makalah pik pembuatan urea
Post on 06-Dec-2014
182 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
TUGAS PROSES INDUSTRI KIMIA
“PEMBUATAN UREA”
KELOMPOK 2
MULIASARI KURNIATI M L2C009004
YUFIDANI L2C009018
ANISAH NIRMALA L2C009051
JOKO SUPRIYADI L2C009054
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK KIMIA
UNIVERSITAS DIPONEGORO
SEMARANG
2011
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Urea adalah suatu senyawa organik yang terdiri dari unsur karbon,
hidrogen, oksigen dan nitrogen dengan rumus CON2H4 atau (NH2)2CO. Seiring
perkembangan zaman, menyebabkan meningkatnya kebutuhan urea dalam dunia.
Oleh karena itu diproduksi secara komersial dari sintesis amonia dan
karbondioksida dan dapat diproduksi sebagai cair atau padat. Proses dehidrasi
karbomat amonium dalam kondisi panas tinggi dan tekanan tinggi, Produksi urea
pertama kali digunakan pada tahun 1870 dan masih digunakan sampai sekarang.
Tingginya penggunaan urea sintesis, maka diproduksi banyak. Bahkan satu juta
pon urea yang diproduksi di Amerika Serikat saja setiap tahun, sebagian besar
digunakan dalam pupuk. Karena nitrogen dalam urea membuatnya larut dalam
air, sangat diperlukan dalam aplikasi pertanian. Urea juga digunakan secara
komersial untuk industri, pakan ternak, lem, pembersih toilet, produk pewarnaan
rambut, pestisida dan fungisida. Dalam pengobatan digunakan dalam barbitunat,
dermatologi, dan diuretik.
I.2 Sejarah
Urea adalah suatu senyawa organik yang terdiri dari unsur karbon,
hidrogen, oksigen dan nitrogen dengan rumus CON2H4 atau (NH2)2CO. Urea juga
dikenal dengan nama carbamide yang terutama digunakan di kawasan Eropa.
Nama lain yang juga sering dipakai adalah carbamide resin, isourea, carbonyl
diamide dan carbonyldiamine. Urea pertama kali ditemukan dalam air seni oleh
H.M Rovelle pada tahun 1773. Itu disintesis pada tahun 1928 oleh Friedrich
Wohler dan merupakan senyawa organik pertama yang akan disintesis dari bahan
awal anorganik. Ditemukan ketika Wohler berusaha mensintesis amonium
cyanate, untuk melanjutkan studi sianat yang telah dilaksanakan selama beberapa
tahun. Tahun 1870 urea diproduksi dengan memanaskan amonium carbomate
dalam wadah tertutup. Amonium carbomate dapat diperoleh dengan reaksi
langsung amoniak dengan karbondioksida.
1.3 Kegunaan Produk
1. Pertanian
Lebih dari 90% dari produksi dunia urea diperuntukkan sebagai pupuk
nitrogen-release. Urea memiliki kandungan nitrogen tertinggi dari semua pupuk
nitrogen solid umum digunakan. Oleh karena itu, memiliki biaya transportasi
terendah per unit nitrogen. Pada tanaman biji-bijian dan kapas, urea sering
diterapkan pada saat budidaya terakhir sebelum tanam. Di daerah curah hujan
tinggi dan pada tanah berpasir (dimana nitrogen bias hilang melalui pencucian) dan
mana yang baik di musim hujan diharapkan, urea dapat digunakan selama musim
pertumbuhan. Top-dressing juga populer di tanaman rumput dan hijauan. Pada
tanaman irigasi, urea dapat digunakan kering di dalam tanah, atau dilarutkan dan
diterapkan melalui air irigasi. Urea akan larut dalam beratnya sendiri dalam air,
tetapi menjadi semakin sulit untuk melarutkan sebagai meningkatkan konsentrasi.
Pelarutan urea dalam air adalah endotermik, menyebabkan suhu solusi untuk
jatuh ketika urea larut.
2. Industri kimia
Urea merupakan bahan baku untuk pembuatan banyak senyawa kimia penting,
seperti :
- Bahan pembuat Berbagai bahan plastik , terutama resin urea-formaldehida .
- Berbagai perekat , seperti urea-formaldehida atau urea-melamin-
formaldehida.
- Kalium cyanate , bahan baku industri lainnya.
- Urea nitrat , bahan peledak.
3. Sistem Automobile
Urea digunakan dalam SNCR dan SCR reaksiuntuk mengurangi NOx polutan
dalam gas buang dari pembakaran dari diesel , bahan bakar ganda. The Blue TEC
sistem, misalnya, menyuntikkan berdasarkan urea solusi-air ke dalam system
pembuangan. Amoniak yang dihasilkan oleh hidrolisis urea bereaksi dengan
emisi oksida nitrogen dan diubah menjadi nitrogen dan air dalam catalytic
converter.
4. Terorisme
Ahmed Ressam , al-Qaeda Millenium Bomber, urea digunakan sebagai salah
satukomponen dalam bahan peledak bahwa ia siap untuk mengebom Bandar Udara
InternasionalLos Angeles pada malam Tahun Baru 1999/2000, bahan peledak yang bisa
menghasilkanledakan 40 kali lebih besar daripada sebuah menghancurkan bom mobil .
5. Penggunaan Komersial lainnya
- Bahan Pembuat produk pemutih gigi.
- Bahan dalam sabun cuci piring
- Sebagai stabilizer dinitroselulosa bahan peledak .
- Bahan dalam beberapa krim kulit , Moisturizer , kondisioner rambut.
Sumber: http://id.wikipedia.org/wiki/urea
I.4 Sifat fisik dan kimia Urea
Urea adalah senyawa kimia yang mempunyai rumus molekul NH2CONH2.
Di dalam air, urea akan terhidrolisa menjadi ammonium karbamat
(NH2COONH4) dan selanjutnya ammonium karbamat akan terdekomposisi
menjadi ammonia dan karbondioksida. Urea berbentuk serbuk putih, tidak berbau
atau mengeluarkan bau ammonia, tidak berwarna, dan tidak berasa. Pada suhu
132.6oC dan tekanan atmosfer, urea dapat terurai menjadi biuret NH(CONH2)2
yang merupakan hasil samping yang tidak dikehendaki dalam pembuatan urea.
Sebab kandungan biuret lebih dari 2% lbmol dalam pupuk akan mengganggu
pertumbuhan tanaman.
Tabel sifat fisik dan kimia urea
Titik Leleh 132,7°C
Indeks Refraksi, nD20 1,484; 1,602
Spesific Gravity, d420 1,355
Bentuk Kristalin Tetragonal, prisma
Energi Bebas Pembentukkan -42,120 kal/g mol (25°C)
Panas Pembentukkan 60 kal/g
Panas Larutan, dalam air 58 kal/g
Panas Kristalisasi -110 kal/g
70% Densitas Bulk Larutan Urea 0,74 g/cm2
Sumber : Perry, 1984
Beberapa sifat fisika ynag lain, sebegai berikut:
a. Densitas : 1300 kg/m3
b. Berat molekul : 48.16 m3/kmol
c. Viskositas kinematik : 2.42 x 10-6m2/s
d. Kapasitas panas : 135.2 J/mol.K
e. Tegangan Permukaan : 66.3 x 10-3 N/m
BAB II
RANCANGAN PROSES
II.1 Deskripsi Proses
Spesifikasi bahan baku dan produk
Spesifikasi bahan baku
a. Amonia
Bentuk (30 0C, 1 atm) : gas
Warna : tidak berwarna
Bau : khas
Densitas (25 0C),kg/m3 : 0.6942
Titik didih (1 atm) C : -33.34 0C
Titik lebur : -77.73 0C
Sumber: http://id.wikipedia.org/wiki/sifatchemist-fisis_amonia
b. Karbondioksida
Bentuk (30 0C, 1 atm) : gas
Warna : tidak berwarna
Bau : tanpa bau
Densitas (25 0C),kg/m3 : 1.600 g/l(padat)
Titik didih (1 atm) 0C : -78 0C
Titik leleh : -57 0C
Sumber: http://id.wikipedia.org/wiki/sifatchemist-fisis_karbondioksida
Spesifikasi produk
Urea
Bentuk (30 0C,1 atm) : padatan
Warna : berwarna putih
Bau : tanpa bau
Densitas (25 0C), kg/m3 : 1.33x103 kg/m3
Titik Lebur : 132.7 °C
Sumber: http://id.wikipedia.org/wiki/sifatchemist-fisis_urea
II.2 Tinjauan Proses
Proses Pembuatan
Urea diproduksi dengan mereaksikan amonia dan CO2 pada temperatur dan
tekanan tinggi sesuai dengan reaksi Basarao sebagai berikut:
2NH3(l) + CO2(g) NH2COONH4(liquid ammonia karbamat) ∆H=-117 kJ/mol
NH2COONH4(l) NH2CONH2 +H2O(l) ∆H=15,5 kJ/mol
Bahan baku : Gas CO2 dan Liquid NH3 yang di supply dari Pabrik Amoniak
http://mbahinox.wordpress.com/2009/03/25/karakteristik-senyawa-dalam
pembuatan-urea-dan-reaksi/
Proses pembuata Urea di bagi menjadi 6 Unit yaitu :
- Sintesa Unit
- Purifikasi Unit
- Kristaliser Unit
- Prilling Unit
- Recovery Unit
- Proses Kondensat Treatment Unit
1. Sintesa Unit
Unit ini merupakan bagian terpenting dari pabrik Urea, untuk mensintesa
dengan mereaksikan Liquid NH3 dan gas CO2 didalam Urea Reaktor dan kedalam
reaktor ini dimasukkan juga larutan Recycle karbamat yang berasal dari bagian
Recovery.
Tekanan operasi disintesa adalah 175 Kg/Cm2 g. Hasil Sintesa Urea dikirim ke
bagian Purifikasi untuk dipisahkan Ammonium Karbamat dan kelebihan
amonianya setelah dilakukan Stripping oleh CO2.
Berikut ini beberapa metode pengembalian ammonium karbamat pada proses
sintesa adalah sebagai berikut:
a. Ones – trough urea process
Karbamat yang tidak terdekomposisi di konversi menjadi gas NH3 dan CO2
dengan menggunakan panas yng dihasilkan reaktor sintesis dengan tekanan
rendah. Gas NH3 dan CO2 dipisahkan dari larutan urea dan diutilisasi untuk
memproduksi garam ammonia lewat absorbsi NH3 dengan larutan nitrat atau
sulfat sebagai absorben.
b. Solution recycle urea process
Gas NH3 dan CO2 diambil dari campuran keluaran reaktor sintesis urea di bagian
dekomposisi bartahap dengan tekanan yang divariasikan didalam air dan didaur
ulang kembali ke reaktor lain untk membentuk larutan ammonia dari ammonium
karbamat. Dari beberapa proses ini, terdapat dua proses lama yang masih tetap
digunakan, yaitu:
UTI (Urea Technologies Inc.)
Ammonia, Recycle Carbamat dan 60% CO2 sebagai feed dimasukkan melalui
bagian atas reaktor dengan tekanan 210 bar. Amonium carbamat terbentuk di
dalam reaktor yang dilengkapi dengan coil dan keluar lewat bagian bawah
dengan aliran yang berputar. Bahan yang keluar reaktor didinginkan kemudian
gas dilepaskan dan masuk dekomposer. Sebelum masuk dekomposer, gas ini
dicampurkan dengan 40% CO2 didalam separator dan diembunkan dalam heat
recovery. Gabungan dari gas tersebut diembunkan kembali sehingga terbentuk
aliran carbamat recycle. Larutan karbamat hasil evaporasi mempunyai
konsentrasi 86-88% sebelum kemudian di granulasi pada proses prilling. Proses
UTI hanya digunakan pada skala kecil dan medium.
Proses Mitsui Toatsu Coorporation (MTC) Conventional
Process of Toyo Engineering Coorporation
Pada proses total recycle seluruh ammonia dan CO2 yang tidak terkonversi
dikembalikan lagi ke reaktor. Proses ini bergantung pada suplai NH3 dan CO2.
c. Interval Carbamat recycle urea process
Karbamat yang tidak bereaksi dan amonia berlebih dilucuti dari aliran keluar
reaktor sintesa urea melalui gas panas CO2 atau NH3 pada tekanan reaktor dan
dikondensasikan kembali ke reaktor melalui aliran yang menggunakan gaya
gravitasi untuk recovery. Pengeluaran reaktor dan recycle amonium carbamat
pada umumnya berupa larutan dengan konsentrasi 70-75% lb mol dan diproses
lebih lanjut menjadi padatan.
2. Purifikasi Unit
Amonium Karbamat yang tidak terkonversi dan kelebihan Ammonia di Unit
Sintesa diuraikan dan dipisahkan dengan cara penurunan tekanan dan pemanasan
dengan 2 step penurunan tekanan, yaitu pada 17 Kg/Cm2 g. dan 22,2 Kg/Cm2 g.
Hasil peruraian berupa gas CO2 dan NH3 dikirim kebagian recovery, sedangkan
larutan Ureanya dikirim ke bagian Kristaliser.
3. Kristaliser Unit
Larutan Urea dari unit Purifikasi dikristalkan di bagian ini secara vacum,
kemudian kristal Ureanya dipisahkan di Centrifuge. Panas yang di perlukan
untuk menguapkan air diambil dari panas Sensibel Larutan Urea, maupun panas
kristalisasi Urea dan panas yang diambil dari sirkulasi Urea Slurry ke HP
Absorber dari Recovery.
4. Prilling Unit
Kristal Urea keluaran Centrifuge dikeringkan sampai menjadi 99,8 % berat
dengan udara panas, kemudian dikirimkan kebagian atas prilling tower untuk
dilelehkan dan didistribusikan merata ke distributor,dan dari distributor
dijatuhkan kebawah sambil didinginkan oleh udara dari bawah dan menghasilkan
produk Urea butiran (prill). Produk Urea dikirim ke Bulk Storage dengan Belt
Conveyor.
5. Recovery Unit
Gas Ammonia dan Gas CO2 yang dipisahkan dibagian Purifikasi diambil
kembali dengan 2 Step absorbasi dengan menggunakan Mother Liquor sebagai
absorben, kemudian direcycle kembali ke bagian Sintesa.
Berdasarkan prinsip recyclenya, proses total recycle dapat dibagi menjadi 5 yaitu:
a. Hot Gas Mixture Recycle
Pada proses ini campuran karbondioksida, ammonia, dan air ditekan dalam
beberapa tahap hingga mencapai 20-130 atm, kemudian dikondensasikan dan
dikembalikan ke reaktor.
b. Separated Gas Recycle
Pada proses ini karbondioksida dipisahkan dari ammonia dan ditekan secara
terpisah sebelum dikembalikan ke reaktor. Keuntungan proses ini adalah
konversinya tidak berkurang karena air tidak ikut di recycle dan dapat
menghindari masalah korosi (Larutan Carbamat).
c. Slurry Recycle
Proses ini jarang dilakukan karena sulit dalam merecovery energi dan mahalnya
biaya untuk make up. Pada proses ini ammonia dan karbondioksida dipisahkan
dari larutan urea yang keluar dari reaktor kemudian dikondensasikan agar
terbentuk amonium karbamat. Kristal ini dipompakan dari reaktor dalam bentuk
suspensi minyak.
d. Carbamat Solution Recycle
Proses ini melibatkan dekomposisi carbamat pada 2 atau 3 tahap penurunan
tekanan. Pada tiap tahap, gas yang dilepaskan (karbondioksida dan amonia)
diabsorpsi oleh larutan hasil kondensasi tahap sebelumnya dan larutan yang
dihasilkan dikembalikan ke reaktor.
e. Stripping
Perbedaan mendasar proses ini dengan keempat proses lainnya yaitu dengan cara
merecovery amonium carbamat yang tidak terkonversi dari larutan urea yang
keluar reaktor. Pada proses ini larutan karbamat di stripping dari larutan urea
pada tekanan yang sama dengan tekanan reaktor. Gas hasil stripping
dikondensasikan dan dikembalikan ke reaktor.
6. Proses Kondensat Treatment Unit
Uap air yang menguap dan terpisahkan dibagian Kristalliser didinginkan
dan dikondensasikan. Sejumlah kecil Urea, NH3 dan CO2 ikut kondensat
kemudian diolah dan dipisahkan di Strpper dan Hydroliser. Gas CO2 dan gas NH3
nya dikirim kembali ke bagian purifikasi untuk direcover. Sedang air
kondensatnya dikirim ke Utilitas.
http://bingo3374.wordpress.com/2008/07/23/proses-pembuatan-urea-scr
umum/
Faktor-faktor yang mempengaruhi pembuatan urea adalah temperatur,
tekanan, perbandingan CO2 dan NH3 dan kandungan air dan oksigen.
a) Temperatur
Pengaruh temperatur pada proses sintesa urea dapat dijelaskan oleh asas
Le Chatelier yang berbunyi jika suatu sistem berada dalam kesetimbangan, suatu
kenaikan temperatur akan menyebabkan kesetimbangan itu bergeser ke arah yang
menyerap kalor. Perubahan temperatur akan mengakibatkan bergesernya tetapan
kesetimbangan reaksi. Naiknya temperatur akan mengakibatkan reaksi bergeser
ke arah kiri (endothermis) atau menurunkan konversi pembentukan urea.
Disamping itu, kenaikan temperatur juga akan mengakibatkan kecepatan reaksi
pembentukan urea menjadi semakin besar. Kondisi yang paling optimal dalam
reaktor adalah sekitar 2000C yaitu temperatur di mana konversi mendekati
kesetimbangan dengan waktu tinggal 0,3-1 jam. Bila temperatur reaktor turun,
maka konversi ammonium karbamat menjadi urea akan berkurang sehingga
memberi beban lebih berat pada seksi-seksi berikutnya. Jika temperatur turun
sampai 1500C akan menyebabkan timbulnya ammonium karbamat menempel
pada reaktor. Sebaliknya, bila temperatur melebihi 2000C maka laju korosi dari
Titanium Lining akan meningkat dan tekanan kesetimbangan di dalam reaktor
dari campuran reaksi akan melampaui tekanan yang dibutuhkan. Di samping itu,
hasil dari reaksi samping yang besar akan menyebabkan turunnya konversi
pembentukan urea. Jadi laju reaksi yang baik pada suhu 180-2000C dalam waktu
20-60 menit atau pada suhu rendah dengan ammonia berlebih.
b) Tekanan
Pengaruh perubahan tekanan dalam campuran kesetimbangan gas dapat
dipahami melalui asas Le Chatelier. Menurut asas ini, kenaikan tekanan
menyebabkan reaksi bergeser ke kanan, tetapi jika tekanan berkurang maka
kecepatan tumbukan molekul akan berkurang, sehingga kecepatan reaksi akan
berkurang dalam sistem kesetimbangan,
2NH3(l) + CO2(g) NH2CONH2(aq) + H2O(l)
Tekanan yang digunakan adalah 200 kg/cm2G. Pemilihan tekanan operasi ini
berdasarkan pertimbangan bahwa konversi ammonium karbamat menjadi urea
hanya terjadi pada fase cair dan fase cair dapat dipertahankan dengan tekanan
operasi yang tinggi. Pada suhu tetap konversi naik dengan naiknya tekanan
hingga titik kritis, dimana pada titik ini reaktan berada pada fase cair. Untuk
perbandingan NH3 dan CO2 yang stokiometris suhu 1500C dan tekanan 100 atm
memberikan keadaan yang hampir optimum tetapi pada suhu ini reaksi berjalan
lambat. Pada suhu 190 – 2200C, tekanan yang digunakan berkisar antara 140 –
250 atm.
c) Perbandingan NH3 dan CO2
Perbandingan NH3 dan CO2 berkisar 3,5 – 4 karena selain mempengaruhi suhu
reaktor, jumlah ammonia dapat mempengaruhi reaksi secara langsung. Adanya
kelebihan ammonia dapat mempercepat reaksi pertama. Di samping itu,
kelebihan ammonia juga akan mencegah terjadinya reaksi pembentukan biuret
dengan reaksi :
2NH2CONH2(l) NH2CONHCONH2(l) + NH3(g)
Terbentuknya biuret yang berlebihan tidak diinginkan karena merupakan racun
bagi tanaman sehingga jumlahnya dibatasi hanya 0,5 % dari produk urea.
Perbandingan mol NH3 : CO2 optimum adalah 4 : 1. dengan nilai itu diharapkan
reaksi pertama dapat berjalan cepat sekaligus mencegah terjadinya pembentukan
biuret.
d) Kandungan air dan oksigen
Adanya air akan mempengaruhi reaksi terutama reaksi kedua yaitu peruraian
karbamat menjadi urea dan air sehingga dapat mengurai konversi karbamat
menjadi urea. Pada umumnya, proses didesain untuk meminimalkan jumlah air
yang direcycle ke reaktor. Adanya sedikit oksigen akan mengurangi korosi.
Secara keseluruhan reaksi diatas adalah eksotermis sehingga diperlukan
pengaturan terhadap suhu didalam reaktor supaya suhu tetap pada kondisi
optimum, untuk mengatur suhu maka diatur:
a) Jumlah ammonia masuk reactor
b) Jumlah larutan ammonium karbamat recycle yang masuk reactor
c) Pengaturan suhu ammonia umpan dalam ammonia preheater.
Sebagai hasil reaksi di atas maka komponen yang keluar reaktor adalah
urea, biuret , ammonium karbamat, kelebihan ammonia dan air.
Sumber : http://www.ekodokcell.co.cc/
II.3 Diagram Flowsheet
http://www.google.co.id/imgres?imgurl=http://www.kppbumn.depkeu.go.id/
Industrial_Profile/PK4/Proses%2520Pembuatan%2520Pupuk_files/
PabrikUrea.jpg&imgrefurl=http://www.kppbumn.depkeu.go.id/
Industrial_Profile/PK4/Proses%2520Pembuatan%2520Pupuk.htm&usg
Diagram peralatan pada proses pembuatan pupuk urea
Dimulai dari ladang-ladang gas yang banyak terdapat di sekitar Prabumulih
yang diusahakan oleh Pertamina, gas alam yang bertekanan rendah dikirim
melalui pipa-pipa berukuran 14 inchi ke pabrik pupuk PT Pupuk Sriwidjaja, di
Palembang. Gas alam ini dimasa-masa yang lalu tidak dimanfaatkan orang
dan dibiarkan habis terbakar. Menjelajah hutan-hutan, rawa-rawa, sungai,
bukit-bukit dan daerah-daerah yang sulit dilalui, gas alam bertekanan rendah
ini dikirim melalui pipa-pipa sepanjang ratusan kilometer jauhnya menuju
pemusatan gas alam di pabrik pupuk di Palembang. Gas bertekanan rendah,
melalui proses khusus pada kompresor, gas diubah menjadi gas yang
bertekanan tinggi. Kemudian gas ini dibersihkan pada unit Sintesa Gas untuk
menghilangkan debu, lilin dan belerang.
Pertemuan antara gas yg sudah diproses dengan air dan udara pada unit sintesa
ini menghasilkan tiga unsur kimia penting, yaitu unsur gas N2 (zat lemas),
unsur zat air (H2), dan unsur gas asam arang (CO2), Ketiga unsur kimia
penting ini kemudian dilanjutkan prosesnya. Zat lemas (N2) dan zat air (H2)
bersama-sama mengalir menuju Unit Sintesa Urea. Pada sintesa amoniak, zat
lemas (N2) dan zat air (H2) diproses menghasilkan amoniak (NH3). Gas asam
arang (CO2), yang dihasilkan pada unit Sintesa Gas, kemudian bereaksi
dengan amoniak pada unit Sintesa Urea. Hasil reaksi ini adalah butir-butir
urea yang berbentuk jarum dan mudah menyerap air.
Oleh karena itu proses pembuatan dilanjutkan lagi pada Menara Pembutir,
dimana bentuk butir-butir tajam itu diubah dengan suatu tekanan yang tinggi
menjadi butir-butir Urea bulat yang berukuran 1 sampai 2 milimeter sehingga
mempermudah petani menabur dan menebarkannya pada sawah-sawah
mereka. Pada umumnya, butir-butir Urea itu dibungkus dengan karung plastik
dengan berat 50 Kilogram.
Sumber : http://www.pusri.co.id/indexA.php
II.4 Tinjauan Termodinamika
Reaksi pembuatan urea terdiri atas dua tingkat yaitu:
1.Reaksi pembentukan ammonium karbomat (NH2COONH4)
2,Reaksi penguraian ammonium karbomat menjadi urea dan air.
*Pembentukan ammonium karbomat (T:190 , P=87,5 Psig)
2NH3(l) + CO2(g) NH2COONH4( liquid ammonia karbamat ) ∆Hf298 = -28,5 kkal/mol
Reaksi ini merupakan reaksi isotermis yang berlangsung cepat (mengeluarkan
panas dan keseimbangan karbomat tercapai)
*Penggunaan ammonium karbomat (T:190 , P=87,5 Psig)
Fase cair amonium karbomat akan didehidrasi menjadi urea dan air
NH2COONH4(l) NH2CONH2 + H2O(l) ∆Hf298 = 4,5 kkal/mol
Penguraian ammonium karbomat bersifat endotermis (membutuhkan panas dan
berlangsung lebih lambat)
Panas reaksi yang dibutuhkan pada penguraian ini dapat dipenuhi dari sebagian
panas yang dihasilkan pada reaksi pembentukan karbomat.
Selama pembentukan urea,terjadi reaksi samping yaitu pembentukan biuret
dengan reaksi sebagai berikut:
2NH2CONH2(l) NH2CONHCONH2 + NH2(l) ∆Hf298 = 4,28 kkal/mol
Reaksi ini berlangsung lambat dan memerlukan panas (endoterm). Dari
persamaan reaksi tersebut jelas bahwa biuret cenderung terjadi pada konsentrasi
urea yang tinggi, konsentrasi NH3 yang rendah, waktu tinggal lama dan suhu
tinggi.Biuret adalah senyawa samping pada pembuatan urea yang tidak
diinginkan, karena merupakan racun bagi tanaman.
Sumber : J.M Smith-H.C Van Ness-M.M. Abbott, 1975
Tinjauan termodinamika dengan persamaanm van’t hoff sebagai berikut :
d(∆G0/RT)dt = -∆H0RT
dengan
∆G0RT = - ln K
Sehingga :
d(∆G0/RT)dT = -∆H0RT
d ln K dT = ∆H0RT
Dengan :
∆G0 = Energi Gibbs standar
R = Tetapan gas umum
T = Temperatur reaksi
K = Konstanta kesetimbangan reaksi
Apabila k ≥ 1, Maka reaksi tersebut bolak – balik (ireversible)
Apabila k ≤ 1, Maka reaksi tersebut searah ( reversible)
Diketahui data – data G0 untuk mengetahui masing – masing komponen pada
298,15 0K adalah:
∆G0 f NH2CONH2 = -16,225 kJ/mol
∆G0 f H2O = -21,302 kJ/mol
∆G0 f NH2COONH4 = -2,450 kJ/mol
∆G0 = ∆G0 f NH2CONH2 + ∆G0
f H2O - ∆G0 f NH2COONH4
= -16,225 kJ/mol - 21,302 kJ/mol + -2,450 kJ/mol
= -35,077 kJ/mol
Dari persamaan ini :
∆G0 = - RT ln K
K298,15 = 1,057
Karena K >>> 1 maka reaksi berlangsung ireversible.
Sumber : Perry, 1984
II.5 Tinjauan Kinetika
Persamaan pendekatan kecepatan reaksi pembentukan urea adalah
K = (2,589 x 105)(e110/RT) m3/kmol det. Bila ditinjau dari segi kinetika reaksi
sesuai dengan rumus Arrhenius :
K = Ae(-Ea/RT)
Dalam hubungan ini,
K : Konstanta kecepatan reaksi
A : Faktor Tumbukan
Ea : Energi Aktivasi
R : Konstanta gas ideal
T : Temperatur
Dari persamaan di atas, harga A, E, dan R tetap, sehingga harga K hanya
dipengaruhi oleh fungsi T (suhu), untuk ruas kanan semakin besar maka reaksi
akan berlangsunbg cepat.
Dari persamaan ini :
K = Ae(-Ea/RT)
K = (2,589 x 10-5)e-(110/1,978.T)
Nilai k yang diperoleh, dimasukkan dalam persamaan : Xa = 1 – e-kt diasumsikan
t (waktu) berlangsung 1 jam (3600s), diperoleh :
Sumber :
http://eruler.multiply.com/journal/item/4/proses_pembuatan_urea
T (suhu)
Xa
Thermodinamika
(%)
Kinetika
(%)
25 4,7 4,53
50 14,8 8,61
75 32,0 15,05
100 55,02 23,0
125 68,0 34,0
150 71,01 47,0
175 78,0 54,02
200 86,0 65,0
225 56,0 64,0
BAB III
PENUTUP
III.1 Kesimpulan
Dalam pembuatan urea dengan pemanasan amonium carbamate yang
dihasilkan dari amonia dan karbondioksida. Dengan mengkondisikan reaksi
dengan tekanan 141 – 200 kg/cm2 , temperatur 183 – 190 0C dan rasio mol
NH3/CO2 = 2,9 – 4. Proses pembuatan urea terdiri dari Sintesa Unit, Purifikasi
Unit, Kristaliser Unit, Prilling Unit, Recovery Unit dan Proses Kondensat
Treatment Unit. Ada 2 tahap dalam pembuatan urea yaitu reaksi pembentukan
ammonium karbamat dan reaksi penguraian ammonium karbamat menjadi urea
dan air. Dalam proses pembuatan urea tinjauan termodinamika lebih berpengaruh
dibanding tinjauan kinetika.
III.2 Saran
1. Sebaiknya pada pembuatan ure suhu operasi dijaga konstan pada suhu
optimal, agar konversi yang didapat juga optimal
2. Apabila suhu operasi rendah alangkah baiknya ammonia dibuat berlebih,
agar konversi tetap optimal
3. Dalam opersai perbandingan maksimum mol NH3 dengan CO2 adalah
4 : 1 agar tidak terjadi pembentukan biuret.
DAFTAR PUSTAKA
Perry Roert H., Don Green,”Perry’s Chemical Engineers’ Handbook”, 5th
edition, McGraw-Hill, NewYork, 1973
Smith J.M - Van Ness-H.C M.M. Abbott, “introduction to Chemical
Engineering Thermodynamics”,6th,McGraw-Hill, NewYork, 1975
http://bingo3374.wordpress.com/2008/07/23/proses-pembuatan-urea-scr-
umum/
http://eruler.multiply.com/journal/item/4/proses_pembuatan_urea Jun 3, '09
1:26 PM © 2011 Multiply
http://id.wikipedia.org/wiki/sifatchemist-fisis_amonia
http://id.wikipedia.org/wiki/sifatchemist-fisis_karbondioksida
http://id.wikipedia.org/wiki/sifatchemist-fisis_urea
http://id.wikipedia.org/wiki/Urea
http://mbahinox.wordpress.com/2009/03/25/karakteristik-senyawa-dalam-
pembuatan-urea-dan-reaksi/
http://translate.google.co.id/translate?hl=id&sl=en&u=http://
www.3rd1000.com/urea/
urea.htm&ei=dVroTfbNDsL5rAfYld2dAQ&sa=X&oi=translate&ct=result
&resnum=7&ved=0CFwQ7gEwBg&prev=/search%3Fq%3Durea%26hl
%3Did%26biw%3D1280%26bih%3D546%26prmd%3Divns
http://www.ekodokcell.co.cc/
http://www.google.co.id/imgres?imgurl=http://www.kppbumn.depkeu.go.id/
Industrial_Profile/PK4/Proses%2520Pembuatan%2520Pupuk_files/
PabrikUrea.jpg&imgrefurl=http://www.kppbumn.depkeu.go.id/
Industrial_Profile/PK4/Proses%2520Pembuatan%2520Pupuk.htm&usg
http://www.pusri.co.id/indexA.php
top related