Skip to content

Process Pembuatan Gas Sintesis Amonia 1

April 5, 2007
by

Amonia (gas) tu terdiri dr hidrogen & nitrogen-yg biasanya perbandingan molarnya 3:1-, trus ada metan, argon, & lil’ CO2. Amonia disintesis pake reaksi reversibel antara hidrogen dengan nitrogen. Reaksinya persis kayak yg dibawah: 

[GAMBAR 1a:Tabel reaksi sintesa ammonia]


 

reaksi-sintesa-ammonia.jpg

 

 

 

Seperti halnya reaksi reversible: lain, reaksi pembentukan ammonia juga menghabiskan tenaga dan pikiran untuk mengeset reaksi spy bisa ngeset jmlh amonia pd kstmbngn pd macam2 temperatur & tekanan.  Yang pasti berhubungan dengan konstanta kesetimbangan reaksinya.

Kp (konstanta kesetimbangan) tersebut tdk hny tergantung ke temperatur & tekanannya, tp jg ke perbandingan komposisi nitrogen & hidrogen.

Sumber nitrogen tu biasanya udara. Dan sumber hidrogen biasanya di dpt dr berbagai jenis bahan mentah seperti air, hidrokarbon ringan/berat hasil dari pemurnian minyak mentah, gas alam, maupun kombinasi dr bahan2 itu yang memiliki kandungan hydrogennya.

Tabel berikut dibawah nunjukin macam2 reaksi u macam2 bahan mentah yg dipakai u produksi hidrogen.

Reaksi2 tersebut, kecuali elektrolisis air, diikuti dengan reaksi pergeseran CO (water-gas shift reaction=WGSR). 

[GAMBAR 1b:Tabel reaksi pembuatan hidrogen]

 

tabel-reaksi-pembentukan-hidrogen.jpg

 

 

 

Sumber : Kirk – Othmer Encyclopedia, 1998.

Berikut gue akan menjelaskan salah satu tahapan2 proses pembuatan ammonia yang gue tahu (secara garis besarnya tentu). nitrogennya berasal dari udara dan hidrogennya berasal dari Natural Gas. Tahap-tahapan pembuatan ammonia:

[GAMBAR 2: Tahap pembuatan ammonia]

flowchart-pembuatan-ammonia.jpg

Tahap 1:Persiapan bahan baku gas sintesis

Terdiri dari 4 tahap yang besar:

 [GAMBAR3:flowchart persiapan bahan baku syn Gas]

flowchart-persiapan-bahan-baku-syngas.jpg

Tahap 1.1: Persiapan bahan baku NG:

[GAMBAR4:flowchart persiapan bahan baku NG]

flowchart-persiapan-bahan-baku-ng.jpg

 

bahan baku NG bisa saja mengandung partikel(solid)/liquid yang mengganggu proses compressionnya, sehingga seluruh partikel yang mengganggu tadi harus di remove di KO Drum terlebih dulu. Kemudian di coalescer terlebih dahulu untuk make sure tidak ada liquid yang terikut. Dari situ baru di kompresi untuk menaikkan tekanan. Inti dari reaksi steam reforming adalah tekanan dan suhu operasi yang optimum sehingga dapat mengoptimalkan produk yang diinginkan. Setelah di kompresi, Feed gas kemudian di preheating. Panas yang digunakan bisa diambil dari panas primary reformer untuk menghemat biaya utilitas. FG kemudian dimasukkan hydrotreater yang mengandung katalis (e.g. CoMo, katalis ini bisa berumur 3-5 tahun untuk kemudian harus diregenerasi.), untuk mengubah merkaptan (disulfide) yang terkandung dalam HC, menjadi H2S yang terpisah dari HC dan bisa diserap pada tahap selanjutnya yaitu tahap desulfurisasi. Pada tahap desulfurisasi ini menggunakan katalis ZnO. kalo mau tahu ttg contoh packed bed catalystnya silahkan klik disini… *bukan maksud promosi lo yah…*

Tahapan reaksinya:

[GAMBAR5: reaksi hydrotreating dan desulfurisasi]

reaksi-hydrotreating-dan-desulfurisasi.jpg

Btw, tujuan menghilangkan Sulfur ini adalah sematamata karena sulfur mengganggu reaksi sintesis ammonia. Dan dari reaksi kedua yang ada di hydrotreater terlihat ada CO yang terbentuk. Hal ini bisa jadi bertambahnya beban pada methanator nantinya  (lihat penjelasan berikutnya). Tapi tidak ada cara lain. Selain itu juga bila kandungan CO2 atau ammonia di FG besar, akan menghambat penyerapan H2S oleh ZnO karena ZnO akan terlebih dulu bereaksi dengan CO2 menghasilkan hidratnya, dan ammonia akan menghambat kerja

Tahap 1.2:Steam Reforming

NG bebas sulfur dari tahap 1.1 dicampur dengan steam medium pressure dengan ratio Steam/Carbon atau S/C tertentu, untuk kemudian disteam reforming, hingga intermediate levelnya terbentuk. Karena membutuhkan steam, makanya disebut Steam reforming. Steam reforming ini dilakukan dalam primary reformer catalyst tubes yang ada didalam furnace. Panas yang diperoleh dari membakar fuel gas.

Reaksi yang terjadi dalam primary reformer:

[GAMBAR6: reaksi dalam primary reformer]

reaksi-di-primary-reformer.jpg

Overall reaksi diatas adalah endoterm. Sebenarnya karena heat yang dibutuhkan oleh reaksi endoterm jauh lebih besar daripada heat yang dihasilkan oleh reaksi eksoterm yang lainnya, sehingga tetap dibutuhkan panas dari hasil pembakar fuel gas. Katalis yang digunakan adalah Nikel. kalo mau tahu ttg contoh packed bed catalystnya silahkan klik disini… *bukan maksud promosi lo yah…*

Tahap 1.3:Secondary Reforming

Secondary reforming dilakukan dalam secondary reformer. Diproses ini metana yang masih bersisa di kurangi dengan reaksi steam reformer hingga level yang sangat kecil, dan mulai menyampurkan udara dg NG. didalam secondary reformer ini O2 dalam udara dibakar hingga menghasilkan panas yang bisa digunakan untuk reaksi steam reforming yang tersisa. Udara yang dimasukkan mengikuti ratio Nitrogen-hydrogen yang dibutuhkan untuk optimasi sintesis ammonia.

dari reaksi steam reforming diatas (baik pada primary maupun secondary) ada produk sampingan yang tidak diinginkan berupa CO, walaupun dalam tempat yang sama juga terjadi reaksi shift reaction, yang mengubah CO menjadi CO2, tetap saja masih banyak CO yang tersisa. CO dan CO2 adalah zat yang racun terhadap sintesa ammonia nantinya sehingga kedua zat ini harus dihilangkan. Prosesnya lebih lengkapnya akan dibahas dibagian selanjutnya.

Katalis yang digunakan adalah kalo mau tahu ttg contoh packed bed catalystnya silahkan klik disini… *bukan maksud promosi lo yah…*

Tahap 1.3:Shift Conversion:High temperature and Low temperature.

Shift Conversion dibagi menjadi 2 tahap. HTSC (high temperature shift conversion)  baru kemudian LTSC (low temperature shift conversion). See gambar 6 untuk reaksi shift reaction yang terjadi. Konsep dr tahap ini adalah mengubah semua CO menjadi CO2. Pada tahapan selanjutnya akan ada tahapan CO2 removal. Sehingga baik CO maupun CO2 kandungannya sangat minim dalam Syn Gas yang akan dijadikan ammonia. Pertanyaan berikutnya adalah kenapa harus ada HTS dan LTS? Kenapa juga harus HTS dulu baru LTS dulu?

Seperti yang tertera di gambar 6 diatas shift reaction adalah reaksi eksoterm. Sehingga seharusnya reaksi tersebut dilakukan di Low Temperature. Tapi kenapa kok malah HTS yang didulukan? Itu pertanyaan bagus. Sebenernya jawabannya ada pada rate reaksinya. Pada temperature tinggi rate reaksi akan meningkat. Sehingga tujuan HTS ini adalah untuk meningkatkan rate reaksi dulu. Setelah rate reaksinya sudah cepat, maka produknya dikejar (reaksi eksoterm kan melepas panas, bila suhu sekitar lebih rendah maka panas yg dikeluarkan semakin besar, reaksi ditarik ke arah produk -> reaksi reversible), dengan menurunkan suhu di LTSnya. Memangnya kenapa gak LTS dulu baru HTS dulu? Kan bisa juga analognya dikejar produknya dulu baru dipercepat reaksinya. Ini baru konyol (I’ve asked that too). Masalahnya ada pada reaksi shift reaction itu reaksinya reversible yang bersifat eksoterm ke arah produk, bila suhu dinaikkan akan bergeser kearah reaktan. Selain itu HTS menaikkan rate reaksi. Sehingga pergeseran ke arah reaktan tersebut akan berlangsung dg rate yg relative tinggi. Bagaikan habis jatuh ketimpa tangga pula bukan? Nah that’s why gak boleh LTS dulu baru HTS.

Katalis HTS tidak sama dengan katalis LTS. Katalis untuk HTSC lebih murah dan lifetimenya lebih lama dari katalis yang untuk LTS.

untuk tahapan2 selanjutnya silahkan lihat

process pembuatan gas sintesis amonia 2

21 Comments leave one →
  1. May 1, 2007 2:27 am

    pik mo nambahin dikit tentang scrubbing (soalnya di milis migas saat ini ditulis juga lagi hangat perbincangan tentang perbedaan scrubbing dan knock-out seperti pada KO Drum). Kalo dulu aku agak bingung membedakannya dengan absorbtion gitu deh. Abis prinsipnya mirip.

    yg pasti kalo dari wikipedia, scrubber itu kira-kira artinya mengontakkan scrubbing agent (kalo diartikan agen pembilas bisa gak ya?), untuk menge-scrub zat tertentu dalam aliran proses.

    contoh yg paling gampang ya water scrubbing itu. tahu kan kalau co2 gampang larut di dalam air dan bereaksi juga membentuk h2co3? nah salah satu pemisahan co2 dari aliran gas proses ya bisa dengan cara mengontakkan aliran gas yg banyak mengandung co2 dengan aliran air. yg menjadi masalah lebih lanjut ya efisiensi scrubber itu sendiri …

  2. upieks permalink*
    May 2, 2007 12:46 am

    nah itu yg aku bgg juga…pengertian water scrubberkuw tu kok kecampur2 sama absorbsi jg..

  3. May 3, 2007 7:33 am

    kalo aku cari dari wikipedia ternyata kurang ya penjelasan tentang absorber dan scrubber. mungkin lebih jelas lihat buku2 tentang pemisahan ya …

    tapi kalo dari yg aku mengerti saat ini (mungkin aja salah), scrubber itu seperti bagian khusus dari absorbsi. Mungkin kalo scrubber hanya cocok digunakan istilahnya pada fluida cair seperti air, NaOH dll. sedangkan absorbsi bisa digunakan juga untuk fluida gas ataupun partikel padat.

    Gimana Pik?

  4. coco permalink
    December 29, 2007 4:36 am

    yang gw tau juga klo tuk yang berkaitan dengan penangkapan/penyerapan oleh padatan tuh namanya adsorpsi bukan absorbsi. untuk scrubber sendiri cenderung ke adsorpsi.tolong ralat klo salah…thanks

  5. upieks permalink*
    January 9, 2008 3:07 am

    adsorpsi memang berbeda dari absorpsi.

    di wikipedia ada kok penjelasannya…
    http://en.wikipedia.org/wiki/Adsorption

    intinya kalo absorpsi absorbent dan yg akan dipisahkan pada akhirnya akan berdifusi menjadi satu solution, sedangkan yg adsorpsi tidak. yg diserap hanya berada dipermukaan adsorbentnya…

    well, sekali lagi barangkali ada yg lebih faham, saya juga masih belajaran, mohon di benarkan bila saya salah…

  6. March 5, 2008 2:23 pm

    Arbsorpsi sama Scrub bukannya sama aja ya? Intinya misahin suatu kandungan dari gas ke liquid? klo dari liq-ke liquid mah bukan absorpsi dong? bisa dikategorikan ekstraksi? atau leaching lebih tepatnya?

  7. March 9, 2008 2:02 pm

    identifikasi tntg KLOROFORM….
    Uji warna nya gimana

  8. March 10, 2008 10:30 am

    @anak rimba
    emang sama sih absorpsi sama scrubber, tapi menurutku perbedaannya lebih ke kebiasaan penamaan aja. absorpsi lebih general kayakny.

  9. boy permalink
    July 3, 2008 3:41 pm

    aku bukan dari anak kimia sih.. mau tanya doang,
    kesimpulannya ammonia ini dari pembuatannya menggunakan bahan kimia tidak yah?
    thx..

  10. upieks permalink*
    July 18, 2008 5:45 pm

    insya allah…
    bahan kimia yg dimaksud itu apa yah?
    bahan kimia buatan atau senyawa kimia?

  11. bingo3374 permalink
    July 21, 2008 1:01 am

    Ttg scrub & absorb scr proses sih aku setuju dng guciano. Cuma dari penggunaan & tujuannya menurutku berbeda, kalo proses scrub digunakan mengabsorb komponen gas tertentu ((konsentrasi sdh rendah) yg ingin coba di manfaatin lg atau mengurangi konsentrasi gas yg lolos ke proses downstream atau juga buangan sedangkan proses absorbsi digunakan mengabsorb komponen gas utama (berkonsentrasi besar) yg wajib tdk boleh lolos (batas max tertentu) ke proses downstream. Kira-kira gitu deh, tolong dikoreksi yha bila salah

  12. upieks permalink*
    July 23, 2008 11:07 pm

    saya setuju…
    ttg konsep penggunaan dan tujuan memang beda.
    tapi kalo seperti yg menurut mas bingo ini sebut, kok saya kurang setuju disitu letak perbedaannya. tidak setujunya di bagian kalo absorber untuk mengabsorb bagian komponen gas utama(konsentrasi besar)… menurut saya kok tidak selalu yah… karena absorber di CO2 removal bukan merupakan gas utama… atau saya salah mengartikan besar dlm hal ini… apakah terbesar atau termasuk yg besar? seberapa utamanya? utama akan digunakan sebagai proses/akan dibuang sebagai waste yg bisa direcoveri kembali?

    itu menurut saya… kalo saya salah perseppsi…
    mgkn yg lain kalo lebih tahu… minta tolong di koreksi…

  13. bingo3374 permalink
    July 27, 2008 12:29 am

    maksud ku, CO2 itu “gas utama (prod samping di PR/SR & tujuan HTS/LTS) yg harus dibasmi” sebelum keburu lari ke methanator atau bahkan ke synthesa NH3, gitu Piek. Kalo gas utamanya sendiri yg mmg H2 & N2.
    Sorry salah istilah yha..

  14. upieks permalink*
    July 29, 2008 5:38 pm

    ooo…

    nah itu dia mas… kan mas bingo sebelumnya menyebutkan perbedaan antara scrubber dan absorber, kalo saya gak salah tangkap, scrubber tu untuk ngilangin bagian kecil untuk direcovery… kalo absorber bagian utama. nah saya bggnya utama ini identik dengan terbanyak, atau diinginkan.

    karena kalo terbanyak… saya kurang setuju… cmiiw tidak selamanya CO2 inlet absorber adalah terbanyak.

    atau kalo diinginkan… agak rancu juga dg scrubber. bagian diinginkan/tidaknya dilihat dr sudut pandang apa?

    kalo saya sih lebih cenderung setuju ke seperti yg wikipedia bilang…

  15. lia permalink
    May 11, 2009 12:15 pm

    mas,tanya pembuatan ZA dnk… buat tgs kuliah…
    makasih y sblmnya…

    • upieks permalink*
      May 18, 2009 4:26 pm

      pembuatan ZA dnk

      ZA= pupuk Ammonium Sulfat? atau apa nih?
      hehehehe… googling, insyaallah dapet…kalo lgkpnya saya belum ada literatur dan sumber… maap…

  16. Kresna permalink
    May 13, 2009 10:42 am

    ga da yg jwb dehhh..

    • upieks permalink*
      May 18, 2009 4:29 pm

      @ kresna… sori2…
      udah gue jawab… apakah menjawab? elu tahu dari mana data itu?

  17. denny permalink
    December 23, 2009 4:57 pm

    ko drum itu pemisahan hydrocarbon berat, dengan cara dimasukkan ke ruang yang volumnya lebih berat, dan di bagian atasnya ada demister yg menangkap klo hydrocarbon berat masih terbawa demister itu berupa filter, klo scrubber itu d bantu dengan air pembilas

  18. rusdi permalink
    December 8, 2010 2:46 pm

    Kalau menurunkan kadar amonia dari limbah air kitchen,air mandi,toilet???

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: