Mengenal Unit Sintesa Urea Industri

Urea merupakan jenis pupuk nitrogen yang paling banyak digunakan dalam pertanian (kandungan nitrogen dalam urea sebesar 46,65 %). Urea dengan rumus kimia (NH₂)₂CO. Pada temperatur kamar, urea berupa padatan berwarna putih.Urea larut dalam air, dan alcohol. Larut dalam air terhidrolisa secara lambat menjadi ammonium karbamat yang selanjutnya akan terurai menjadi amoniak dan CO₂.
Proses pembuatan Urea (NH₂CONH₂) didasarkan pada reaksi dehidrasi Ammonium Carbamat (NH₂COONH₄). Ammonium Carbamat dibuat dari Amoniak (NH₃) dan Karbondioksida (CO₂) menurut reaksi berikut :

2NH₃ + CO₂ à NH₂COONH₄

Reaksi ini merupakan reaksi eksotermis yang berlangsung sangat cepat, sebaliknya reaksi penguraian Ammonium Carbamat bersifat endotermis yang berlangsung lambat.

Panas reaksi yang dibutuhkan pada reaksi kedua dapat dipenuhi dari panas yang dihasilkan oleh reaksi pertama. Selama pembentukan Urea, Biuret sebagai hasil samping terjadi menurut reaksi sebagai berikut :

à 2NH₂CONH₂ NH₂CONHCONH₂ + NH₃

Reaksi pembentukan biuret ini sangat dihindari karena merupakan reaksi yang tidak diinginkan (reaksi samping). Hal ini karena biuret adalah racun bagi tanaman. Reaksi ini dapat terjadi apabila :

1. Konsentrasi urea terlalu tinggi, hal ini tidak dapat dihindari karena memang produk urea dengan konsentrasi tinggi

2. Konsentrasi amoniak yang rendah, ini juga tidak dapat dihindari karena amoniak diharapkan terkonversi menjadi urea

3. Suhu yang tinggi, dapat di kurangi dengan cara unit evaporasi dibuat vakum sehingga suhunya tidak terlalu tinggi

4. Waktu tinggal yang lama, hal ini diminimalisir dengan cara menurunkan level tangki urea.

Reaksi pembentukan urea adalah reaksi dehidari dan hanya terjadi di fase cair. Namun di reaksi ini pembentukan urea hanya sekitar 40-60% sehingga untuk meningkatkan konsentrasi urea perlu penghilangan zat yang belum/tidak bereaksi.

Untuk membuat reaksi ini tetao daklam fase cair maka digunakan tekanan reaksi yang tinggi. Kondisi proses yang dipakai dalam proses ditentukan oleh sifat campuran empat komponen yaitu NH₃, CO_2,H₂O, Urea dan juga oleh adanya zat inert (Zat yang tidak bereaksi).

Unit urea Pabrik-1A (ex-POPKA) memakai Total Recycle CO₂ Stripping Process dari Stamicarbon BV. Gellen Holland,. Didalam proses stamicarbon “total recycle CO₂ stripping”,.Dengan stripping NH₃ dari larutan, kesetimbangan carbamate akan bergeser ke kiri, sehingga terjadi disosiasi dari carbamate yang tidak terkonversi menjadi urea. Panas reaksi yang diperlukan di supply dengan pemanasan tube Stripper dari luar.

Karena waktu tinggal yang pendek didalam stripper dan temperatur relatif rendah, kesetimbangan urea dijaga dari kestabilannya, sehingga hidrolisis urea tidak terjadi.Larutan reaktor yang telah di strip diflash sampai tekanan yang sangat rendah (±4 bar) yang kemudian secara distilasi dilakukan pemisahan untuk melepaskan sisa – sisa NH₃ dan CO₂ dimana reaktan tersebut dilarutkan dalam air dan dipompakan kembali ke seksi sintesa.

Variabel-variabel proses Sintesa yang penting adalah :

· Rasio N/C mulai inlet HPCC sampai keluar reaktor berkisar 2,9 – 3,0.

· Tekanan Sintesa yang berkisar antara 143-145 kg/cm²A.

Pada kondisi yang demikian akan diperoleh :

· Konversi CO₂ menjadi Urea dalam reaktor antara 59% - 60%.

· Efisiensi Stripping di dalam Stripper sekitar 80% - 85%.

Hasil reaksi akan berupa campuran yang terdiri dari Urea, Carbamat, air, kelebihan Amoniak, Karbondioksida, dan zat-zat yang tak turut bereaksi (inert) yang terbawa bersama bahan baku.

Terhadap hasil reaksi ini selanjutnya akan dilakukan proses-proses pemisahan dan recovery zat-zat yang masih dapat dipakai.