adalah suhu 270-350oC dan tekanan 2326 Kg/cm2. Reaksi yang terjadi merupakan kebalikan reaksi di Primary Reformer yang dapat dituliskan sebagai berikut :



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



14



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



CO + 3 H2



CH4 + H2O + 49,3 kkal/mol



CO2 + 4 H2



CH4 + 2 H20 + 39,5 kkal/mol



Reaksi pembentukan CH4 ini adalah reaksi yang sangat eksotermis. Batas temperatur yang di ijinkan adalah 399oC agar katalis tidak mengalami kerusakan. Gas yang keluar Methanator diharapkan mempunyai kadar CO dan CO2 maksimum 10 ppm. 6. Proses Synthesis Ammonia Gas yang dikeluarkan dari Methanator memiliki tekanan 23-26 Kg/cm2 dan suhu 290-350oC. Tekanan ini belum cukup tinggi untuk reaksi di Ammonia Converter. Menurut desain kondisi operasi pada suhu 430-500oC dan tekanan 140-150 Kg/cm2, karena itu gas dinaikkan dulu tekanannya dalam Synthesis Gas and Recycle Compressor yang terdiri dari Low Pressure Case (LP) dan High Pressure Case (HP) Compressor. Keluar dari LP Case Compressor, tekanan gas synthesis mencapai 67 Kg/cm2 dengan suhu 177oC. Sebelum ditekan dalam HP Case Compressor, gas ini didinginkan. Kondensat yang terbentuk dipisahkan dalam Syngas Compressor First Stage Separator. Gas yang keluar suhunya kira-kira 8oC. Gas kering dari Separator dimasukan ke HP Case Compressor bersama-sama dengan recycle gas dari Ammonia Converter dan keluar dengan tekanan 140-152 Kg/cm2 dan suhu 68oC. Gas masuk Ammonia Converter pada dua tempat yaitu di bagian atas dan bagian bawah. Ammonia Converter terdiri dari empat buah bed katalis promoted iron dan dindingnya dibuat rangkap dengan ruang antara (anulus). Gas umpan yang melalui bawah mengalir dari bagian bawah anulus menuju kepuncak Converter dan masuk kedalam bed katalis melalui Shell Exchanger yang selanjutnya gas ini mengalir dalam tiap-tiap bed, sedangkan bagian atas Converter digunakan untuk keperluan quenching sebelum gas masuk ke bed bawahnya. Gas ini dibagi menjadi tiga aliran yaitu, untuk quench bed kedua, ketiga dan keempat. Gas umpan yang mengalir dalam anulus juga mengambil



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



15



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



panas reaksi sehingga suhunya naik dan sewaktu sampai di Shell Exchanger suhu tersebut sudah sesuai untuk reaksi, yaitu sekitar 335oC. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut: N2 + 3H2



2 NH3



Konversi yang dicapai saat kesetimbangan adalah 14,7%. Dengan adanya quenching yang berulang diharapkan suhu dapat dikontrol sesuai dengan yang diinginkan sehingga konversi dapat optimal. Gas hasil reaksi keluar dari bed keempat melalui pipa ditengah Converter dan naik ke puncak Converter. Suhu gas ini sekitar 481oC, dan digunakan untuk membangkitkan steam. Untuk mengurangi kadar inert yang berupa CH4 dan Ar, sebagian gas umpan di purge sebelum di recycle melalui HP Case Compressor. 7. Proses Pemurnian dan Refrigerasi Ammonia Adanya produk ammonia dalam aliran gas purge akan mempengaruhi kesetimbangan reaksi sehingga konversi ammonia akan berkurang, karena itu ammonia yang ada perlu dipisahkan dari aliran gas recycle yang menuju Converter. Mula-mula gas didinginkan dengan cooling water, kemudian dibagi menjadi dua aliran paralel. Aliran pertama didinginkan di Chiller 117-C dan 118-C, sedangkan aliran kedua didinginkan di 120-C dengan refrigeran ammonia. Kedua aliran bergabung menuju Chiller 119-C, suhu gas keluar sudah mencapai -23oC dan tekanannya 145 Kg/cm2. Selanjutnya gas ammonia dan ammonia cair dimasukan ke Ammonia Separator 106-F selanjutnya di let down ke 107-F yang masih mengandung sejumlah gas N2, H2, Ar, dan CH4, karena itu perlu dipisahkan dengan cara flashing dalam 3 buah Flash Drum yaitu 110F (tekanan 6,0-6,7 Kg/cm2), 111-F (tekanan 1,9-2,1 Kg/cm2), dan 112F (tekanan 0,02-0,05 Kg/cm2). Uap yang terbentuk dikompresikan di Ammonia Refrigerant Compressor. Uap ammonia dari LP Case



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



16



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



Compressor 105-J, Flash Drum 111-F dan Flash Drum 110-F diumpankan ke HP Case Compressor 105-J. Ammonia yang tertampung dalam Flash Drum 110-F dan 111-F digunakan sebagai pendingin dan keluarannya ditampung dalam Flash Drum 112-F. Dari 112-F sebagian dikirim sebagai produk dingin ke Ammonia Storage. Keluaran dari HP Case Compressor, gas sudah bertekanan 19 Kg/cm2. Gas selanjutnya didinginkan dan dipisahkan di Refrigerant Receiver 109-F, dan ammonia yang terbentuk ditampung untuk dikirim ke pabrik urea. 8. Proses Hydrogen Recovery Gas purge merupakan gas buang yang dikeluarkan dari daur sintesa ammonia yang sebagian besar mengandung gas hidrogen. Oleh karena itu diusahakan agar gas ini dapat dipungut dan dimanfaatkan kembali. PGRU bertugas untuk memisahkan gas hidrogen dari gas-gas lain untuk dimanfaatkan kembali didaur sintesis ammonia. Keuntungan yang diperoleh dengan menggunakan unit ini adalah: 



Naiknya produksi ammonia dengan tambahan sekitar 50-60 ton/hari







Penurunan tingkat penggunaan energi per ton produksi ammonia sebesar 0,3 MmKkal







Diperoleh hidrogen murni sebagai bahan pembuatan asam nitrat dan ammonium nitrat







Dapat memproduksi larutan ammonia dengan konsentrasi 20-30%. (Instruksi Kerja Proses Pembuatan Ammonia)



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



17



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



b. Pupuk Urea Proses pembuatan Urea di PT. Pupuk Kujang menggunakan Proses Mitsui Toatsu Total Recycle C Improved dengan kapasitas produksi Urea Prill berdasarkan desain sebesar 1.725 Ton/hari. Untuk membuat Urea Prill dibutuhkan bahan baku berupa larutan Ammonia (NH3) dan gas Karbon dioksida (CO2) secara terus menerus selama 24 Jam setiap hari. Proses Pabrik Urea dapat dikelompokkan menjadi beberapa unit yaitu : 1. Proses Unit Sintesa Sintesa Urea terjadi didalam suatu bejana bertekanan tinggi yang disebut Reaktor Sintesa Urea. Pada seksi ini terjadi reaksi eksotermis yang tinggi dari Ammonia (NH3) dan Karbon dioksida (CO2) untuk membentuk Amonium karbamat (NH2COONH4) dan diikuti sedikit reaksi dehidrasi endotermis dari Amonium karbamat (NH2COONH4) menjadi Urea (NH2CONH2). Konversi amonium karbamat menjadi urea hanya berlangsung dalam fasa cair sehingga diperlukan tekanan tinggi. Temperatur dan tekanan yang tinggi akan menambah konversi pembentukan urea. Reaktor Sintesa Urea beroperasi pada tekanan 185-200 Kg/cm2 dan suhu 190-205oC. Waktu tinggal didalam Reaktor Sintesa Urea sekitar 25 menit. Reaksi yang terjadi dalam reaktor adalah sebagi berikut : 2 NH3 + CO2



NH2COONH4



+38 kkal/mol



NH2COONH4



NH2CONH2 + H2O



-7,7 kkal/mol



Uraian proses sintesa pembuatan urea adalah mula-mula Karbon dioksida dikirim dari Pabrik Ammonia dengan tekanan 0,6 Kg/cm2 melalui perpipaan. Air pada gas CO2 dipisahkan pada Suction Separator CO2 Booster Kompresor. Gas ditekan hingga 21-30 Kg/cm2 dan kemudian dikompresikan lagi hingga tekanan 195-255 Kg/cm2 oleh CO2 Kompresor dan dimasukkan kebagian bawah dari Reaktor Sintesa Urea. Ammonia cair dipompakan oleh Pompa Booster Ammonia dan kemudian dipompakan oleh Pompa Pengumpan



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



18



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



Ammonia dan diumpankan kebagian dasar dari reaktor melalui Pemanas Ammonia 1 dan 2. Hasil reaksi keluar Reaktor Sintesa Urea terdiri dari urea, air, amonium karbamat dan kelebihan ammonia yang semuanya dalam fasa cair. Produk-produk tersebut masuk ke dalam High Pressure Decomposer pada seksi pemurnian yang beroperasi pada tekanan 1518 Kg/cm2. Panas sensibel dari cairan tersebut digunakan untuk menguapkan kelebihan ammonia menjadi gas dan untuk menguraikan sebagian amonium karbamat menjadi ammonia dan karbon dioksida kembali. 2. Proses Unit Purifikasi Produk dari reaksi sintesa terdiri dari urea, air, amonium karbamat dan kelebihan ammonia. Proses selanjutnya diperlukan untuk memisahkan urea dari produk reaksi tersebut. Secara umum prosesnya berlangsung adalah amonium karbamat, kelebihan ammonia dan air dipisahkan dengan memanaskannya dan menurunkan tekanan sehingga amonium karbamat akan terurai ataur terdekomposisi kembali menjadi gas ammonia dan karbon dioksida dengan reaksi sebagai berikut : NH2COONH4



CO2 + 2 NH3



Selama reaksi dekomposisi, terjadi reaksi hidrolisa urea yang juga harus diperhatikan. Reaksinya adalah sebagai berikut : NH2CONH2 + H20



CO2 + 2 NH3



Reaksi hidrolisa ini akan mengurangi produk urea, sehingga kondisi operasi benar-benar diperhatikan. Faktor lain yang juga harus diperhatikan adalah pembentukan biuret dalam proses dekomposisi. Reaksi samping yang tak diinginkan yaitu urea menjadi ammonia dan biuret seperti berikut : 2NH2CONH2



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



NH2CONHCONH2 + NH3



19



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



Campuran dari Reaktor Sintesa Urea mengalir ke seksi pemurnian, dimana semua kelebihan ammonia dan amonium karbamat dipisahkan sebagai gas di dalam High Pressure Decomposer, Low Pressure Decomposer, dan Gas Separator. Gas-gas yang keluar pada bagian atas masing-masing dekomposer dikondensasikan dan diserap di dalam Absorber yang sesuai pada Seksi Recovery. Larutan Urea yang telah berkonsentrasi 70-75% dikirim ke Unit Kristalisasi. 3. Proses Unit Recovery Perbedaan dasar berbagai proses urea, tergantung pada metoda penanganan gas-gas ammonia dan karbon dioksida yang tidak bereaksi dari dekomposisi amonium karbamat. Gas-gas campuran ammonia, karbon dioksida, dan air dari dekomposer diserap oleh air dan larutan induk urea pada Absorber yang sesuai dan dikembalikan ke Reaktor Sintesa Urea. Kelebihan ammonia dimurnikan di dalam High Pressure Absorber dan secara terpisah dikembalikan ke Reaktor melalui Ammonia Condensor, Tangki



Penampung



Ammonia, Pompa



Pengumpan Ammonia Cair, dan Ammonia Preheater. Gas-gas yang berasal dari Gas Separator dikirim ke Off Gas Condensor dan menjadi dingin sampai 61oC, kemudian gas-gas tersebut masuk kebagian dasar dari Off Gas Absorber yang selanjutnya akan diserap oleh larutan yang berasal dari Off Gas Absorber Tank. Di dalam Off Gas Condensor sebagian gas-gas itu dikondensasikan dan dikumpulkan dalam Off Gas Absorber Tank yang kemudian dikirim ke puncak dari Off Gas Absorber (OGA) setelah didinginkan pada temperatur 45-65oC. Larutan dari Off Gas Absorber dipompakan ke bagian atas Low Pressure Absorber yang berfungsi untuk menyerap gas yang ke packed bed



Absorber.



Gas-gas



dari



Low



Pressure



Decomposer



dikondensasikan dan diserap di Low Pressure Absorber dengan cara menggelembungkan melalui pipa distribusi bagian bawah permukaan cairan. Temperatur dijaga pada 35-45oC dan tekanan sekitar 2,2 Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



20



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



Kg/cm2. Larutan dari Low Pressure Absorber dipompakan ke High Pressure Absorber. Di dalam High Pressure Absorber (HPA) semua CO2 dari High Pressure Decomposer (HPD) diserap oleh larutan dari Low Pressure Absorber (LPA) dan larutan Aq. Ammonia dari Ammonia Recovery Absorber. Proses absorpsi ini pertama gas yang berasal dari HPD digelembungkan dengan pipa sparger ke High Pressure Absorber Cooler (HPAC) dimana CO2 yang diserap sekitar 65%. Kemudia gas-gas tersebut masuk kedalam bagian dasar HPA dimana CO2 sekita 35% diserap oleh campuran larutan dari LPA dan cairan ammonia. Gas Ammonia dari HPA mengalir ke kondensor ammonia untuk dikondensasikan dan setelah keluar dari kondensor ammonia mengalir ke Ammonia Recovery Absorber. 4. Proses Unit Kristalisasi dan Prilling Larutan Urea dari seksi pemurnian dikristalkan secara vakum dan urea kristal dipisahkan oleh Centrifuge. Kristalisasi secara vakum sering digunakan untuk menghemat kebutuhan panas kristalisasi dan untuk menguapkan air pada temperatur rendah. Kristal yang terbentuk setelah dipisahkan oleh Centrifuge kemudian dikeringkan dengan udara panas sampai kelembabannya lebih kecil dari 0,3%. Untuk menjaga kandungan biuret sekitar 0,1% pada kristal urea, sejumlah cairan yang hampir mengandung biuret dikembalikan ke seksi recovery sebagai cairan penyerap CO2 dan NH3. Kristal urea kering dikirim ke bagian atas menara pembutir (Prilling Tower) melalui Fluidizing Dryer dan Pneumatic Duct. Kemudian kristal dilelehkan di Melter oleh steam. Lelehan urea kemudian mengalir melalui distributor dan dibentuk menjadi tetesan dan akan mengeras pada permukaan butiran oleh udara pendingin di Menara Pembutir. Urea Prill dari bagian bawah Menara Pembutir diayak untuk memisahkan ukuran yang tidak sesuai, kemudian dikirim ke Bagian Pengantongan. (Technical Documentation) Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



21



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



BAB II UNIT UTILITAS Unit utilitas adalah unit yang menyediakan bahan baku dan bahan penunjang untuk kebutuhan operasi seluruh pabrik pupuk kujang 1A. Diantaranya adalah air minum, air bersih, air pendingin, air proses, steam, tenaga listrik, gas nitrogen, pengolahan limbah cair, udara instrumen dan udara pabrik. Kebutuhan tersebut dihasilkan oleh unit-unit: 1.



Unit Water Intake



2.



Unit Pengolahan Air



3.



Unit Pembangkit Uap



4.



Unit Pembangkit Listrik



5.



Unit Pengolahan Air Pendingin



6.



Unit Udara Instrumen dan Udara Pabrik



7.



Unit Pengolahan Air Limbah



2.1 Unit Water Intake Sumber air baku (raw water) pabrik PT. Pupuk Kujang ada 3 lokasi: 1. Water Intake Cikao (Jatiluhur) Cikao adalah station pompa yang berada di desa Cikao (Jatiluhur). Water Intake Cikao merupakan water intake yang utama dan disediakan 2 buah pompa ( MP A & B ) dengan kapasitas masing-masing 1100 m3/Jam dengan power PLN. Dilengkapi dengan 1 buah Generator 2008-JC sebagai pengganti apabila power PLN tidak ada dengan kapasitas 750 KW, dengan tangki solar kapasitas 10.000 liter. Kebutuhan air untuk Kujang IA sebesar 900 m3/Jam sedang untuk Kujang IB sebesar 850 m3/Jam. 2. Water Intake Parungkadali Parungkadali adalah station pompa yang berada di desa Parungkadali dan mempunyai 4 buah pompa utama yaitu MP I, MP II, MP III, dan MP IV (MP 3001 JA / JB / JC / JD) dengan kapasitas masing-masing 5500 gpm dan penggerak motor dengan daya 500 Hp/2300 V. Water Intake



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



22



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



Parungkadali dilengkapi dengan tenaga listrik cadangan dari 2 genset dengan kapasitas masing-masing 750 KW/440 V. 3. Water Intake Kolam Emergency (kolam 8) Kolam 8 adalah kolam cadangan yang sumber airnya dari air hujan / mata air yang ditampung dikolam, dan make up dari air baku parung kadali. Air ini digunakan bila air baku dari Parungkadali tidak dapat mensuplai. Kolam 8 dilengkapi dengan 2 buah pompa 3003 J / JA , dengan kapasitas pompa 450 m3/Jam.



2.2 Unit Pengolahan Air Unit Pengolahan terbagi menjadi 2 unit utama, yaitu: 1. Pretreatment Unit ini mengolah air baku menjadi air bersih dengan proses koagulasi, flokulasi, sedimentasi, dan filtrasi sehingga menghasilkan air bersih yang mempunyai pH 7,0 – 7,5 dan kekeruhan maksimal 2,0 NTU. Penggunan air bersih untuk : 



Air Proses







Air Pendingin







Air Umpan Ketel







Air Pemadam Kebakaran (hydrant)







Air minum untuk pabrik dan perumahan Pada unit ini mengolah raw water (air baku) menjadi air bersih yang



siap digunakan untuk proses selanjutnya dan kebutuhan air minum. Air baku pertama diumpankan ke Premix Tank dengan laju alir antara 750-800 m3, aliran air diatur melalui LCV-2100 dan di injeksikan bahan kimia : a. Alum sulfat (Al2SO4)3 sebagai koagulan untuk mengikat kotoran menjadi flok-flok kecil. b. Klorin (Cl2) sebagai bahan desinfektan untuk membunuh bakteri dan memecahkan zat-zat organik yang berbentuk koloid yang susah diikat oleh alum sulfat.



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



23



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



Premix Tank ini dilengkapi dengan agitator yang berfungsi sebagai pengaduk air baku dengan bahan kimia agar dapat merata/homogen. Coagulant aid dinjeksikan pada aliran outlet Premix Tank. Coagulant aid berfungsi untuk mengikat flok–flok kecil yang tidak terendapkan menjadi flok besar sehingga mudah mengendap. Batasan operasi: pH



: 6,5 - 7,7



Kekeruhan



: 5 – 200 NTU



Dosis yang digunakan: Alum sulfat



: 40 - 46 ppm



Klorin



: 0.8 - 1.0 ppm



Coagulant aid (polimer)



: 0,5 - 0,6 ppm



Proses selanjutnya adalah air masuk ke Clarifier, kemudian distribusikan dibawah cone secara merata, diaduk dengan agitator supaya terjadi koagulasi untuk menghilangkan kestabilan partikel koloid dengan cara menetralkan muatan elektrisnya dengan putaran ± 5 mpr (menit per rotasi), agar partikel-partikel yang sudah distabilisasikan menjadi suatu flok yang teraglomerasi dan terjadi proses sedimentasi dimana partikelpartikel yang telah teraglomerasi menjadi flok yang lebih besar dan semakin berat maka akan mengendap di luar cone, yang nantinya secara periodik dibuang/di blow down setiap 100.000 liter air yang masuk. Air yang bersih akan mengalir melalui lubang-lubang overflow dan masuk ke penampungan kemudian mengalir ke Clear well. Air yang dihasilkan diharapkan memilik pH 6,3 - 6,8 dan turbidity < 5. Selanjutnya air diumpankan ke Sand Filter. Di Sand Filter ini air yang keluar dari Clear Well yang kemungkinan masih mengandung partikel–partikel kotoran halus disaring dan kemudian ditampung ke dalam tiga tangki, yaitu: 1. Filter Water Storage (FWS), berfungsi untuk menampung air yang digunakan untuk keperluan make up air pendingin, air hydrant dan umpan unit demineralisasi.



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



24



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



2. Potable Water, berfungsi menampung air yang digunakan untuk keperluan sehari-hari di pabrik dan di perumahan. 3. Tangki anak perusahaan, berfungsi untuk menampung air yang digunakan untuk keperluan sehari-hari anak perusahaan.



Gambar 2.1. Process Water Pretreatment 2. Demineralisasi Unit demineralisasi adalah unit yang memproses air dari FWS (Filter Water Storage) menjadi air bebas mineral (demineralized water) untuk air proses. Air dari Filtered Water Storage Tank belum memenuhi syarat untuk dijadikan sebagai air umpan ketel. Untuk itu harus dilakukan pengolahan dalam unit demineralisasi agar diperoleh air yang memenuhi syarat-syarat sebagai air umpan ketel. Unit demineralisasi terdiri dari Carbon Filter, Cation Exchanger, Anion Exchanger, dan Mix Bed Exchanger. Air yang sudah diproses dari unit demineralisasi selanjutnya disimpan di tangki demin.



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



25



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



2.3 Unit Pembangkit Uap Unit pembangkit uap berfungsi untuk menghasilkan steam yang dibutuhkan oleh pabrik. Air yang digunakan untuk dijadikan steam harus memenuhi beberapa syarat tertentu agar Boiler tidak cepat rusak. Air yang dihasilkan dari demineralisasi masih mengandung gas-gas terlarut seperti O2 dan CO2. Gas-gas tersebut dihilangkan dari air karena dapat menimbulkan korosi.



Gambar 2.2. Deaerator Penghilangan gas-gas tersebut dilakukan dengan cara stripping menggunakan uap bertekanan rendah (0,6 Kg/cm2) dan suhu sekitar 150oC pada alat yang disebut Deaerator. Pada alat ini diinjeksikan bahan-bahan kimia seperti : a. Larutan ammonia untuk menaikkan pH Air yang keluar dari Deaerator diharapkan memiliki pH kisaran 8,69,5 dan temperatur sekitar 112,50C. pH ini diatur sedemikian rupa sehingga korosi pada bahan kontruksi besi dapat dihambat. b. Hidrazin untuk mengikat O2 N2H4 + O2 N2 + 2H2O Nitrogen sebagai hasil reaksi bersama-sama dengan gas alir dihilangkan melalui stripping dengan uap bertekanan rendah.



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



26



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



c. Fosfat sebagai pencegah terbentuknya kerak yang keras Na2PO4.12H2O untuk mengatur kesadahan air dengan cara mengendapkan semua kesadahan sebagai fosfat, kemudian endapan dikeluarkan melalui blowdown (pembuangan dari bawah). Air yang keluar dari Deaerator diharapkan mempunyai pH 8,6-9,5 dengan suhu sekitar 112,5 0C dan kadar oksigen yang ada bisa turun hingga kurang dari 0,0007 ppm sehingga siap dipakai sebagai air umpan ketel. Kebutuhan uap di PT Pupuk Kujang dipenuhi oleh Unit Utilitas dan Unit Ammonia. Dari Unit Utilitas dihasilkan uap bertekanan menengah (42-43 Kg/cm2) dan uap bertekanan rendah (3,4-3,5 Kg/cm2). Sedangkan Unit Ammonia menghasilkan uap dengan tekanan tinggi (102 Kg/cm2). Unit ini terdiri dari tiga buah Boiler, yaitu: a. Waste Heat Boiler, yang dapat memenuhi 45% dari keperluan steam. Kapasitas Boiler ini 70 ton/Jam dan beroperasi pada suhu 3970C dan tekanan 42,3 Kg/cm2. Media pemanas yang digunakan adalah sensibel dari exhaust gas turbin Hitachi, dan dipanaskan lagi oleh panas pembakaran gas alam.



Gambar 2.3. Waste Heat Boiler



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



27



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



b. Package Boiler sebanyak dua buah, yang memenuhi 55% dari kebutuhan steam, dengan kapasitas 75 ton/Jam. Kondisi operasinya adalah suhu 3990C dan tekanan 42,2 Kg/cm2. Panas diperoleh dari panas pembakaran alam.



Gambar 2.4. Package Boiler



2.4 Unit Pembangkit Listrik Sumber listrik yang tersedia di pabrik PT. Pupuk Kujang ada empat, tiga berasal dari pabrik utilitas sendiri, sedangkan yang satu berasal dari PLN. Sumber pembangkit listrik tersebut adalah : a. Gas Turbin Generator Hitachi yang mampu menghasilkan listrik 13,6-13,8 KV dengan daya 14,84 MW. Generator ini merupakan sumber listrik utama dan pada kondisi normal akan mengkonsumsi gas alam sebanyak 3.700 Nm3/ Jam. b. Stand by Generator sebanyak dua buah berupa diesel engine yang mampu menghasilkan listrik 480 KV dan daya masing-masing 750 KW. Generator ini banyak digunakan bila kedua sumber listrik di atas mengalami gangguan.



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



28



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



c. Sebuah diesel Emergency Generator dengan kapasitas 375 KW yang akan langsung berfungsi apabila aliran listrik tiba-tiba mati (auto standby opeRasion). Pada operasi normal hanya satu sumber listrik yang dipakai yaitu gas Turbin Generator Hitachi.



Gambar 2.5. Gas Turbin Generator Hitachi



2.5 Unit Pengolahan Air Pendingin Unit Air Pendingin ini mengolah air dari proses pendinginan yang suhunya 46°C menjadi 32°C, untuk dapat digunakan lagi sebagai air proses pendinginan pada Cooler (pertukaran panas) pada peralatan yang membutuhkan pendinginan. Air pendingin untuk keperluan alat- alat penukar panas harus memenuhi beberapa persyaratan, antara lain : a. Tidak korosif b. Tidak menimbulkan kerak c. Tidak mengandung mikroorganisme yang menimbulkan lumut Karakteristik Air Pendingin : 



Kekeruhan < 2 NTU







Mempunyai pH antara 6,8 -7,5







Kadar Cl < 0,5 ppm Untuk mempertahankan kondisi air seperti yang diinginkan, maka ke



dalam air pendingin diinjeksikan bahan–bahan kimia sebagai berikut : Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



29



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



a. Senyawa fosfat, untuk mencegah timbulnya kerak pada pipa exchanger. b. Senyawa klor, untuk membunuh bakteri dan mencegah timbulnya lumut pada menara pendingin. c. Asam sulfat dan kaustik, untuk mengatur pH air pendingin. d. Dispersant, untuk mencegah penggumpalan dan mengendap kotorankotoran yang terdapat pada air pendingin dan mencegah terjadi fouling pada pipa exchanger. Dalam Cooling Tower, air panas dicurahkan dari bagian atas menara ke bawah, sehingga akan terkontakkan dengan udara yang masuk lewat kisi-kisi menara akibat tarikan dari Induce Fan yang ada dibagian puncak menara. Kemudian air yang sudah dingin dengan temperatur sekitar 32C ditampung dalam bak penampung (cold basin) yang ada di bagian bawah menara. Kehilangan air pada unit ini terjadi karena terbawa oleh tetesan udara dan pada saat blown down di Cooling Tower sehingga perlu ditambahkan air make up dengan air yang disediakan oleh Filtered Water Storage. Kebutuhan air pendingin adalah 12.000–14.000 m3/Jam.



Gambar 2.6. Cooling Tower



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



30



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



2.6 Unit Pengolahan Udara Instrumen dan Udara Pabrik Unit pengolahan udara menghasilkan udara tekan untuk keperluan proses pabrik (plant air) seperti flushing, pengadukan bahan kimia, pembakaran di Burning Pit, dan Respirator sedangkan untuk udara instrumen (instrument air) seperti penggerak Control Valve (pneumatic) dan Transmitter. Dalam kondisi normal udara pabrik bersumber dari Air Compressor (A-101 J) dengan tekanan 7-7,6 Kg/cm2 sedangkan pasokan dari Air Compressor 1-GB 5001 digunakan apabila pasokan dari Air Compressor (A-101 J) kurang atau terjadi trouble. Udara pabrik digunakan untuk umpan 1A dryer, plant air pabrik, dan untuk passivasi urea plant. Udara instrument bersumber dari udara pabrik. Udara dimasukkan ke Receiver untuk dibuang kondensat dan kotoran lainnya seperti debu dan oil yang terbawa dalam udara. Keluaran Receiver masuk ke Pre Filter untuk disaring dari kotoran yang masih terbawa di dalam udara. Kemudia udara dari Pre Filter dikeringkan (dew point -400C pada 7,5 Kg/cm2) menggunakan Dryer sebagai media pengering dengan silica gel. Udara instrument yang keluar dari Dryer disaring kembali dengan After Filter untuk menyaring kotoran yang masih lolos dan terbawa di dalam udara sebelum dikirim ke pabrik.



2.7 Unit Pengolahan Air Limbah Limbah cair hasil buangan proses masih mengandung zat- zat yang dapat mencemari lingkungan, karena itu perlu diolah terlebih dahulu sebelum dibuang ke sungai. Limbah cair tersebut adalah : a. Air buangan regenerasi resin Pada regenerasi resin jenuh, digunakan larutan asam sulfat dan kaustik soda, sehingga air sisa masih mengandung asam dan basa. Sebelum dibuang air ini dinetralkan terlebih dahulu dalam kolam netralisasi. Air yang keluar dari kolam diharapkan mempunyai pH sekitar 6,9 – 7,2 dan sudah tidak membahayakan lingkungan.



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



31



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



b. Air buangan sanitasi Air buangan sanitasi yang berasal dari seluruh toilet di pabrik dikumpulkan dan diolah dalam unit sanitasi dengan menggunakan lumpur aktif dan desinfektan Ca-hypoklorit. c. Air bocoran pompa dan kompresor Air yang berasal dari buangan pelumas pada pompa, kompresor dan alat- alat lain masih mengandung minyak. Air berminyak ini diolah dalam alat yang disebut Oily Water Separator yang prinsip kerjanya berdasarkan perbedaan berat jenis air dan minyak. Minyak yang berat jenisnya lebih kecil akan berada di lapisan atas, sedangkan air di lapisan bawah. Air dikeluarkan melalui bagian bawah Separator, sedangkan minyaknya dikirim ke Burning Pit untuk dibakar. d. Air dari Clarifier dan Sand Filter Air buangan dari Clarifier dan Sand Filter perlu diendapkan terlebih dahulu lumpurnya sebelum dibuang ke sungai, karena lumpur dapat mempercepat pendangkalan sungai. Air berlumpur ini dimasukkan ke dalam kolam pengendapan, sehingga lumpur akan mengendap sedangkan airnya dibuang ke sungai. e. Air kondensat yang mengandung senyawa NH3 Air kondensat diolah di dalam alat yang disebut Ammonia Removal. Air masuk melalui puncak menara sedangkan dari bawah menara dialirkan steam bertekanan rendah untuk menstripping ammonia. Gas yang mengandung ammonia dibuang ke udara luar melalui bagian atas menara, sedangkan air yang sudah bebas ammonia dibuang ke Pond Sewer. Semua air buangan yang telah diolah dikumpulkan dalam suatu tempat penampungan yang disebut Equalization Pond, dimana air analisa secara rutin sebelum dibuang ke sungai Cikaranggelam.



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



32



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



BAB III TUGAS KHUSUS 3.1 Unit Demineralisasi Unit demineralisasi adalah unit yang memproses air dari FWS (Filter Water Storage) menjadi air bebas mineral (demineralized water) untuk air proses. Kebutuhan air umpan ketel adalah 220 m3 dalam setiap jam. Air dari Filtered Water Storage Tank belum memenuhi syarat untuk dijadikan sebagai air umpan ketel. Untuk itu harus dilakukan pengolahan dalam demin plant agar diperoleh syarat-syarat sebagai air umpan ketel. Karakteristik air umpan ketel : 



pH antara 9,8 sampai dengan 10,3







Conductivity < 150 mmhos







Kadar SiO2 antar 2-5 ppm







Kadar PO4 antara 15 - 20 ppm







Kadar Fe antar 0,1-2 ppm







Kadar O2 < 0,007 ppm Demineralisasi perlu dilakukan karena Boiler Feed Water (BFW) harus



memenuhi syarat-syarat tertentu. Hal ini dimaksudkan agar : 1. Tidak menimbulkan kerak pada kondisi uap yang dikehendaki maupun pada Tube Heat Exchanger, jika uap digunakan sebagai pemanas. Hal ini akan mengakibatkan turunnya efisiensi operasi, bahkan bisa mengakibatkan tidak beroperasi sama sekali. 2. Bebas dari gas-gas yang mengakibatkan terjadinya korosi terutama gas oksigen dan karbon dioksida. Jadi pengolahan yang harus dilakukan adalah penghilangan mineralmineral yang terkandung di dalam air, seperti Ca2+, K+, Na+, HCO3-, SO42-, Cldan lain-lain, dengan menggunakan resin. Air yang diperoleh adalah air bebas mineral yang akan diproses lebih lanjut menjadi air umpan ketel (BWF).



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



33



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



3.2 Deskripsi Proses Unit Demineralisasi Air dari Filtered Water Storage diumpankan ke Carbon Filter vertikal yang berfungsi untuk menghilangkan gas klorin, warna, bau dan zat-zat organik lainnya. Air yang keluar dari Carbon Filter diharapkan mempunyai pH sekitar 6,8 sampai dengan 7,5. Selanjutnya air tersebut diumpankan ke dalam Cation Exchanger untuk menghilangkan kation-kation mineralnya. Kemungkinan jenis kation yang ditemui adalah Ca2+, Na+, Fe2+, K+, Mg2+, dan Al 3+. Cation Exchanger merupakan suatu silinder baja tegak yang berisi resin R-H, yaitu polimer dengan rantai karbon R yang mengikat ion H. Reaksi yang terjadi: L+x (kation)



+ x R-H



RxL + x H+



(resin)



(resin-kation)



Ion L+x dalam operasi akan diganti oleh ion H+ dari resin R-H sehingga air yang dihasilkan bersifat asam dengan pH sekitar 3,0 sampai 3,9. Regenerasi dilakukan jika resin sudah berkurang keaktifannya (jenuh), biasanya dilakukan pada selang waktu tertentu atau berdasarkan jumlah air yang telah melewati unit ini. Reaksi yang terjadi pada proses regenerasi adalah kebalikan dari reaksi operasi, yaitu : 2 Rx L (resin jenuh)



+



x H2SO4



2x R-H



(asam sulfat)



(resin)



+



L2(SO4)x



Air yang keluar dari Cation Exchanger kemudian diumpankan ke Anion Exchanger untuk menghilangkan anion-anion mineralnya. Kemungkinan jenis anion yang ditemui adalah HCO3-, SO42-, Cl-, NO3- dan SiO32-. Seperti pada Cation Exchanger, Anion Exchanger ini juga berupa tiga buah bejana tekan yang berisi resin. Resin yang terdapat pada Anion Exchanger dapat dituliskan dengan simbol R-OH. Reaksi yang terjadi pada unit ini adalah sebagai berikut :



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



34



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



N-x



+ x R-OH



(anion)



(resin)



RxN



+ x OH-



(resin-anion)



Pada saat operasi, reaksi akan berlangsung ke kanan, sehingga ion negatif N-x akan diganti oleh ion OH- dari resin R-OH. Air yang keluar dari Anion Exchanger diharapkan mempunyai pH sekitar 8,3 sampai 9,8. Regenerasi dilakukan jika resin sudah berkurang keaktifannya (jenuh), biasanya dilakukan pada selang waktu tertentu atau berdasarkan jumlah air yang telah melewati unit ini. Reaksi berlangsung sehingga resin jenuh akan kembali menjadi R-OH. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : RxN



+



x NaOH



(resin jenuh) (natrium hidroksida)



x R-OH + (Na)xN (resin)



Untuk menyempurnakan kerja kedua unit penukar ion diatas, maka air dari Anion Exchanger selanjutnya dialiran ke unit Mixed Bed Exchanger untuk menjaga kemungkinan sisa-sisa kation dan anion yang masih lolos. Unit ini berupa Vessel dengan isi resin penukar ion negatif dan positif yang telah dicampur. Air yang keluar dari unit ini diharapkan mempunyai pH sekitar 6,0 sampai 6,5 dan selanjutnya dikirim ke unit Demineralized Water Storage sebagai penyimpanan sementara sebelum diproses lebih lanjut sebagai BFW.



Gambar 3.1. Proses Demineralisasi Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



35



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



3.3 Data Pengamatan di Lapangan a. Data Kandungan Ion dalam Air Tabel 3.1. Data Ion masuk Cation Exchanger No.



Kandungan (ppm)



Komponen



Masuk



Keluar



1



Kalsium (Ca)



46



0



2



Magnesium (Mg)



24



0



3



Sodium (Na)



32



0,26



4



Potassium (K)



3,6



0,05



5



Besi (Fe)



0,14



0,07



Tabel 3.2. Data Ion masuk Anion Exchanger No.



Kandungan (ppm)



Komponen



Masuk



Keluar



1



Bikarbonat (HCO3)



70



0



2



Klorida (Cl)



18



0



3



Nitrat (NO3)



0,85



0



4



Sulfat (SO4)



36



0



5



Silika (SiO2)



18



0



6



Free CO2



6,7



0



Sumber : Laporan Hasil Uji Ion Balance K-1A b. Data Resin Cation dan Anion Exchanger Data Resin Cation Exchanger: 



Jenis



= Amberjet 1200 Na







Exchange capacity



= 2,1 eq/Liter







Volume resin



= 9400 Liter



Data Resin Anion Exchanger: 



Jenis



= Amberjet 4200 Cl







Exchange capacity



= 1,2 eq/Liter







Volume resin



= 11.400 Liter



Sumber : Process Engineering



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



36



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



c. Data Laju Inlet dan Total Flow Tabel 3.3. Data Flow Inlet Cation dan Anion Exchanger Jam



Flow Inlet (Liter/menit) Bed A



Bed B



Bed C



00.00



14,5



13,9



14,3



02.00



16



11,3



14,4



04.00



16



11,3



14,2



06.00



15,9



08.00



16



10.00



14,2



17,5



12.00



14,6



14,3



14,6 12,5 R



16



14



11,2



14,5



18.00



13,1



14,5



20.00



13,1



13



14.00 16.00



R



22.00



14,8



14,6



R



Rata -Rata



15,25



12,938



14,345



Sumber : Log Sheet Field Demin Data Total Flow 



Cation dan Anion Exchanger A = 2.200 m3 = 2.200.000 Liter







Cation dan Anion Exchanger B = 1.730 m3 = 1.730.000 Liter







Cation dan Anion Exchanger C = 1.960 m3 = 1.960.000 Liter



Sumber : Log Sheet Board Water System



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



37



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



d. Data Penggunaan Regeneran Bed A : Level Acid



= 12



Jumlah Acid



= 2,88 Ton



Level Caustic



= 13



Jumlah Caustic



= 3,8 Ton



Bed B : Level Acid



=8



Jumlah Acid



= 1,92 ton



Level Caustic



= 10



Jumlah Caustic



= 2,93 Ton



Bed C : Level Acid



= 10



Jumlah Acid



= 2,4 Ton



Level Caustic



= 12



Jumlah Caustic



= 3,51 Ton



Sumber : Log Sheet Board Water System



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



38



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



3.4 Perhitungan a. Menghitung Waktu Service Cation dan Anion Exchanger Cation dan Anion A Flow inlet Bed A



= 91.500 Liter/Jam



Total flow/remaining = 2.200.000 Liter Waktu service Bed A = 24,04371585 Jam Cation dan Anion B Flow inlet Bed B



= 77.628 Liter/Jam



Total flow/remaining = 1.730.000 Liter Waktu service Bed B = 22,28577317 Jam Cation dan Anion C Flow inlet Bed C



= 86.070 Liter/Jam



Total flow/remaining = 1.960.000 Liter Waktu service Bed C = 22,77216219 Jam



b. Menghitung Jumlah Ion Tabel 3.4. Perhitungan Ion pada Cation Exchanger No.



Komponen



Konversi



Jumlah Ion (eq/L) Masuk



Keluar



1



Kalsium (Ca)



0,0000199825 0,000919196



0



2



Magnesium (Mg)



0,0000199825 0,000479580



0



3



Sodium (Na)



0,0000434972 0,001391910 0,000011309



4



Potassium (K)



0,0000255768 0,000092076 0,000001279



5



Besi (Fe)



0,0000537182 0,000007521 0,000003760 Total



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



0,002890282 0,000016348



39



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



Tabel 3.5. Perhitungan Ion pada Anion Exchanger No.



Komponen



Jumlah Ion (eq/L)



Konversi



Masuk



Keluar



1



Bikarbonat (HCO3)



0,0000163887 0,001147212



0



2



Klorida (Cl)



0,0000282064 0,000507714



0



3



Nitrat (NO3)



0,0000161277 0,000013709



0



4



Sulfat (SO4)



0,0000208195 0,000749500



0



5



Silika (SiO2)



0,0000166434 0,000299581



0



6



Free CO2



0,0000227221 0,000152238



0



0,002869954



0



Total



c. Menghitung Efisiensi berdasarkan Operating Conditions 1. Menghitung Exchange Capacity 



Exchange Capacity Cation Resin Menghitung Exchange Capacity Cation Resin dengan persamaan : Cap = Capo x C x D x E x F  Menghitung Capo Untuk menghitung Capo diperlukan data Acid yang digunakan pada saat regenerasi dan Rasio Sodium dengan Total Cations. Volume Resin



= 9.400 Liter



H2SO4 pada Bed A



= 300,2553 gr/Liter



H2SO4 pada Bed B



= 200,1702 gr/Liter



H2SO4 pada Bed C



= 250,2128 gr/Liter



Rasio Sodium



= 48,15825244%



Menentukan Capo untuk masing-masing Bed dengan metode interpolasi dan didapatkan : H2SO4 300,2553 gr/Liter



= 1,1771 eq/L (Capo Bed A)



H2SO4 200,1702 gr/Liter



= 1,027 eq/L (Capo Bed B)



H2SO4 250,2128 gr/Liter



= 1,1020 eq/L (Capo Bed C)



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



40



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG  Menghitung Faktor C Untuk menghitung faktor C diperlukan data Rasio Alkalinity dengan Total Anions. Rasio Alkalinity = 44,28375428% Menentukan Faktor C pada Rasio 44,28375428% dicari dengan metode interpolasi dan didapatkan = 0,9914 Faktor C = 0,9914  Menghitung Faktor D Untuk menghitung faktor D diperlukan data Rasio Magnesium dengan Total Hardness, Rasio Sodium dengan Total Cation, dan Rasio Alkalinity dengan Total Anion. Rasio Magnesium



= 34,28571429%



Rasio Sodium



= 48,15825244%



Rasio Alkalinity



= 44,28375428%



Menentukan Faktor D didapatkan = 1,0834. Faktor D = 1,0834  Menghitung Faktor E Untuk menghitung faktor E diperlukan data waktu service Cation dan Anion Exchanger dan Rasio Alkalinity dengan Total Anion. Waktu service bed A



= 24,04371585 Jam



Waktu service bed B



= 22,28577317 Jam



Waktu service bed C



= 22,77216219 Jam



Rasio Alkalinity



= 44,28375428%



Menentukan Faktor E dengan metode interpolasi didapatkan : Waktu service bed A 24,04371585 Jam = 1,01 Waktu service bed B 22,28577317 Jam = 1,01 Waktu service bed C 22,77216219 Jam = 1,01 Faktor E = 1,01 Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



41



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG  Menghitung Faktor F Untuk menghitung faktor F diperlukan data Rasio Sodium dengan Total Cation dan Suhu Air. Rasio Sodium



= 48,15825244%



Suhu Air



= 30oC



Menentukan faktor F pada Rasio Sodium = 48,15825244% dan suhu 30oC dengan metode interpolasi didapatkan = 1,0393 Faktor F = 1,0393



Menghitung Exchange Capacity Cation Resin dengan persamaan : Cap







= Capo x C x D x E x F



Cap Bed A



= 1,3271 eq/Liter



Cap Bed B



= 1,1579 eq/Liter



Cap Bed C



= 1,2425 eq/Liter



Exchange Capacity Anion Resin Menghitung Exchange Capacity Cation Resin dengan persamaan : Cap = Capo x D x E x F x G  Menghitung Capo Untuk menghitung Capo diperlukan data Caustic yang digunakan pada saat regenerasi. Volume Resin



= 11.400 Liter



NaOH pada Bed A



= 160 gr/Liter



NaOH pada Bed B



= 123,3684 gr/Liter



NaOH pada Bed C



= 147,7895 gr/Liter



Menghitung Capo untuk masing-masing Bed dengan metode interpolasi dan didapatkan : NaOH 160 gr/Liter



= 0,8667 eq/L (Capo Bed A)



NaOH 123,3684 gr/Liter



= 0,8056 eq/L (Capo Bed B)



NaOH 147,7895 gr/Liter



= 0,8463 eq/L (Capo Bed C)



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



42



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG  Menghitung Faktor D Untuk menghitung faktor D diperlukan data Rasio Sulfat dengan Total Anion. Rasio Sulfat



= 26,11541345%



Menentukan Faktor D dari pada Rasio 26,11541345% dicari dengan metode interpolasi dan didapatkan = 0,9682 Faktor D = 0,9682  Menghitung Faktor E Untuk menghitung faktor E diperlukan data Rasio Free CO2 dengan Total Anion. Rasio CO2



= 5,304549541%



Menentukan Faktor E dari pada Rasio 5,304549541% dicari dengan metode interpolasi dan didapatkan = 0,978 Faktor E = 0,978  Menghitung Faktor F Untuk menghitung faktor E diperlukan data Rasio Silika dengan Total Anion dan Suhu NaOH. Rasio Silika



= 10,43851557%



Suhu NaOH



= 40oC



Menentukan faktor F pada Rasio Silika = 10,43851557% pada suhu 40oC dengan metode interpolasi didapatkan = 1,0137 Faktor F = 1,0137  Menghitung Faktor G Untuk menghitung faktor G diperlukan data ∆Silika. ∆Silika



= Silika leakage – endpoint



Menghitung Silika leakage dengan persamaan : Leak = Leako x A x B x C



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



43



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG 



Menghitung Leako Untuk menghitung Leako diperlukan data Caustic yang digunakan pada saat regenerasi. NaOH pada Bed A



= 160 gr/Liter



NaOH pada Bed B



= 123,3684 gr/Liter



NaOH pada Bed C



= 147,7895 gr/Liter



Menentukan Leako dengan metode interpolasi didapatkan :







NaOH 160 gr/Liter



= 0,0163 ppm (Leako Bed A)



NaOH 123,3684 gr/Liter



= 0,0261 ppm (Leako Bed B)



NaOH 147,7895 gr/Liter



= 0,0196 ppm (Leako Bed C)



Menghitung Faktor A Untuk menghitung faktor A diperlukan data Rasio Silika dengan Total Anion. Rasio Silika = 10,43851557% Menghitung faktor A pada Rasio Silika 10,43851557% dengan metode interpolasi didapatkan = 1,0439 Faktor A = 1,0439







Menghitung Faktor B Untuk menghitung faktor B diperlukan data Suhu Air. Suhu Air



= 30oC



Menghitung faktor B pada rasio suhu air 30oC dengan metode interpolasi didapatkan = 1,9 Faktor B = 1,9 



Menghitung Faktor C Untuk menghitung faktor C diperlukan data Suhu NaOH. Suhu NaOH = 40oC Menghitung faktor C suhu NaOH 40oC didapatkan = 0,67 Faktor C = 0,67



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



44



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



Menghitung Silika leakage dengan persamaan : Leak = Leako x A x B x C Leak Bed A



= 21,6608 ppb



Leak Bed B



= 34,6839 ppb



Leak Bed C



= 26,0461 ppb



Menghitung ∆Silika dengan persamaan : ∆Silika



= Silika leakage – endpoint



∆Silika Bed A



= 11,6608 ppb



∆Silika Bed B



= 24,6839 ppb



∆Silika Bed C



= 16,6839 ppb



Menghitung Faktor G Menghitung Faktor G untuk masing-masing Bed dengan metode interpolasi didapatkan : ∆Silika 11,6608 ppb



= 0,854



(Faktor G Bed A)



∆Silika 24,6839 ppb



= 0,8696



(Faktor G Bed B)



∆Silika 16,6839 ppb



= 0,86



(Faktor G Bed C)



Menghitung Exchange Capacity Anion Resin dengan persamaan : Cap = Capo x D x E x F x G Cap Bed A



= 0,7105 eq/Liter



Cap Bed B



= 0,6724 eq/Liter



Cap Bed C



= 0,6986 eq/Liter



2. Menghitung Efisiensi Cation Excahnger Cation Exchanger A Ion masuk Cation Exchanger



= 6.358,621423 eq



Ion keluar Cation Exchanger



= 35,96642785 eq



Ion yang mampu diikat resin



= 12.474,74 eq



Efisiensi Cation Exchanger A



= 50,68366151%



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



45



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



Cation Exchanger B Ion masuk Cation Exchanger



= 5.000,188665 eq



Ion keluar Cation Exchanger



= 28,28269099 eq



Ion yang mampu diikat resin



= 10.884,26 eq



Efisiensi Cation Exchanger B



= 45,67977955%



Cation Exchanger C Ion masuk Cation Exchanger



= 5.664,953632 eq



Ion keluar Cation Exchanger



= 32,04281754 eq



Ion yang mampu diikat resin



= 11.679,5 eq



Efisiensi Cation Exchanger C



= 48,22904075%



Efisiensi Cation Exchanger Rata-Rata = 48,19749393%



Anion Exchanger Anion Exchanger A Ion masuk Anion Exchanger



= 6.313,898633 eq



Ion keluar Anion Exchanger



= 0 eq



Ion yang mampu diikat resin



= 8.099,7 eq



Efisiensi Anion Exchanger A



= 77,95225296%



Anion Exchanger B Ion masuk Anion Exchanger



= 4.965,020289 eq



Ion keluar Anion Exchanger



= 0 eq



Ion yang mampu diikat resin



= 7.665,36 eq



Efisiensi Anion Exchanger B



= 64,77217363%



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



46



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



Anion Exchanger C Ion masuk Anion Exchanger



= 5.625,109691 eq



Ion keluar Anion Exchanger



= 0 eq



Ion yang mampu diikat resin



= 7.964,04 eq



Efisiensi Anion Exchanger C



= 70,6313591%



Efisiensi Anion Exchanger Rata-Rata = 71,11859523%



d. Menghitung Efisiensi berdasarkan Kesadahan Cation Exchanger Ion masuk



= 0,002890282 eq/Liter



Ion keluar



= 0,000016348 eq/Liter



Efisiensi Cation Exchanger = 99,43436752%



Anion Exchanger Ion masuk



= 0,002869954 eq/Liter



Ion keluar



= 0 eq/Liter



Efisiensi Anion Exchanger = 100%



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



47



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



3.5 Pembahasan Unit demineralisasi adalah unit yang memproses air dari Filter Water Storage menjadi air bebas mineral untuk air proses. Demineralisasi perlu dilakukan karena Boiler Feed Water harus memenuhi syarat-syarat tertentu. Unit demineralisasi berfungsi untuk mengikat cation dan anion yang terdapat pada air umpan Boiler, ion-ion ini diikat menggunakan resin. Unit demineralisasi terdiri dari Carbon Filter, Cation Exchanger, Anion Exchanger, dan Mix Bed Exchanger. Carbon Filter pada unit demineralisasi berfungsi untuk menghilangkan klor, bau, warna, dan zat organik. Dimana klor dapat memutus ikatan di dalam resin R-H dan R-OH yang merupakan polimer sehingga klor harus dihilangkan agar tidak mengganggu kinerja resin. Pada Carbon Filter zat organik juga harus dihilangkan karena zat organik merupakan ion negatif sehingga akan mengikat dengan resin R-OH dan mengurangi kemampuan dari resin karena ditutupi oleh zat organik. Cation Exchanger berfungsi untuk mengikat cation yang terdapat dalam air menggunakan resin R-H dimana di PT. Pupuk Kujang digunakan resin jenis Amberjet 1200 Na. Air keluar dari Cation Exchanger memiliki pH asam karena cation di dalam air bertukaar dengan ion H+ resin sehingga banyak ion H+ yang dilepaskan. Sedangkan Anion Exchanger berfungsi untuk mengikat anion yang terdapat dalam air menggunakan resin R-OH dimana di PT. Pupuk Kujang digunakan resin jenis Amberjet 4200 Cl. Air keluar dari Anion Exchanger memiliki pH basa karena anion di dalam air bertukaar dengan ion OH- resin sehingga banyak ion OH- yang dilepaskan. Unit demineralisasi juga dilengkapi Mix Bed Exchanger yang berfungsi untuk mengikat cation dan anion yang kemungkinan masih lolos dan terbawa oleh air. Unit demineralisasi PT. Pupuk Kujang memiliki 3 buah Cation Exchanger yaitu Cation Exchanger A, Cation Exchanger B, dan Cation Exchanger C. Ketiga Cation Exchanger ini bekerja secara paralel. Unit demineralisasi memiliki 3 buah Anion Exchanger yaitu Anion Exchanger A, Anion Exchanger B, Anion Exchanger C yang bekerja secara paralel. Unit Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



48



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



demineralisasi di PT. Pupuk Kujang bekerja secara seri antar Cation dan Anion Exchanger. Resin Cation dan Anion Exchanger setelah melakukan pengikatan ion akan jenuh, oleh karena itu perlu dilakukan regenerasin pada resin. Waktu service Bed A adalah selama 24,04371585 Jam, waktu service Bed B selama 22,28577317 Jam, dan waktu service Bed C selama 22,77216219 Jam. Maksud dari waktu service ini adalah Cation dan Anion pada masing-masing bed dapat bekerja selama Jam tertentu dan harus diregenerasi setelah melakukan service karena resin sudah jenuh dengan ion yang diikatnya. Dalam hal ini waktu untuk regenerasi untuk Bed A, Bed B, dan Bed C berbeda-beda karena ketika salah satu bed dilakukan regenerasi maka bed yang lain harus melakukan service. Akan tetapi Cation dan Anion Exchanger pada masing-masing bed dilakukan regenerasi secara bersamaan karena sistem kerjanya secara seri. Berdasarkan perhitungan efisiensi yang telah dilakukan didapatkan efisiensi Cation Exchanger dan Anion Exchanger berdasarkan Operasi sebesar 48,19749393% dan 71,11859523%. Maksud dari efisiensi ini adalah tentang seberapa efisien dari kemampuan resin yang digunakan untuk mengikat ion yang masuk. Efisiensi tidak terlalu tinggi karena volume regeneran yang digunakan sangat banyak dan memang disiapkan agar ketika kandungan ion dalam air tiba-tiba bertambah resin ini mampu mengikat ion-ion tersebut. Sedangkan efisiensi Cation Exchanger dan Anion Exchanger berdasarkan kesadahan sebesar 99,43436752% dan 100%. Maksud dari efisiensi ini adalah tentang seberapa besar kemampuan kerja dari resin untuk mengikat ion-ion yang ada di dalam air, dilihat dari efisiensinya dapat dikatakan kemampuan dari resin yang digunakan sudah bekerja dengan baik meskipun masih terdapat cation yang lolos dari Cation Exchanger.



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



49



LAPORAN KERJA PRAKTIK INDUSTRI PT. PUPUK KUJANG



BAB IV PENUTUP 4.1 Kesimpulan Berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan didapatkan : 







Waktu service untuk Cation dan Anion Exchanger Bed A



= 24,04371585 Jam



Bed B



= 22,28577317 Jam



Bed C



= 22,77216219 Jam



Efisiensi berdasarkan Operating Condition Cation Exchanger = 48,19749393% Anion Exchanger







= 71,11859523%



Efisiensi berdasarkan Kesadahan Cation Exchanger = 99,43436752% Anion Exchanger



= 100%



4.2 Saran Saran yang dapat diberikan berdasarkan evaluasi kinerja unit demineralisasi adalah : a. Melakukan pengawasan dan perawatan rutin pada semua



unit



demineralisasi agar air umpan Boiler yang didapatkan sesuai dengan yang diharapkan dan tetap stabil. b. Melakukan regenerasi pada resin sesuai dengan waktu service dan menggunakan volume regeneran yang tepat agar performa dari resin tetap berjalan dengan baik.



Evan Erikson Manik 121150122 Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta



50