Makalah Korosi Pada Industri [PDF]

Citation preview

PENGENDALIAN KOROSI PADA INDUSTRI PUPUK UREA



DISUSUN OLEH : Nama



: AFRA WIDI WARDANI



Nim



: 1524301022



Kelas



: 3A/TKI



Dosen pembimbing



: Dr. Ir. Irwan, M.T



KATA PENGANTAR Bismillahirrahmanirrahim Puji syukur atas kehadiran Allah SWT karena rahmat dan karunia-Nya sehingga saya dapat menyelesaikan makalah tentang “Pengendalian Korosi Pada Industri”. Makalah ini telah disusun dengan baik dan maksimal juga telah mendapat bantuan dari berbagai sumber sehingga mempermudah dalam pembuatan makalah ini. Saya sebagai penulis menyampaikan banyak terimakasih kepada temanteman sekelas juga kepada berbagai sumber informasi yang telah menyajikan data sehingga dapat membantu saya menulis makalah ini. Dalam makalah ini akan dibahas mengenai korosi yang terjadi pada industri, bentuk bentuk korosi, serta cara pengendalian korosi tersebut. Penulis berharap makalah ini dapat berguna dan bermanfaat dengan baik untuk menambah wawasan ilmu pengetahuan mengenai korosi yang terjadi di industri. Semoga makalah ini dapat dipahami dan dimengerti. Penulis mohon maaf bila ada kesalahan kata dalam makalah ini. Penulis tentunya menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penulisan makalah tersebut. Sekian dan terima kasih.



Buketrata, 29 Desember 2017



Penyusun



i



DAFTAR ISI



KATA PENGANTAR ............................................................................................ i DAFTAR ISI .......................................................................................................... ii BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1 1.1 Pengertian Korosi ...................................................................................................... 1 1.2 Mekanisme Terjadinya Korosi .................................................................................. 1 1.3 Bentuk-Bentuk Korosi .............................................................................................. 2



BAB II TINJUAN PUSTAKA ............................................................................. 3 2.1 Latar Belakang Pupuk Urea ...................................................................................... 3 2.2 Korosi Pada Industri Pupuk Urea.............................................................................. 3 2.3 Tempat-Tempat Terjadinya Korosi ........................................................................... 4 2.4 Tipe Korosi di Lapangan Industri ............................................................................. 4 2.5 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Proses Korosi ................................................... 8 2.6 Pengendalian dan Pencegahan Korosi Pada Industri ................................................ 9 2.7 Dampak Korosi ....................................................................................................... 10



KESIMPULAN .................................................................................................... 12 DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 13



ii



BAB I PENDAHULUAN 1.1 Pengertian Korosi Korosi merupakan proses degradasi material akibat interaksi dengan lingkungannya. Secara elektrokimia korosi terjadi akibat interaksi komponen yaitu karena adanya anoda dan katoda, adanya lingkungan elektrolit, dan adanya konduktor listrik. Kondisi reaksi elektrokimia (reaksi reduksi dan oksidasi) terjadi : 1. Ada reaksi oksidasi 2. Ada reaksi reduksi 3. Ada migrasi ion-ion hasil reaksi elektrokimia 4. Ada transfer elektron dari situs reaksi oksidasi ke reaksi reduksi Korosi atau pengkaratan yaitu reaksi kimia antara logam dengan zat-zat yang ada disekitarnya atau dengan partikel-partikel lain yang ada didalam logam itu sendiri. 1.2 Mekanisme Terjadinya Korosi Pada mekanisme korosi terjadi reaksi elektrokimia. Reaksi elektrokimia melibatkan perpindahan elekron-elektron yang merupakan hasil reaksi redoks, dimana logam mengalami oksidasi (anodik) sedangkan oksigen mengalami reduksi (katodik). Reaksi anodik yang terjadi pada proses korosi logam yaitu : Fe



Fe2+



+



2e



Gambar 2.1 Proses korosi pada besi



1



Secara umum mekanisme korosi berawal dari logam yang teroksidasi di dalam larutan dan melepaskan elektron untuk membentuk ion logam yang bermuatan positif. Reaksi ini terjadi dipermukaan logam sehingga menyebabkan pengelupasan akibat pelarutan logam ke dalam larutan secara berulang ulang. Korosi biasanya berwarna merah kecoklatan. 1.3 Bentuk-Bentuk Korosi Korosi terbagi menjadi dua yaitu, korosi merata (uniform corrosion) dan korosi setempat. Korosi merata merupakan korosi yang terjadi diseluruh permukaan logam secara merata akibat terpapar dengan lingkungan yang korosif. Sedangkan korosi setempat merupakan korosi yang hanya terjadi pada tempat tertentu saja. Korosi setempat terbagi lagi menjadi dua yaitu:  Korosi makroskopik merupakan korosi yang dapat dilihat oleh kasat mata. Korosi yang termasuk dalam korosi makroskopik yaitu : o Korosi Galvanis o Korosi Celah o Korosi Sumuran o Korosi Erosi.  Korosi mikroskopik yaitu korosi yang tidak dapat dilihat oleh kasat mata. Korosi yang termasuk dalam korosi mikroskopik yaitu : o Korosi Intergranular o Korosi Retak Tegang (SCC) o Korosi Lelah o Hydrogen Induced Cracking o Sulfide Stress Crakcing.



2



BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Latar Belakang Pupuk Urea Pupuk merupakan suatu zat yang terdiri dari beberapa unsur kimia yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman, juga dapat meningkatkan produktivitas dan kualitas hasil tanaman. Berdasarkan proses pembuatannya pupuk terbagi menjadi dua yaitu pupuk alami dan pupuk buatan. Sedangkan bedasarkan bahan pembuatannya, pupuk terbagi menjadi pupuk organik dan anorganik. Urea adalah pupuk buatan yang dihasilkan dari amoniak (NH3) dengan karbondioksida (CO2) dan bahan dasar yaitu gas alam. Kandungan Nitrogen yang terdapat dalam urea berkisar antara 45-46%. Urea memiliki sifat higroskopis dan pada kelembaban udara 73% urea akan menyerap uap air dari udara. Amoniak (NH3) merupakan bahan kimia yang banyak digunakan dalam industri. Pada suhu dan tekanan normal, amonia yang berbentuk gas sangat mudah terlepas ke udara (mudah menguap). Amonia dalam kegiatan proses industri biasanya digunakan untuk proses pembuatan pupuk, mensintesis bahan organik, dan digunakan sebagai bahan anti beku didalam alat pendingin. 2.2 Korosi Pada Industri Pupuk Urea Korosi adalah suatu proses elektrokimia yang mana atom-atom akan bereaksi dengan zat asam dan membentuk ion-ion positif (kation). Hal ini akan menyebabkan timbulnya aliran-aliran elektron dari suatu tempat ke tempat yang lain pada permukaan metal. Secara garis besar korosi terbagi dua jenis yaitu : a. Korosi Internal Merupakan korosi yang terjadi karena adanya kandungan CO2 dan NH3 dalam pupuk urea, sehingga apabila terjadi kontak dengan air akan membentuk asam yang merupakan penyebab terbentuknya korosi. b. Korosi Eksternal Merupakan korosi yang terjadi pada bagian permukaan dari peralatan dan sistem perpipaan yang kontak dengan udara bebas dan permukaan tanah,



3



Terjadinya korosi diakibatkan karena adanya kandungan zat asam pada udara dari tanah. 2.3 Tempat-Tempat Terjadinya Korosi Bagian-bagian peralatan di industri pupuk yang terkorosi adalah sebagai berikut : a. Bejana-bejana tempat penyimpanan ammonia mudah terkorosi. b. Tangki pengangkut bahan baku dan tangki penyimpanan yang rentan korosi. c. Unit sintesis dan unit purifikasi mudah terkorosi karena adanya ammonium karbonat. d. Kompressor terkorosi karena udara yang terlalu lembab. e. Reaktor kristaliser karena reaktor tersebut merupakan tempat mereaksikan gas amoniak dan asam sulfat cair. f. Impeller pompa terjadi korosi akibat adanya pengausan mekanik. g. Pipa masuk dan keluar dari pendingin udara, serta tabung penukar terjadi korosi. h. Pipa masuk dan keluar dari pemisah limbah reaktor terjadi korosi karena air asam yang masuk dan bertekanan tinggi. 2.4 Tipe Korosi di Lapangan Industri 1. Korosi Merata (uniform corrosion) Korosi yang terjadi diseluruh permukaan logam secara merata akibat terpapar dengan lingkungan yang korosif. Jenis korosi ini mengakibatkan rusaknya konstruksi secara total. Biasanya terjadi pada peralatan-peralatan yang terbuka pada lingkungan luar, seperti pada struktur bangunan industri pupuk urea, bagian dalam tangki pengangkut bahan baku, dan tangki penyimpanan. Pada lingkungan industri pupuk urea yang terkena korosi disebabkan oleh adanya NOx dan SOx yang cukup tinggi sehingga menimbulkan korosi merata pada seluruh permukaan alat yang terpapar udara. Pada tangki pengangkut bahan baku NH3 (railcar), korosi yang terjadi disebabkan oleh adanya reaksi antara ammonia dengan uap air yang menghasilkan asam nitrat sehingga terbentuk bagian yang memiliki pH rendah yang dapat menyebabkan terbentuknya korosi.



4



Korosi dapat terjadi pada tangki akibat dari air bekas pembilasan yang membentuk larutan Ammonium Nitrat dengan konsentrasi yang rendah, sehingga semakin rendah konsentrasi Ammonium Nitrat makan semakin parah korosi terjadi.



Gambar 2.1 Korosi merata yang terjadi pada permukaan tangki 2. Korosi Sumuran (pitting corrosion) Korosi sumuruan adalah korosi permukaan logam yang terjadi secara setempat yang mengakibatkan lubang pada logam akibat adanya ion-ion agresif. Korosi sumuran merupakan bentuk korosi yang paling merusak dan berbahaya karena korosinya terjadi secara tidak langsung, oleh karena itu tidak bisa ditangani dengan cepat. Hal itu menjadi penyebab utama kerusakan logam dalam industri kimia proses. Korosi sumuran di dalam industri pupuk urea terjadi pada bagian bawah tangki penyimpanan yang terdapat sludge produk korosi yang disebabkan oleh adanya presipitasi lumpur (sludge). Lumpur yang mengendap pada bagian bawah tangki yang menyebabkan terjadinya produk korosi. Permukaan baja pada tangki yang terkena sludge produk korosi yang mengandung air akan bereaksi menghasilkan besi hidroksida dan ion H+. Ion H+ yang terbentuk tidak bisa berdifusi dengan cepat keluar dari celah sehingga dapat menetralkan muatannya. Kemudian ion H+ ini menarik NO3- dan berekasi membentuk asam nitrat dan akan menyebabkan korosi pada baja tersebut.



5



Gambar 2.2 Korosi sumuran yang terjadi pada bagian bawah tangki 3. Korosi Erosi (erosion corrosion) Korosi erosi yaitu kerusakan pada logam dikarenakan gerak relatif antara larutan yang korosif dengan permukaan logam. Umumnya terjadi karena efek mekanis seperti pengausan, abrasi, dan gesekan. Didalam industri pupuk urea, korosi erosi terjadi pada impeller pompa dan sistem perpipaan. Pada gerakan udara yang tidak beraturan akibat perbedaan tekanan (turbulensi) molekul-molekul fluida akan memberikan tekanan langsung pada logam sehingga terjadi keausan mekanik yang akan mengakibatkan terjadinya korosi erosi.



Gambar 2.3 Korosi Erosi terjadi pada pompa impeller



6



4. Korosi Retak Tegang (stress corrosion cracking) Korosi retak tegang (SCC) adalah proses retak yang dapat terjadi dalam penggabungan dengan penggetasan hidrogen. Korosi retak tegang terjadi jika tiga faktor yang mempengaruhinya terjadi secara bersama-sama yaitu, karena adanya lingkungan yang korosif, material/bahan yang rentan korosi, dan adanya tegangan yang bekerja. Korosi ini terjadi pada logam-logam yang banyak mendapat tekanan. Korosi retak tegang yang terjadi didalam industri pupuk urea yaitu terjadi pada unit sintesis dan unit purifikasi. Korosi ini terjadi akibat reaksi oksidasi yang bereaksi dengan larutan ammonium karbamat. Ammonium karbamat bersifat lembab sehingga larutan ini menjadi campuran kesetimbangan ammonium karbamat dan ammonium karbonat. Campuran garam dan uap air menyerang lapisan oksida pelindung pada permukaan baja sehingga menyebabkan terjadinya korosi.



Gambar 2.4 Korosi retak tegang yang terjadi pada unit purifikasi 5. Korosi Galvanik (galvanic corrosion) Korosi galvanik terjadi akibat penggabungan antara dua logam yang memiliki perbedaan potensial. Perbedaan potensial terjadi ketika logam dicelupkan kedalam larutan yang korosif. Ketika logam tersebut kontak akan menghasilkan aliran elektron. Elektron mengalir dari logam yang anodik ke katodik. Akibatnya logam yang anodik berubah menjadi ion-ion positif karena kehilangan elektron. Kemudia ion-ion positif bereaksi dengan ion-ion negatif yang berada di dalam elektrolit, sehingga terjadi korosi.



7



6. Korosi Celah (crevice corrosion) Korosi celah disebabkan oleh adanya celah atau lubang yang terjadi didalam struktur logam. Korosi celah terjadi pada suatu logam yang berdempetan dengan logam lain yang diantaranya terjadi celah sehingga menyebabkan konsentrasi oksigen pada bagian luar (katodik) lebih banyak dibanding pada bagian dalam (anodik). Korosi ini terjadi pada sela-sela gasket, sekrup-sekrup, kelingan yang terbentuk oleh kotoran-kotoran endapan atau timbul dari produk-produk karat. 2.5 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Proses Korosi Berikut faktor-faktor yang mempengaruhi ternjadinya proses korosi adalah sebagai berikut : 1. Zat-zat kimia yang korosif Dalam industri pupuk urea, faktor yang mempengaruhi proses korosi ialah berupa zat-zat kimia yang bersifat korosif. Zat-zat kimia tersebut diantaranya: a. Gas NH3 dan CO2 b. Ammonium Karbamat c. Asam Sulfat cair d. Amonium Bisulfat (NH4HSO2) e. Ammonium Nitrat 2. Suhu dan Keasaman (pH) Kenaikan suhu dapat menambah laju korosi namun dapat mengurangi kelarutan pada oksigen. Semakin tinggi suhu lingkungan, maka semakin cepat terjadi korosi. Logam akan terkorosi dalam suasana asam karena dapat menghasilkan ion H+. Sedangkan pada basa, senyawa dapat menghasilkan ion OH- namun tidak bereaksi langsung dengan logam. pH merupakan fungsi dari suhu. Semakin tinggi suhu maka pH akan semakin rendah. Hal ini disebabkan pada suhu tinggi sehingga terjadi reaksi deposisi ammonuim nitrat yang menyebabkan terbentuknya asam nitrat yang korosif sehingga terjadi korosi. 3. Faktor Keberadaan Elektrolit Keberadaan



elektrolit



akan



mempercepat



terjadinya



laju



korosi.



Konsentrasi elektrolit yang tinggi dapat meningkatkan laju aliran elektron sehingga laju korosi semakin meningkat.



8



2.6 Pengendalian dan Pencegahan Korosi Pada Industri A. Pelapisan (Coating) Pelapisan pada umumnya menggunakan cat. Fungsi dari lapisan adalah untuk mencegah logam kontak langsung dengan elektrolit dan lingkungan sehingga reaksi logam dengan lingkungannya terhambat. Dengan pelapisan dapat mencegah dan memperlambat terjadinya korosi. Korosi yang terjadi pada industri dapat dilakukan pelapisan (coating) dengan menggunakan cat epoxy, dan cat lainnya yang dapat melapisi tangki untuk waktu yang lama.



Tanpa Pelapisan



Menggunakan Pelapisan



B. Penambahan Inhibitor Inhibitor adalah zat kimia yang ditambahkan ke dalam suatu lingkungan korosif dengan kadar sangat kecil (ukuran ppm) yang dapat mengendalikan terjadinya korosi. Ada dua tipe inhibitor yang dapat digunakan untuk memperhambat laju korosi, yaitu yang pertama adalah inhibitor lapisan yang membentuk lapisan pelindung pada baja. Tipe kedua adalah pasivator, dimana inhibitor pasivator ini bersama dengan produk korosi akan membentuk lapisan yang dapat menahan sel korosi sehingga dapat memperlambat laju korosi. Dalam industri pupuk urea, bagian yang terkena korosi erosi yang diakibatkan karena adanya O2 pada liquid ammonia dapat digunakan inhibitor Hydrazine (N2H4) untuk pengendalian korosi erosi yang terjadi.



9



C. Pemilihan Material Prinsip dasar dari pemilihan material adalah mengenai tepat atau tidaknya pemakaian suatu material/bahan terhadap suatu lingkungan tertentu. Pemilihan yang sesuai dengan kondisi lingkungan dapat meminimalisir terjadinya kerugian akibat proses korosi. Pada bagian pipa masuk dan keluar proses yang terjadi korosi, dapat digunakan pipa PE dan pipa PVC. Pipa PE berbahan dasar polyethylene yang kepadatan pipa ini tahan dalam keadaan apapun, tahan panas dan dingin, tidak mudah korosi dan bocor, sehingga dalam jangka waktu yang panjang pipa ini bisa bertahan. Begitu juga dengan pipa PVC yang berbahan vinyl sehingga tidak akan terkorosi dan tahan lama. D. Pencegahan Lainnya 



Pada pH NH3 yang terlalu rendah yang dapat mengakibatkan terjadinya korosi, pH tersebut harus dinetralkan (pH=7) terlebih dahulu dengan penambahan basa jika asam, dan penambahan asam jika basa.







Jika terdapat suhu yang terlalu tinggi atau terlalu rendah yang dapat memicu terjadinya korosi, sebaiknya tangki tetap di jaga agar berada pada suhu 40-100°F.







Sludge produk korosi yang mengendap pada tangki bagian bawah yang lama kelamaan dapat terjadi korosi, dapat dicegah dengan membersihkan tangki setiap tahun jika memungkinkan. Sehingga sludge tidak mengendap terlalu lama yang dapat menyebabkan korosi.







Pemilihan inhibitor untuk pengendalian korosi sangatlah penting, karena jika kualitas inhibitor kimia yang rendah dapat memicu teerjadinya korosi semakin parah, oleh sebab itu, membeli inhibitor haruslah dari supplier terpercaya.



2.7 Dampak Korosi Berikut ini merupakan dampak yang ditimbulkan korosi terhadap lingkungan dan dampak terhadap manusia, yaitu :



10



a. Dampak Korosi Terhadap Lingkungan 



Lingkungan akan terkontaminasi oleh zat yang berbahaya, dikarenakan korosi yang terjadi akibat pipa maupun tangki yang digunakan mengalami kebocoran, sehingga berdampak ke lingkungan.







Korosi mengakibatkan adanya pemborosan pada sumber daya alam. Dimana proses korosi ini dapat membuat logam teknis yang berasal dari senyawa mineral yang ada dibumi menjadi produk korosi yang tersebar tanpa bisa di daur ulang menjadi logam teknis kembali.



b. Dampak Korosi Terhadap Manusia 



Adanya kerugian ekonomi yang terjadi akibat korosi. Biaya pengendalian korosi yang tinggi untuk menanggulangi korosi mulai dari desain sampai dengan proses maintenance membuat kerugian ekonomi yang sangat besar.







Korosi dapat membahayakan jiwa dan kesehatan manusia karena adanya kegagalan dari konstruksi sehingga dapat menimbulkan kecelakaan bahkan dapat mengakibatkan kematian.







Adanya polusi dari zat yang hilang dari peralatan yang mengalami kebocoran karena korosi yang terjadi, sehingga polusi tersebut mengakibatkan terganggunya kesehatan manusia.



Contoh pada industri pupuk urea ini salah satunya yaitu terdapat daerah yang rentan terhadap korosi adalah bagian reaktor kristaliser, dimana pada reaktor ini terjadi reaksi gas ammonia dan asam sulfat cair. Asam sulfat merupakan zat kimia yang berbahaya, sehingga reaktor kristaliser tersebut rentan akan terjadinya korosi.



11



KESIMPULAN 1. Korosi merupakan proses degradasi material akibat interaksi dengan lingkungannya. Reaksi elektrokimia melibatkan perpindahan elekron-elektron yang merupakan hasil reaksi redoks, dimana logam mengalami oksidasi (anodik) sedangkan oksigen mengalami reduksi. 2. Bagian-bagian peralatan dalam industri pupuk urea yang terjadi korosi adalah tangki pengankut bahan baku, tangki penyimpanan, impeller pompa, sistem perpipaan, unit sintesis dan unit purifikasi. 3. Faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya korosi dalam industri pupuk urea yaitu zat-zat kimia yang korosif dalam pembuatan pupuk urea, suhu dan keasaman (pH), dan faktor keberadaan elektrolit. 4. Korosi pada industri dapat dicegah dengan menggunakan bahan pelindung terhadap korosi yaitu pelapisan (coating), penambahan inhibitor, dan pemilihan material. 5. Korosi juga dapat dicegah dengan melakukan pengecekan material setiap tahunnya jika memungkinkan, dan penggantian material jika sudah terjadi kerusakan yang cukup parah. 6. Dampak korosi yang terjadi pada industri pupuk urea terbagi dua, yaitu dampak korosi terhadap lingkungan seperti terjadinya kontaminasi zat yang berbahaya dengan lingkungan, dan dampak korosi terhadap manusia seperti dapat menyebabkan kerugian ekonomi dan gangguan kesehatan manusia.



12



DAFTAR PUSTAKA http://pandapoo-panda.blogspot.co.id/2012/04/jenis-jenis-korosi-dan-cara.html http://www.nafiun.com/2013/07/pengertian-korosi-penyebab-carapencegahan.html http://yu-mhi.blogspot.co.id/2012/04/faktor-faktor-yang-menyebabkankorosi.html https://www.academia.edu/4685891/Korosi_pada_Logam https://www.scribd.com/mobile/document/365920400/Korosi-di-Industri-Pupuk https://www.dimasrobisatria99.blogspot.co.id/2016/04/proses-industri-kimiapupuk-urea.html?m=1



13