Proses Industri Amonia

Amonia adalah salah satu substrat kimia yang sangat penting baik dalam bentuk produk ammonia itu sendiri maupun dalam bentuk senyawa turunannya. Amonia adalah produk kimia sintesis kedua terbesar di dunia setelah asam sulfat. Aplikasi produk maupun produk turunannya sangat banyak mulai dari pupuk, gas refrigeran, pembersih kaca, dan masih banyak aplikasi lainnya. Sintesis ammonia dilaksanakan dengan cara mereaksikan gas H₂ dan gas N₂. Gas H₂ dapat diperoleh dari reformasi kukus dari gas alam, oksidasi parsial hidrokarbon, gasifikasi batubara atau biomassa, juga elektrolisis air dan garam. Reformasi kukus dari gas alam adalah yang banyak digunakan pada industri ammonia.

Pabrik ammonia pada umumnya terdiri dari 4 unit pemrosesan utama, yaitu :

1.  Feed Treating Unit

2.  Reforming Unit,

3.  Purification & Methanation

4.  Compression Loop & Refrigeration Unit

Feed Treating Unit

Sebelum masuk ke reforming unit, gas alam perlu dihilangkan senyawa pengotor seperti CO₂, senyawa sulfur, dan senyawa Hg karena dapat mengganggu proses dan meracuni katalis. Pertama gas dilewatkan ke unit Desulfurizer untuk menghilankan senyawa sulfur dalam gas. Lalu gas tersebut dilewatkan ke Mercury Guard Vessel yang berisi katalis Sulfur Impregnated Carbon Active yang dapat menyerap kandungan merkuri dalam gas alam. Lalu gas alam dilewatkan ke CO₂ Removal Unit. Alat yang biasa digunakan adalah kolom absorber dengan pelarut Methyl-Diethanol Amine (MDEA). CO₂ akan larut dalam MDEA dan gas alam tersebut bebas dari CO₂. Dalam regenerasi MDEA, larutan yang telah keluar dari kolom absorber dilewatkan ke kolom stripper untuk memisahkan pelarut MDEA dengan CO₂ tadi dalam kondisi operasi tekanan rendah dan temperatur tinggi. MDEA hasil regenerasi tadi digunakan kembali untuk mengabsorb gas alam yang lewat di kolom absorber.

Reforming Unit

Untuk menghilangkan gas tersebut maka gas alam dilewatkan pada bejana desulfurizer. Lalu gas yang sudah bebas dari belerang tersebut dilewatkan pada reforming unit. Reforming unit ini terdiri dari primary reformer dan secondary reformer.Pada primary reforming unit ini gas metana dikontakan dengan kukus pada temperatur 800 - 850⁰C dan tekanan 40 bar. Lalu untuk menyempurnakan proses reformasi gas tersebut dilewatkan ke secondary reforming unit. Dengan bantuan udara bertekanan terjadi reaksi antara gas hidrogen dan oksigen membentuk air dengan menghasilkan panas. Panas tersebut meningkatkan temperatr operasi hingga 1200^oC. Setelah itu gas produk keluaran unit reforming masuk shift converter dimana CO dirubah menjadi CO₂. Shift Converter terdiri dari 2 unit yaitu High Temperature Shift Converter (HTSC) dan Low Temperatur Shift Converter (LTSC). Tujuan dibentuknya dua converter ini adalah untuk mendapatkan laju reaksi dan kesetimbangan yang optimum. Pada HTSC reaksi berjalan cepat namun karena reaksinya eksotermis membuat konversinya rendah sehingga diperlukan tambahan reaktor untuk meningkatkan konversi yang bisa dicapai. HTSC berisi katalis Fe- Cr (oksida) dan beroperasi pada kondisi tekanan 30 bar dan temperatur 300-400⁰C  sedangkan LTSC berisi katalis Cu-ZnO-alumina pada kondisi tekanan 30 bar dan temperatur 240-300^oC.

Purification & Methanation

Setelah itu gas dilewatkan ke unit pemurnian gas untuk memastikan gas bebas CO dan CO₂. Unit ini terdiri dari CO₂ absorber dan Methanator. Sama seperti prinsip CO₂ removal di bagian feed treating unit, gas dilewatkan ke kolom absorber dari bagian bawah kolom dan dari atas kolom di jatuhkan pelarut MDEA dengan cara dipercikan untuk meningkatkan luas permukaan kontak. Setelah itu gas bebas CO₂ dan langsung menuju unit metanasi (methanator). Untuk memastikan gas bebas dari CO dan CO₂, gas dilewatkan ke methanator. Dalam methanator terdapat katalis nikel tetohor) yang dapat merubah gas CO dan CO₂ menjadi gas metana.

Compression Loop & Refrigeration Unit

Gas keluaran methanator dialirkan menuju ammonia converter dengan perbandingan gas H₂ dan N₂ sebesar 3:1. Sebelum masuk ke ammonia converter gas tersebut dimampatkan hingga 150 bar terjadi reaksi yang diinginkan dalam reaktor. Dalam reaktor ini berisi katalis Fe dan beroperasi pada kondisi tekanan sekitar 150 bar dan suhu 480⁰C. Uap amonia yang terbentuk lalu di lewatkan ke unit refrigerasi untuk mencairkan amonia dan gas yang tidak mencair di purging dan didaur ulang ke ammonia converter. Tujuan purging adalah mencegah akumulasi gas inert (He, CH₄, CO₂ atau H₂O). Namun pada gas purging terdapat gas berharga yang ikut terbuang (NH₃,N₂, dan H₂) sehingga gas purging dilewatkan ke scrubber untuk menyerap gas NH₃ dan H₂ yang terbuang.

Demikianlah Proses Pembuatan Ammonia yang selanjutnya di produk amonia tadi dijual atau diproses kembali menjadi urea bersama gas CO₂ yang dihasilkan pada proses diatas.

Referensi :

kuliah proses industri kimia

http://www.pusri.co.id/ina/amonia-proses-produksi-amonia/