Makalah Kinetika Proses Dalam Industri Kimia

Oleh Aulia Fahri Chemical Engineering

BAB I

PENDAHULUAN

1.1       Latar Belakang

Kinetika kimia, juga dikenal sebagai kinetika reaksi, adalah studi tentang tingkat proses kimia. Kinetika kimia termasuk penyelidikan tentang bagaimana kondisi percobaan yang berbeda dapat mempengaruhi kecepatan reaksi kimia dan menghasilkan informasi tentang itu mekanisme reaksi dan keadaan transisi , serta pembangunan model matematis yang dapat menggambarkan karakteristik dari suatu reaksi kimia. Pada tahun 1864, Peter Waage dan Cato Guldberg mempelopori pengembangan kinetika kimia dengan memformulasikan hukum aksi massa , yang menyatakan bahwa kecepatan suatu reaksi kimia proporsional dengan kuantitas zat yang bereaksi.

Kinetika kimia berkaitan dengan penentuan percobaan laju reaksi dari yang tingkat hukum dan konstanta laju berasal. Relatif sederhana hukum menilai ada untuk orde reaksi nol (yang laju reaksi adalah independen konsentrasi), orde pertama reaksi, dan orde reaksi kedua, dan dapat diturunkan bagi orang lain. Dalam reaksi berturut-turut itu langkah menentukan tingkat sering menentukan kinetika. Pada reaksi orde pertama berturut-turut, sebuah steady state pendekatan dapat menyederhanakan hukum laju. Para Energi aktivasi untuk reaksi adalah eksperimen ditentukan melalui persamaan Arrhenius dan persamaan Eyring. Faktor utama yang mempengaruhi laju reaksi meliputi: kondisi fisik dari reaktan, maka konsentrasi reaktan, dengan temperatur reaksi awal yang terjadi, dan apakah tidak ada katalis yang hadir dalam reaksi.

1.2       Rumusan Masalah

            Berdasarkan   pemaparan  latar belakang sebelumnya, adapun  perumusan  masalah  makalah ini adalah:

1.         Apa pengertian dari kinetika proses?

2.         Bagaimana aplikasi kinetika proses di industri?

3.         Bagaimana proses kinetika proses dalam industri amonia?

1.3       Tujuan Penulisan

            Untuk menjelaskan bagaimana pengertian atau teori dari kinetika proses, dan menjelaskan aplikasi kinetika proses dalam industri.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1       Pengertian Kinetika Kimia

Gambar 2.1 Kinetika kimia

Kinetika kimia adalah suatu ilmu yang membahas tentang laju (kecepatan) dan mekanisme reaksi. Berdasarkan penelitian yang mula-mula dilakukan oleh Wilhelmy terhadap kecepatan inversi sukrosa, ternyata kecepatan reaksi berbanding lurus dengan konsentrasi/tekanan zat-zat yang bereaksi. Laju reaksi dinyatakan sebagai perubahan konsentrasi atau tekanan dari produk atau reaktan terhadap waktu.

Berdasarkan jumlah molekul yang bereaksi, reaksi terdiri atas:

1.      Reaksi unimolekular : hanya 1 mol reaktan yang bereaksi.

Contoh:  N₂O₅  → N₂O₄  +  ½ O₂

2.      Reaksi bimolekular : ada 2 mol reaktan yang bereaksi.

Contoh:  2HI  →  H₂  +  I₂

3.      Reaksi termolekular : ada 3 mol reaktan yang bereaksi.

Contoh:  2NO  +  O₂  →  2NO₂

Berdasarkan banyaknya fasa yang terlibat, reaksi terbagi menjadi:

1.      Reaksi homogen: hanya terdapat satu fasa dalam reaksi (gas atau larutan) 

2. Reaksi heterogen: terdapat lebih dari satu fasa dalam reaksi

Secara kuantitatif, kecepatan reaksi kimia ditentukan oleh orde reaksi, yaitu jumlah dari eksponen konsentrasi pada persamaan kecepatan reaksi.

2.2       Orde Reaksi

Orde suatu reaksi ialah jumlah semua eksponen (dari konsentrasi dalam persamaan laju. Orde reaksi juga menyatakan besarnya pengaruh konsentrasi reaktan (pereaksi) terhadap laju reaksi. Jika laju suatu reaksi berbanding lurus dengan pangkat satu konsentrasi dari hanya satu pereaksi.

Laju = k [A] ..................................................(2.1)

Maka reaksi itu dikatakan sebagai reaksi  orde pertama. Penguraian N₂O₅ merupakan suatu contoh reaksi orde pertama. Jika laju reaksi itu berbanding lurus dengan pangkat dua suatu pereaksi,

Laju = k[A]2 ..................................................(2.2)

Atau berbanding lurus dengan pangkat satu konsentrasi dari dua pereaksi,

Laju = k [A][B] .............................................(2.3)

Maka reaksi itu disebut reaksi orde kedua. Dapat juga disebut orde terhadap masing-masing pereaksi. Misalnya dalam persamaan terakhir itu adalah orde pertama dalam A dan orde dalam B, atau orde kedua secara keseluruhan. Suatu reaksi dapat berorde ketiga atau mungkin lebih tinggi lagi, tetapi hal-hal semacam itu sangat jarang. Dalam reaksi yang rumit, laju itu mungkin berorde pecahan, misalnya orde pertama dalam A dan orde 0,5 dalam B atau berorde 1,5 secara keseluruhan.

Suatu reaksi dapat tak tergantung pada konsentrasi suatu pereaksi. Perhatikan reaksi umum, yang ternyata berorde pertama dalam A. Jika kenaikan konsentrasi B tidak menaikkan laju reaksi, maka reaksi itu disebut orde nol terhadap B. Ini bisa diungkapkan sebagai:

Laju = k[A][B]0 = k[A] .......................................(2.4)

Orde suatu reaksi tak dapat diperoleh dari koefisien pereaksi dalam persamaan berimbangnya. Dalam penguraian N₂O₅ dan NO₂, koefisien untuk pereaksi dalam masing-masing persamaan berimbang adalah 2 tetapi reaksi pertama bersifat orde pertama dalam N₂O₅ dan yang kedua berorde kedua dalam NO₂.

2.3       Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kinetika Proses

a.         Sifat Reaktan

Gambar 2.2 Sifat reaktan yang Sangat Berpengaruh pada Kinetika Proses

Tergantung pada apa yang zat yang bereaksi, laju reaksi bervariasi. Reaksi asam, pembentukan garam, dan pertukaran ion adalah reaksi cepat. Ketika pembentukan ikatan kovalen terjadi antara molekul-molekul dan ketika molekul besar terbentuk, reaksi cenderung sangat lambat. Sifat dan kekuatan obligasi dalam molekul reaktan sangat mempengaruhi tingkat transformasinya menjadi produk. Reaksi yang melibatkan penataan ulang obligasi lebih rendah melanjutkan lebih cepat dibandingkan dengan reaksi yang melibatkan pengaturan kembali obligasi yang lebih besar.

b.         Keadaan Fisik

Gambar 2.3 Keadaan Fisik dari Reaktan

Keadaan fisik (padat, cair, atau gas) dari reaktan adalah juga merupakan faktor penting dari laju perubahan. Ketika reaktan dalam sama fase, seperti pada air larutan, gerak termal membawa mereka ke dalam kontak. Namun, ketika mereka berada di fase yang berbeda, reaksi terbatas pada antarmuka antara reaktan. Reaksi hanya dapat terjadi di wilayah mereka kontak, dalam kasus cair dan gas, pada permukaan cairan. Kuat gemetar dan diaduk mungkin diperlukan untuk membawa reaksi sampai selesai. Ini berarti bahwa semakin halus dibagi atau cair reaktan padat, semakin besar yang luas permukaan per unit volume , dan kontak lebih itu membuat dengan reaktan lain, sehingga reaksi lebih cepat. Untuk membuat analogi, misalnya, ketika seseorang mulai api, seseorang menggunakan chip kayu dan cabang-cabang kecil-satu tidak dimulai dengan besar kayu segera. Dalam kimia organik, Pada reaksi air adalah pengecualian dari aturan bahwa reaksi homogen berlangsung lebih cepat dari reaksi heterogen.

c.         Konsentrasi

Konsentrasi memainkan peran yang sangat penting dalam reaksi sesuai dengan teori tabrakan reaksi kimia, karena molekul harus bertabrakan untuk bereaksi bersama-sama. Sebagai konsentrasi reaktan meningkat, maka frekuensi dari molekul bertabrakan meningkat, mencolok satu sama lain lebih sering dengan berada di kontak yang lebih dekat pada suatu titik waktu tertentu. Pikirkan dua reaktan berada di wadah tertutup. Semua molekul yang terkandung dalam yang bertabrakan terus-menerus. Dengan meningkatkan jumlah satu atau lebih reaktan itu menyebabkan tabrakan ini terjadi lebih sering, meningkatkan laju reaksi

d.         Suhu

Suhu biasanya memiliki pengaruh besar pada laju reaksi kimia. Molekul pada suhu yang lebih tinggi memiliki lebih energi panas. Walaupun frekuensi tumbukan lebih besar pada temperatur yang lebih tinggi, ini saja memberikan kontribusi hanya sebagian yang sangat kecil untuk peningkatan laju reaksi. Jauh lebih penting adalah kenyataan bahwa proporsi molekul reaktan dengan energi yang cukup untuk bereaksi (energi lebih besar dari energi aktivasi: E>E_a) secara signifikan lebih tinggi dan dijelaskan secara rinci oleh Maxwell-Boltzmann distribusi energi molekular. “Rule of thumb” bahwa tingkat reaksi kimia dua kali lipat untuk setiap kenaikan suhu 10°C adalah kesalahpahaman umum, hal ini mungkin telah umum dari kasus khusus sistem biologi, di mana Q₁₀ (suhu koefisien) seringkali antara 1,5 dan 2,5. Reaksi kinetika A juga dapat dipelajari dengan melompat suhu pendekatan. Hal ini melibatkan menggunakan kenaikan tajam dalam suhu dan mengamati tingkat relaksasi dari sebuah proses keseimbangan.

e.         Katalis

Gambar 2.4 Katalis dalam Kimia

Generik diagram energi potensial yang menunjukkan pengaruh katalis dalam suatu reaksi kimia endotermik hipotetis. Keberadaan katalis membuka jalur reaksi yang berbeda (ditampilkan dalam warna merah) dengan energi aktivasi yang lebih rendah. Hasil akhir dan termodinamika secara keseluruhan adalah sama.

Suatu katalis adalah zat yang mempercepat laju reaksi kimia tetapi tetap kimia berubah setelah itu. Katalis meningkatkan laju reaksi yang berbeda dengan menyediakan mekanisme reaksi terjadi dengan lebih rendah energi aktivasi. Dalam autocatalysis produk reaksi itu sendiri merupakan katalis untuk itu reaksi yang mengarah ke umpan balik positif. Protein yang bertindak sebagai katalis dalam reaksi biokimia yang disebut enzim. Michaelis-Menten kinetika menggambarkan laju reaksi enzim dimediasi. Katalis A tidak mempengaruhi posisi kesetimbangan, sebagai katalis mempercepat reaksi mundur dan maju sama. Dalam molekul organik tertentu, substituen tertentu dapat memiliki pengaruh terhadap laju reaksi di tetangga partisipasi kelompok. Menghasut atau mencampur larutan juga akan mempercepat laju reaksi kimia, karena hal ini memberikan energi kinetik partikel yang lebih besar, meningkatkan jumlah tumbukan antara reaktan dan karenanya kemungkinan tabrakan sukses.

f.          Tekanan

Peningkatan tekanan dalam reaksi gas akan meningkatkan jumlah tumbukan antara reaktan, meningkatkan laju reaksi. Hal ini karena aktivitas gas berbanding lurus dengan tekanan parsial gas. Hal ini mirip dengan efek meningkatkan konsentrasi suatu larutan.

g.         Equilibrium

Sementara kinetika kimia berkaitan dengan laju reaksi kimia, termodinamika menentukan sejauh mana reaksi terjadi. Dalam reaksi reversibel, kesetimbangan kimia tercapai bila tingkat maju dan reaksi reverse adalah sama dan konsentrasi dari reaktan dan produk ada perubahan lagi. Hal ini ditunjukkan dengan, misalnya: proses Haber-Bosch untuk menggabungkan nitrogen dan hidrogen untuk memproduksi amoniak. Clock Kimia seperti reaksi Zhabotinsky Belousov menunjukkan bahwa konsentrasi komponen dapat berosilasi untuk waktu yang lama sebelum akhirnya mencapai keseimbangan.

h.         Energi

Secara umum, perubahan energi reaksi menentukan apakah perubahan kimiawi akan terjadi, namun kinetika menggambarkan bagaimana reaksi cepat. Reaksi bisa sangat eksotermik dan memiliki sangat positif entropi perubahan tetapi tidak akan terjadi dalam praktek jika reaksi ini terlalu lambat. Jika reaktan dapat menghasilkan dua produk yang berbeda, yang stabil yang paling termodinamika pada umumnya akan membentuk kecuali dalam keadaan khusus ketika reaksi dikatakan berada di bawah kendali kinetika reaksi. The Hammett Prinsip Curtin berlaku ketika menentukan rasio produk dua reaktan interconverting cepat, masing-masing pergi ke produk yang berbeda. Hal ini dimungkinkan untuk membuat prediksi tentang konstanta laju reaksi untuk reaksi dari -energi hubungan bebas. Para Efek isotop kinetik adalah perbedaan dalam tingkat reaksi kimia ketika sebuah atom di salah satu reaktan diganti oleh salah satu perusahaan isotop. Kinetika kimia memberikan informasi tentang waktu tinggal dan perpindahan panas dalam reaktor kimia di teknik kimia dan distribusi massa molar di kimia polimer.

BAB III

APLIKASI KINETIKA PROSES DALAM INDUSTRI AMONIAK

3.1       Aplikasi Kinetika Proses Dalam Industri Pembuatan Amoniak

Gambar 3.5 Proses Industri Amonia

Dasar teori pembuatan amonia dari nitrogen dan hydrogen ditemukan oleh Fritz Haber (1908), seorang ahli kimia dari Jerman. Sedangkan proses industri pembuatan amonia untuk produksi secara besar-besaran ditemukan oleh Carl Bosch, seorang insinyur kimia juga dari Jerman. Persamaan termokimia reaksi sintesis amonia adalah:

N₂(g) + 3H₂(g) ⇄ 2NH₃(g) ∆H = -92,4Kj Pada 25^oC : Kp = 6,2x105 ... (3.5)

Berdasarkan prinsip kesetimbangan kondisi yang menguntungkan untuk ketuntasan reaksi ke kanan (pembentukanNH₃) adalah suhu rendah dan tekanan tinggi. Akan tetapi, reaksi tersebut berlangsung sangat lambat pada suhu rendah, bahkan pada suhu 500^oC sekalipun. Dipihak lain, karena reaksi ke kanan eksoterm, penambahan suhu akan mengurangi rendemen. Proses Haber-Bosch semula dilangsungkan pada suhu sekitar 500^oC dan tekanan sekitar 150-350 atm dengan katalisator, yaitu serbuk besi dicampur dengan Al₂O₃, MgO, CaO, dan K₂O.

Reaksi kekanan pada pembuatan amonia adalah reaksi eksoterm. Reaksi eksoterm lebih baik jika suhu diturunkan, tetapi jika suhu diturunkan maka reaksi berjalan sangat lambat. Amonia punya berat molekul 17,03. Amonia ditekanan atmosfer fasanya gas. Titik didih Amonia -3,35 ^oC, titik bekunya -77,7 ^oC, temperatur & tekanan kritiknya 133^oC & 1657 psi. Entalpi pembentukan (∆H), kkal/mol NH_3(g) pada 0^oC, -9,368; 25^oC, -11,04. Pada proses sintesis pd suhu 700-1000^oF, akan dilepaskan panas sebesar 13 kkal/mol. Kondisi optimum untuk dapat bereaksi dengan suhu 400-600^oC, dengan tekanan 150-300 atm. Kondisi optimum pembuatan amonia (NH₃) dapat digambarkan pada tabel berikut:

Tabel 2.1: Kondisi Optimum Pembuatan NH₃

No.	Faktor	Reaksi: N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g) ∆H= -924 kJ	Kondisi Optimum
1.	Suhu	1. Reaksi bersifat eksoterm. 2. Suhu rendah akan menggeser       kesetimbangan kekanan. 3. Kendala: Reaksi berjalan     lambat.	400-600oC
2.	Tekanan	1. Jumlah mol pereaksi lebih     besar dibanding dengan        jumlah mol produk. 2. Memperbesar tekanan akan     menggeser kesetimbangan     kekanan. 3. Kendala Tekanan sistem     dibatasi oleh kemampuan alat     dan faktor keselamatan.	150-300 atm
3.	Konsentrasi	Pengambilan NH3 secara terus menerus akan menggeser kesetimbangan kearah kanan.	-
4.	Katalis	Katalis tidak menggeser kesetimbangan kekanan, tetapi mempercepat laju reaksi secara keseluruhan.	Fe dengan campuran Al2O3 KOH dan garam.

3.2       Persen amonia pada kesetimbangan

Pengaruh katalis pada sistem kesetimbangan adalah dapat mempercepat terjadinya reaksi kekanan atau kekiri, keadaan kesetimbangan akan tercapai lebih cepat tetapi katalis tidak mengubah jumlah kesetimbangan dari spesies-spesies yang bereaksi atau dengan kata lain katalis tidak mengubah nilai numeris dalam tetapan kesetimbangan. Peranan katalis adalah mengubah mekanisme reaksi kimia agar cepat tercapai suatu produk.

Katalis yang dipergunakan untuk mempercepat reaksi memberikan mekanisme suatu reaksi yang lebih rendah dibandingkan reaksi yang tanpa katalis. Dengan energi aktivasi lebih rendah menyebabkan maka lebih banyak partikel yang memiliki energi kinetik yang cukup untuk mengatasi halangan energi aktivasi sehingga jumlah tumbukan efektif akan bertambah sehingga laju meningkat.

Dengan kemajuan teknologi sekarang digunakan tekanan yang jauh lebih besar, bahkan mencapai 700 atm. Untuk mengurangi reaksi balik, maka amonia yang terbentuk segera dipisahkan. Mula-mula campuran gas nitrogen dan hidrogen dikompresi (dimampatkan) hingga mencapai tekanan yang diinginkan. Kemudian campuran gas dipanaskan dalam suatu ruangan yang bersama katalisator sehingga terbentuk amonia.

2.3       Tahap-Tahap Proses Pembuatan Amonia

Gambar 3.6 Blok Diagram Proses Pembuatan Amonnia

Amoniak diproduksi dengan mereaksikan gas Hydrogen (H₂) dan Nitrogen (N₂) dengan rasio H₂ : N₂ = 3 : 1. Pada pembuatan amonia yang dilaksanakan pada industri(PT PUSRI) secara garis besar dibagi menjadi 4 Unit dengan urutan sebagai berikut:

1.         Feed Treating Unit dan Desulfurisasi

2.         Reforming Unit

3.         Purification & Methanasi

4.         Synthesa Loop & Amoniak Refrigerant.

Untuk proses tiap unit dapat dijelaskan sebagai berikut:

1.         Feed Treating Unit

Gas alam yang masih mengandung kotoran (impurities), terutama senyawa belerang sebelum masuk ke Reforming Unit harus dibersihkan dahulu di unit ini, agar tidak menimbulkan keracunan pada Katalisator di Reforming Unit. Untuk menghilangkan senyawa belerang yang terkandung dalam gas alam, maka gas alam tersebut dilewatkan dalam suatu bejana yang disebut Desulfurizer. Gas alam yang bebas sulfur ini selanjutnya dikirim ke Reforming Unit. Jalannya proses melalui tahapan berikut:

a.         H₂S Desulfurization

Sejumlah H₂S dalam feed gas diserap di Desulfurization Sponge Iron dengan sponge iron sebagai media penyerap. Persamaan Reaksi:

Fe₂O₃.6H₂O + H₂S → Fe₂S₃ 6 H₂O + 3 H₂O ..............(3.6)

b.         CO₂ Removal Pretreatment Section

Feed Gas dari Sponge Iron dialirkan ke unit CO₂ Removal Pretreatment Section Untuk memisahkan CO₂ dengan menggunakan larutan Benfield sebagai penyerap. Unit ini terdiri atas CO₂ absorber tower, stripper tower dan benfield system.

c.         ZnO Desulfurizer

Pada bagian ini bertujuan untuk memisahkan sulfur organik yang terkandung dalam feed gas dengan cara mengubahnya terlebih dahulu mejadi Hydrogen Sulfida dan mereaksikannya dengan ZnO.

Persamaan Reaksi:

H₂S + ZnO → ZnS + H₂O ...................................(3.7)

2.         Reforming Unit

Di Reforming Unit gas alam yang sudah bersih dicampur dengan uap air, dipanaskan, kemudian direaksikan di Primary Reformer, hasil reaksi yang berupa gas-gas Hydrogen dan Carbon Dioksida dikirim ke Secondary Reformer dan direaksikan dengan udara sehingga dihasilkan gas-gas Hidrogen, Nitrogen dan Karbon Dioksida Gas-gas hasil reaksi ini dikirim ke Unit Purifikasi dan Methanasi untuk dipisahkan gas karbon dioksidanya. Tahap-tahap reforming unit adalah:

a.         Primary Reformer

Gambar 3.7 Primary Reformer

Seksi ini bertujuan untuk mengubah feed gas menjadi gas sintesa secara ekonomis melalui dapur reformer dengan tube-tube berisi katalis nikel sebagai media kontak feed gas dan steam pada temperature (824^oC)dan tekanan (45-46 kg/cm²) tertentu. Adapun kondisi operasi acuan adalah perbandingan steam to carbon ratio 3,2 : 1. Persamaan Reaksi:

CH₄ + H₂O → CO + 3 H₂ ∆H = - Q ........................(3.8)

CO + H₂O → CO₂ + H₂ ∆H = + Q ...........................(3.9)

Secara overall reaksi yang terjadi adalah reaksi endothermic sehingga membutuhkan burner dan gas alam sebagai fuel.

b.      Secondary Reformer

Gambar 3.8 Secondary Reformer

Gas yang keluar dari primary reformer masih mengandung kadar CH₄ yang cukup tinggi, yaitu 12-13 %, sehingga akan diubah menjadi H₂ pada unit ini dengan perantaraan katalis nikel pada temperature 1002,5^oC. Persamaan Reaksi:

CH₄ + H₂O → 3 H₂ + CO .................................(3.10)

Kandungan CH₄ yang keluar dari Secondary reformer ini diharapkan sebesar 0.34 % mol dry basis. Karena diperlukan N₂ untuk reaksi pembentukan amoniak maka melalui media compressor dimasukkan udara pada unit ini. Persamaan Reaksi:

2H₂ + O₂ → 2H₂O ........................................(3.11)

CO + O₂ → 2CO₂ .........................................(3.12)

3.         Purification dan Methanasi

Karbon dioksida yang ada dalam gas hasil reaksi Reforming Unit dipisahkan dahulu di Unit Purification, Karbon dioksida yang telah dipisahkan dikirim sebagai bahan baku Pabrik Urea. Sisa Karbon dioksida yang terbawa dalam gas proses, akan menimbulkan racun pada katalisator Ammonia Converter, oleh karena itu sebelum gas proses ini dikirim ke Unit Synloop dan Refrigeration terlebih dahulu masuk ke Methanator. Tahap-tahap proses Purification dan methanasi adalah sebagai berikut:

a.         High Temperature Shift Converter (HTS)

Setelah mengalami reaksi pembentukan H₂ di Primary dan Secondary Reformer maka gas proses didinginkan hingga temperature 371 ^oC untuk merubah CO menjadi CO₂ dengan persamaan reaksi sebagai berikut:

CO + H₂O → CO₂ + H₂ .....................................(3.13)

Kadar CO yang keluar dari unit ini adalah 3,5 % mol dry basis dengan temperature gas outlet 432^oC-437^oC.

b.         Low Temperature Shift Converter (LTS)

Karena tidak semua CO dapat dikonversikan menjadi CO₂ di HTS, maka reaksi tersebut disempurnakan di LTS setelah sebelumnya gas proses didinginkan hingga temperature 210 ^oC. Diharapkan kadar CO dalam gas proses adalah sebesar 0,3 % mol dry basis.

c.         CO₂ Removal

Karena CO₂ dapat mengakibatkan degradasi di Amoniak Converter dan merupakan racun maka senyawa ini harus dipisahkan dari gas sinthesa melalui unit CO₂ removal yang terdiri atas unit absorber, striper serta benfield sistem sebagai media penyerap. Sistem penyerapan di dalam CO₂ absorber ini berlangsung secara counter current, yaitu gas sinthesa dari bagian bawah absorber dan larutan benfield dari bagian atasnya. Gas sinthesa yang telah dipisahkan CO₂-nya akan keluar dari puncak absorber, sedangkan larutan benfield yang kaya CO₂ akan diregenerasi di unit CO₂ stripper dan dikembalikan ke CO₂ absorber. Sedangkan CO₂ yang dipisahkan digunakan sebagai bahan baku di pabrik urea. Adapun reaksi penyerapan yang terjadi:

K₂CO₃ + H₂O + CO₂ → 2KHCO₃ ......................(3.14)

d.         Methanasi

Gas sinthesa yang keluar dari puncak absorber masih mengandung CO₂ dan CO relative kecil, yakni sekitar 0,3% mol dry basis yang selanjutnya akan diubah menjadi methane di methanator pada temperature sekitar 316^oC.

Persamaan Reaksi:

CO + 3H₂ → CH₄ + H₂O ..................................(3.15)

CO₂ + 4H₂ → CH₄ + 2H₂O ...............................(3.16)

4.         Sinthesa loop dan Amonik Refrigerant

Gas proses yang keluar dari Methanator dengan perbandingan Gas Hidrogen dan Nitrogen = 3 : 1, ditekan atau dimampatkan untuk mencapai tekanan yang diinginkan oleh Ammonia Converter agar terjadi reaksi pembentukan, uap ini kemudian masuk ke Unit Refrigerasi sehingga didapatkan amoniak dalam fasa cair yang selanjutnya digunakan sebagai bahan baku pembuatan urea. Tahap-tahap poses Synthesa loop dan Amonik Refrigerant adalah:

a.         Sinthesis Loop

Gas sinthesa yang akan masuk ke daerah ini harus memenuhi persyaratan perbandingan H₂/N₂ = 2,5-3 : 1. Gas sinthesa pertama-tama akan dinaikkan tekanannya menjadi sekitar 177.5 kg/cm² oleh sintesa gas compressor dan dipisahkan kandungan airnya melalui sejumlah K.O. Drum dan diumpankan ke Amoniak Converter dengan katalis promoted iron. Persamaan Reaksi:

3H₂ + N₂ → 2NH₃ .............................................(3.17)

Kandungan Amoniak yang keluar dari Amoniak Converter adalah sebesar 12,05-17,2 % mol.

b.         Amoniak Refrigerant

Amoniak cair yang dipisahkan dari gas synthesa masih mengandung sejumlah tertentu gas-gas terlarut. Gas-gas inert ini akan dipisahkan di seksi Amoniak Refrigerant yang berfungsi untuk Mem-flash amoniak cair berulang-ulang dengan cara menurunkan tekanan di setiap tingkat flash drum untuk melepaskan gas-gas terlarut, sebagai bagian yang integral dari refrigeration, chiller mengambil panas dari gas synthesa untuk mendapatkan pemisahan produksi amoniak dari Loop Sinthesa dengan memanfaatkan tekanan dan temperature yang berbeda di setiap tingkat refrigeration.

5.         Produk Amoniak

Produk Amoniak yang dihasilkan terdiri atas dua, yaitu Warm Ammonia Product (30^oC) yang digunakan sebagai bahan baku untuk pabrik urea, Cold Ammonia Product (-33 ^oC) yang disimpan dalam Ammonia Storage Tank.

BAB IV

PENUTUP

4.1       Kesimpulan

            Adapun kesimpulan yang dapat diambil dari makalah ini adalah sebagi berikut:

1.         Kinetika kimia adalah suatu ilmu yang membahas tentang laju (kecepatan) dan mekanisme reaksi.

2.         Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kinetika Proses: Sifat Reaktan, Keadaan Fisik, Konsentrasi, Suhu, Katalis, Tekanan, Equilibrium, Energi.

3.         Banyak proses industri zat kimia yang didasarkan pada reaksi kesetimbangan. Agar efesien, kondisi reaksi haruslah diusahakan sedemikian sehingga menggeser kesetimbangan ke arah produk dan meminimalkan reaksi balik.

4.         Kondisi optimum dan kondisi yang nyata dalam produksi zat kimia harus diperhitungkan secara matang agar mempunyai nilai ekonomis dalam produksi.

5.         Pada pembuatan amonia yang dilaksanakan pada industri (PT PUSRI) secara garis besar dibagi menjadi 4 Unit dengan urutan sebagai berikut:

-           Feed Treating Unit dan Desulfurisasi

-           Reforming Unit

-           Purification & Methanasi

-           Synthesa Loop & Amoniak Refrigerant.