Abstrak—Negara  Indonesia  dikenal  sebagai  negara  agraris, dimana  banyak  masyarakat  nya  yang  bekerja  di  sector pertanian. Karena itulah, tingkat konsumsi pupuk di Indonesia sangat  tinggi  karna  merupakan  komponen  penting  untuk kualitas  tumbuhan.  Pupuk  urea  adalah  pupuk  yang mengandung  unsur  Nitrogen  sebanyak  46%  yang  berperan dalam pembentukan dan pertumbuhan bagian-bagian vegetative tanaman seperti pembentukan klorofil, membentuk lemak,  protein,  dan mempercepat  pertumbuhan  daun,  batang dan  akar.  Pembangunan  pabrik  urea  direncanakan  memiliki kapasitas  600.000  ton/tahun  pupuk  urea  dalam  bentuk  prill, dimana pabrik akan didirikan di Kawasan Industri Kariangau, Balikpapan.  Kawasan  ini  cukup  dekat  dengan  sumber  bahan baku,  serta  memadai  dalam  factor  transportasi  serta  utilitas. Berdasarkan  analisa  neraca  massa  dan  energi,  pabrik  ini membutuhkan bahan baku sebanyak 2122 ton/tahun NH 3 dan 1223  ton/tahun  CO 2 dengan  kebutuhan  steam  51.270  kg/jam, cooling  water  16.557.227  kg/jam  serta  listrik  sebesar  11.193 KW/tahun.  Pabrik  ini  terdiri  dari  enam  tahap,  yaitu  sintesa, purifikasi, konsentrasi, pembutiran, recovery, serta condensate treatment.  Bahan  baku  pada  awalnya  akan  masuk  sebagai liquid  dan  direaksikan  menjadi  urea  pada  reactor  dengan kemurnian  sekitar  30%.  Kemudian,  bahan  baku  yang  belum berhasil bereaksi akan direaksikan Kembali di seksi selanjutnya untuk  mendapatkan  kemurnian  urea  hingga  99,7%.  Larutan urea  akan  dipadatkan  dalam  bentuk  prilling  pada  seksi pembutiran  menggunakan  alat  prilling  tower.  Berdasarkan perhitungan  yang  dilakukan,  pabrik  urea  memadai  untuk didirikan dengan nilai IRR = 20,2%, NPV = 310,4 Juta Dolar, dan Pay Out Time (POT) selama 3 tahun.
Kata Kunci—Pupuk Urea, Internal Rate of Return, Break Even Point, Pembutiran, Pertanian.

## I. PENDAHULUAN
NDONESIA  bergerak  menjadi  negara  agraris,  yaitu dimana sektor pertanian memegang peranan penting dalam perekonomian nasional. Hal tersebut didukung oleh data dari Badan  Pusat  Statistika  (BPS)  per  Agustus  2022,  dimana persen  pekerja  informal  di  seluruh  provinsi  Indonesia  yang bekerja di sektor pertanian memiliki rata-rata 86,54%.
Pupuk  urea  adalah  pupuk  yang  mengandung  unsur Nitrogen sebanyak 46% yang berperan dalam pembentukan dan  pertumbuhan  bagian-bagian  vegetative  tanaman  seperti pembentukan  klorofil,  membentuk  lemak,  protein,  dan mempercepat  pertumbuhan  daun,  batang  dan  akar.  Pupuk urea  banyak  digunakan  di  Indonesia  dalam  bentuk  granul maupun prill.
Kebutuhan  pupuk  urea  di  Indonesia  masih  sangat  tinggi melihat data konsumsi dan import pupuk urea yang tinggi di Indonesia. Berdasarkan data dari Badan Pusat Statistik (BPS) pada tahun 2017 - 2021, terjadi peningkatan angka konsumsi serta  ekspor  dari  pupuk  urea  di  Indonesia.  Nilai  tersebut
diasumsikan  akan  semakin  meningkat  mengetahui  bahwa terdapat pengerucutan pupuk subsidi menjadi pupuk urea dan NPK  di  Indonesia  oleh  pada  Peraturan  Menteri  Pertanian Nomor 10 Tahun 2022 tentang “Tata Cara Penetapan Alokasi dan  Harga  Eceran  Tertinggi  Pupuk  Bersubsidi  Sektor Pertanian” pada BAB II, pasal 2, ayat 2 serta Indonesia yang mengekspansi  impor  pupuk  urea  nya  ke  berbagai  negara  di Indonesia salah satunya Korea Selatan.
Saat  ini,  di  Indonesia  sudah  terdapat  5  perusahaan  yang memproduksi  pupuk  urea.  Perusahaan  tersebut  adalah  PT Pupuk  Iskandar  Muda  di  Aceh,  PT  Pupuk  Sriwidjaja  di Palembang Sumatera Selatan, PT Pupuk Kujang di Cikampek Jawa  Barat,  PT  Pupuk  Kalimantan  Timur  di  Bontang Kalimantan Timur, dan PT Petrokimia Gresik di Gresik Jawa Timur  [1].  Namun,  dengan  keberadaan  5  pabrik  tersebut, masih  terdapat  isu  bahwa  terjadinya  kekurangan  pupuk  di beberapa  provinsi  di  Indonesia.  Berdasarkan  penjabaran diatas,  maka  dapat  disimpulkan  bahwa  pendirian  pabrik pupuk  urea  masih  dibutuhkan  di  Indonesia  dengan  tujuan sebagai berikut.
1. Mencegah  kelangkaan  pupuk  urea  di  Indonesia dikarenakan perkiraan permintaan pupuk urea yang akan meningkat.
2. Meningkatkan devisa negara melalui ekspor pupuk urea.
3. Memperbanyak  sumber  distribusi  pupuk  urea  di Indonesia.
4. Memanfaatkan  sumber  daya  yang  dimiliki  Indonesia secara maksimal untuk memproduksi pupuk urea.
Untuk  mendirikan  suatu  pabrik,  letak  geografis  menjadi salah satu faktor yang sangat penting. Karena itulah, terdapat beberapa  parameter  dalam  menentukan  lokasi  pabrik  yaitu ketersediaan  bahan  baku,  ketersediaan  lahan,  lokasi pemasaran,  tenaga  kerja,  akses  transportasi,  utilitas,  serta kondisi  iklim.  Menggunakan  metode  AHP  ( Analytical
I

## Pra Desain Pabrik Pupuk Urea Dari Ammonia
(NH 3 ) dan Karbon Dioksida (CO 2 ) dengan Menggunakan Teknologi ACES21
Arditya Novan Farros, Yeni Rahmawati, dan Anissa Candraningtyas Departemen Teknik Kimia, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) e-mail : rifqah_18des@chem-eng.its.ac.id
Tabel 1.
Spesifikasi Bahan Baku Ammonia (NH 3 ) Cair Spesifikasi Kuantitas Satuan Tekanan 25 Kg/cm 2 G Temperatur 25 – 30 °C Jumlah 40,7 MT/Jam Komposisi NH 3 99,5 % Berat Komposisi H 2 O 0,5 % Berat
Tabel 2.
Spesifikasi Bahan Baku Karbon Dioksida (CO 2 ) Gas Spesifikasi Kuantitas Satuan Tekanan 0,6 Kg/cm 2 G Temperatur 38 °C Komposisi CO 2 (basis) 99,85 % dry mole Komposisi H 2 O 45,2 % dry mole Komposisi H 2 0,13 % dry mole Komposisi N 2 0,02 % dry mole
Hierarcy Process ), didapatkan pabrik urea akan didirikan di daerah Kariangau, Balikpapan, Kalimantan Timur.
Untuk  memproduksi  pupuk  urea,  bahan  baku  yang digunakan  adalah  ammonia  (NH 3 )  cair  dan  gas  karbon dioksida  (CO 2 ).  Bahan  baku  yang  digunakan  tentunya memiliki  spesifikasi  khusus  agar  dapat  melalui  proses produksi secara aman dan efisien. Tabel 1 dan Tabel 2 adalah spesifikasi bahan baku dari produksi pupuk urea.
Sementara  untuk  produk  pupuk  urea  juga  memiliki spesifikasi  khusus  sebagai  acuan  dari  perhitungan  neraca massa.  Spesifikasi  ini  didapatkan  berdasarkan  SNI  dan standar  teknologi  ACES21.  Tabel  3  adalah  spesifikasi  dari produk  pupuk  urea.  Pemilihan  kapasitas  pabrik  urea ditentukan  berdasarkan  kebutuhan  pupuk  urea  di  Indonesia pada  tahun  rencana  pabrik  akan  didirikan  yaitu  2027 menggunakan persamaan berikut [1].
𝑚  =  𝑃 (1 +  𝑖)𝑛 (1)
Dimana m adalah kebutuhan pada tahun tertentu, P adalah nilai  kebutuhan  pada  tahun  terakhir,  i  merupakan  rata-rata pertumbuhan,  dan  n  adalah  selisih  antar  tahun  yang diinginkan  dan  tahun  terakhir.  Nilai  yang  dihitung  adalah nilai  ekspor,  impor,  konsumsi,  dan  produksi  pupuk  urea  di Indonesia  pada  tahun  2027  meninjau  data-data  pada  tahun sebelumnya  yang  didapatkan  dari  Badan  Pusat  Statistika. Kemudian,  kebutuhan  pupuk  urea  pada  tahun  2027  akan dihitung menggunakan persamaan berikut.
Kebutuhan Produk  = (𝐾𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑠𝑖  +  𝐸𝑘𝑠𝑝𝑜𝑟) – (𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖  +  𝐼𝑚𝑝𝑜𝑟 )                                          (2)
Berdasarkan  perhitungan  diatas,  didapatkan  kebutuhan pupuk  urea  di  Indonesia  pada  tahun  2027  adalah  sebesar 5.317.872 ton/tahun .  Maka,  ditentukan  kapasitas  pabrik pupuk urea sebesar 600.000 ton/tahun yang akan memenuhi 11,3%  dari  kebutuhan  pupuk  urea  di  Indonesia  pada  tahun tersebut.

## II. SELEKSI PROSES
Terdapat beberapa teknologi proses yang umum digunakan dalam  produksi  pupuk  urea.  Berikut  adalah  beberapa teknologi tersebut.
1.  Proses Urea Once Through
2.  Proses Stripping – Based Plant :  Snamprogetti Technology dan Stamicarbon CO 2 Process
3. Advanced  Process  For  Cost  and  Energy  Saving 21 (ACES 21)
Setiap teknologi diatas tentunya memiliki kekurangan dan kelebihan,  ditinjau  dari  berbagai  aspek  seperti  spesifikasi produk  yang  dihasilkan,  dampak  terhadap  lingkungan,  dan segi  ekonomi.  Tabel  4  adalah  perbandingan  teknologi produksi pupuk urea [2].
Untuk parameter efisiensi terhadap biaya dapat diurutkan dari  tinggi  ke  rendah  dengan  proses  ACES21  yang  diklaim memiliki  efisiensi  produksi  yang  paling  tinggi,  biaya produksi yang paling rendah, dan emisi gas CO 2 yang lebih rendah  dibandingkan  dengan  teknologi  urea  konvensional. Untuk yang tertinggi kedua yaitu proses  Stamicarbon karena
Tabel 3. Spesifikasi Produk Pupuk Urea Spesifikasi Kuantitas Satuan Kadar Air Maksimal 0,5 % Berat Kadar Biuret Maksimal 1 % Berat Bentuk Prill (butiran) tidak berdebu % dry mole Warna Merah muda - Ukuran 1-3,35 mm Kadar Nitrogen Minimal 46 % Berat Tabel 4. Perbandingan Parameter pada Teknologi Produksi Pupuk Urea Parameter Teknologi Proses Pabrik Urea Once Through Stamicarbon Snamprogetti ACES21 Lingkungan Limbah beracun Tinggi Tinggi Tinggi Rendah
Kondisi Operasi Rasio
NH 3 /CO 2 3 2 2,5 - 3,5 4
Rasio H 2 O/CO 2 2,5 - 3 2,25 – 2,5 2,8 2 – 2,5 Konversi CO 2 50 - 60% 60% 63% 68% Tekanan (bar) 150 - 200 155 150 - 200 152 Temperatur (C) 180-220 180 170 - 200 182 – 185 Konsumsi Utilitas Listrik (kWh) 132 - 170 15 - 155 20 - 120 30 - 121 Cooling Water (m 3 ) 60 70 80 60 Ekonomi Efisiensi terhadap biaya Rendah Tinggi Tinggi Sangat Tinggi Gambar 1. Proses Pada Unit Purifikasi
Gambar 2. Proses Pada Unit Konsentrasi.
memiliki efisiensi yang lebih tinggi dan biaya produksi yang lebih  rendah  dibandingkan  dengan  Once  Through  Urea Process  (OTUP)  dan  penggunaan  bahan  baku  yang  lebih efisien.  Dilanjutkan  dengan  ncSnamprogetti  yang  biaya produksinya  lebih  mahal  dibandingkan  dengan  OTUP  dan Stamicarbon, namun teknologi ini memiliki fleksibilitas dan kemampuan untuk menghasilkan produk yang berbeda-beda dengan  kualitas  yang  tinggi.  Dan  yang  memiliki  efiisiensi biaya  paling  rendah  adalah  Once  Through  Urea  Process (OTUP). meskipun teknologi ini relatif sederhana dan mudah dioperasikan,  biaya  produksinya  dapat  menjadi  lebih  mahal dibandingkan  dengan  teknologi  lainnya  dan  memiliki  emisi gas CO 2 yang tinggi [3].
Sementara  untuk  parameter  pencemaran  limbah  terhadap lingkungan  dari  tinggi  ke  rendah  untuk  pencemaran  yang tertinggi pertama adalah Once Through Urea Process (OTUP) karena  emisi  gas  CO 2 yang  tinggi,  sehingga  berdampak negatif terhadap lingkungan yang paling besar dari teknologi lainnya.  Tertinggi  kedua  adalah  Snamprogetti.  meskipun teknologi  ini  memiliki  kemampuan  untuk  menghasilkan produk  yang  berbeda-beda  dengan  kualitas  yang  tinggi, namun  diklaim  memiliki  dampak  negatif  terhadap lingkungan  yang  lebih  tinggi  dibandingkan  dengan Stamicarbon dan ACES21. Yang ketiga adalah Stamicarbon karena  penggunaan  bahan  baku  yang  efisien  dapat meminimalisir  dampak  negatif  bagi  lingkungan.  Proses dengan tingkat pencemaran terendah adalah ACES21 karena emisi  gas  CO 2 yang  lebih  rendah  dibandingkan  dengan teknologi urea lainnya. Selain itu ACES21 dapat mengurangi emisi GHG (Gas rumah kaca) hingga sekitar 40%. Selain dari data  pertimbangan  diatas,  dapat  dilihat  juga  dari perbandingan  kelebihan  dan  kekurangan  yang  tertera  pada Tabel  5  [2].  Dengan  meninjau  data  pada  Tabel  5  serta
melakukan  analisa  AHP,  didapatkan  teknologi  proses  yang akan digunakan adalah ACES21.

## III. URAIAN PROSES TERPILIH
Gambar 1 adalah diagram blok dari keseluruhan proses pada teknologi ACES21.

## A. Unit Sintesa
Unit  sintesis  merupakan  unit  dimana  feed  akan  pertama kali  bereaksi  dengan  tujuan  membentuk  urea.  Terdapat  tiga alat utama pada unit ini yaitu stripper, reaktor, dan carbamate condenser. Proses pada unit sintesa tertera pada Gambar 2.

## 1) Reaktor
Pada  reaktor  sintesa,  terjadi  reaksi  antara  ammonia  dan CO 2 membentuk  ammonium  karbamat  sebagai  produk intermediet  sebelum  terbentuknya  urea.  Ammonia  akan masuk dalam bentuk cair menggunakan ammonia feed pump dan dipanaskan menggunakan ammonia pre-heater . Selanjutnya,  ammonia  yang  telah  dipanaskan  akan  masuk menuju  reaktor  sintesa  bersama  dengan  karbamat  melalui ejector karbamat.  Pada  reaktor,  terbentuk  reaksi  sebagai berikut.
2NH 3 (l) + CO 2 (g) ↔ NH 2 COONH 4 (l) NH 2 COONH 4 (l) ↔ NH 2 CONH 2 (l) + H 2 O (aq)

## 2) Stripper
Unit stripper berfungsi  untuk  mendekomposisi  serta menyerap  sisa  karbamat,  ammonia,  serta  CO 2 yang  tidak bereaksi di reaktor . Stripper yang digunakan adalah shell &
Gambar 3. Diagram Alir Proses ACES21.
Gambar 4. Proses Pada Unit Sintesa.
Tabel 5.
Perbandingan Kekurangan dan Kelebihan dari Setiap Teknologi Produksi Pupuk Urea Tekologi Proses Urea Perbandingan Kelebihan Kekurangan Once-Through Urea Process (OTUP) • Proses yang mudah dan sederhana • Konversi CO 2 cukup rendah • Biaya dan kebutuhan energi relatif tinggi • Pencemaran lingkungan • Banyaknya produk samping berupa garam ammonia Stamicarbon • Kemurnian produk  yang  cukup tinggi • Kebutuhan energi yang tinggi • Biaya proses yang mahal • Pencemaran lingkungan Snamprogetti • Konversi CO 2 cukup tinggi • Rendahnya konsumsi steam tekanan rendah • Kebutuhan energi yang tinggi • Biaya proses yang mahal • Pencemaran lingkungan Advanced  Process for  Energy  Saving 21 (ACES21) • Konversi CO 2 yang tinggi • Biaya  produksi rendah • Tingkat pencemaran rendah • Kemurnian tinggi • Modal awal yang tinggi • Biaya
operasional (pembelian, pemeliharaan dan
pemasangan)  yang mahal
tube stripper , dimana larutan urea dan keluaran dari reaktor akan masuk ke bagian tube dan mengalami pemisahan yang membentuk  lapisan liquid  film pada  dinding interior  tube . Larutan  kemudian  akan  mengalir  ke  bawah  mengikuti gravitasu  dan  berkontak  secara counter  current dengan  gas CO 2 .  Berikut  adalah  reaksi  dekomposisi  dari  larutan karbamat yang tidak bereaksi.
NH 2 COONH 4(l) ↔ 2NH 3(g) + CO 2(g)
Reaksi  ini bersifat endotermis dan reversible . Pemanasan pada stripper dilakukan menggunakan saturated steam  pada sisi shell . CO 2 gas akan umpankan ke stripper sebagai media stripping  dan  membawa  NH 3 menjadi  keluaran  produk  atas gas yang selanjutnya akan di  kondensasikan pada karbamat condenser .  Sementara  keluaran  bawah stripper merupakan larutan dengan kepekatan urea yang lebih tinggi.
Stripper sendiri  diharapkan  beroperasi  pada  suhu  170°  - 180°  C.  Temperatur  yang  tinggi  mengindikasikan  efisiensi stripping yang tidak maksimal dan menyebabkan kandungan ammonia  yang  tinggi  pada  larutan  urea.  Larutan  keluaran stripper akan dialirkan ke seksi purifikasi.

## 3) Carbamate Condensor
Karbamat condenser merupakan unit lanjutan dari stripper dan  reaktor  yang  fungsi  nya  hampir  serupa  dengan  reaktor, yaitu  membentuk  ammonium  karbamat  dari  ammonia  dan CO 2 . Namun, pada unit ini ammonia dan CO 2 yang bereaksi merupakan  hasil  kondensasi  yang  terjadi  di  bagian  bawah karbamat condenser .  Karbamat condenser beroperasi  pada suhu 180° C dan tekanan 155 kg/cm 2 g.
Karbamat condenser yang digunakan merupakan vertical submerged  carbamate  condenser (VSCC)  dimana  terdapat
dua  bagian,  yaitu  bagian  kondensasi  dan  bagian scrubbing (scrubber). Pada bagian kondensasi, gas keluaran stripper (S- 120) akan dikondensasikan dan kemudian membentuk reaksi pembentukan ammonium karbamat yang dilanjutkan dengan hidrolisa  urea.  Ammonia  dan  CO 2 yang  bersisa  akan dilanjutkan ke bagian scrubbing , dimana ammonia dan CO 2 akan  diserap  oleh  larutan  karbamat  sisa  yang  didatangkan dari seksi recovery . Larutan keluaran VSCC yang kaya akan urea  dan  karbamat  akan  dikembalikan  ke ejector untuk direaksikan  kembali  di  reaktor  sementara  gas  keluaran  nya akan dialirkan ke seksi purifikasi dan seksi recovery .

## B. Unit Purifikasi
Seksi  purifikasi  bertujuan  untuk  memurnikan  kembali larutan urea keluaran stripper dengan kemurnian 49% hingga mencapai  kemurnian  65%.  Terdapat  dua  alat  utama  pada seksi ini yaitu High Pressure Decomposer dan Low Pressure Decomposer yang  memiliki  konsep  kerja  menguraikan ammonia  dan  CO 2 dengan  menurunkan  dan  meningkatkan tekanan. Proses pada unit purifikasi tertera pada Gambar 3.
Gambar 7. Proses pada Unit Process Condensate Treatment (PCT).
Gambar  8.  Sensitivitas  IRR  Terhadap  Harga  Bahan  Baku,  Harga Produk, dan EPC Cost.
0% 5% 10% 15% 20% 25% -10% -5% base 5% 10% % I R R % Perubahan bahan baku produk epc
Gambar 5. Proses pada Unit Recovery.
Gambar 6. Proses pada Unit Prilling.

## 1) High Pressure Decomposer (HPD)
Pada High Pressure Decomposer (HPD), akan terdapat dua proses  yang  terjadi.  Proses  pertama  adalah  dekomposisi dimana  ammonium  karbamat  pada  larutan  urea  akan terdekomposisi  menjadi  gas  ammonia  dan  CO 2 yang  akan keluar  sebagai  produk  atas  dari  HPD.  Dekomposisi  terjadi pada  tekanan  16,5  atm  dengan  temperatur  dekomposisi terjadi  pada  152°  C.  Kemudian, larutan  urea  akan  mengalir ke  bagian  bawah  HPD  dan  terjadi  tahap  kedua  yaitu pemisahan  ammonium  karbamat  berlebih  yang  tidak terdekomposisi pada larutan urea dengan pemanasan larutan urea  dibagian  bawah  HPD.  Panas  yang  digunakan  untuk proses  ini  disediakan  oleh  steam  yang  bertekanan  4,5  atm. Tekanan  HPD  sebesar  16,5  atm  didasari  pada  proses penguapan NH 3 , CO 2 , dan serta H 2 O sementara temperature dijaga  pada  suhu  152°  C  untuk  mencegah  pembentukan biuret.
2) Low Pressure Decomposer (LPD)
Proses pada Low Pressure Decomposer (LPD) merupakan penyempurnaan  proses  pada High  Pressure  Decomposer (HPD). Proses pada LPD menggunakan tekanan 2,6 atm dan temperature 138° C untuk mencegah terjadinya pembentukan biuret  dan  hidrolisa  urea  yang  meningkatkan  jumlah ammonium karbamat.
LPD tersusun atas sieve tray pada bagian atas, shell & tube pada  bagian  tengah,  dan packed  bed pada  bagian  bawah. Larutan  urea  yang  berasal  dari  HPD  akan  masuk  ke  LPD melalui  bagian  atas sieve  tray dimana  akan  terjadi  proses flashing akibat penurunan tekanan dari 16,5 atm ke 2,6 atm. Uap  yang  ter flash akan  menyebabkan  pemisahan  antara larutan  urea  dengan  ammonium  karbamat  berlebih  yang kemudian  akan  terdekomposisi  menjadi  gas  ammonia  dan CO 2 . Pada sieve tray larutan urea akan dikontakkan dengan gas dari stripper sehingga ammonium karbamat yang masih belum  bereaksi  akan  mengalami  dekomposisi  menjadi  gas ammonia dan CO 2 yang akan mengalir ke bagian atas LPD menggunakan  steam  bertekanan  3,87  atm  pada  temperatur 137℃.  Larutan  urea  kemudian  akan  memasuki  packed  bed dimana  terjadi injeksi  CO 2 yang  bertujuan  untuk mencegah terjadinya  reaksi  hidrolisis  urea  dan  men- stripping sisa ammonia  yang  masih  berada  di  larutan  urea.  Gas  keluaran LPD  dan  HPD  akan  memasuki  seksi recovery sementara larutan urea akan dialirkan menuju unit selanjutnya.
Unit  selanjutnya  setelah  HPD  dan  LPD  adalah flash separator yang akan memisahkan ammonia dan CO 2 berlebih dan dikirimkan menuju seksi process condensate treatment . Larutan  urea  keluaran flash  separator akan  dilanjutkan  ke seksi konsentrasi untuk diproses menjadi urea prill .

## C. Unit Konsentrasi
Seksi  konsentrasi  merupakan  seksi  dimana  urea dipekatkan  hingga  mencapai  angka  kemurnian  99,6% sebelum kemudian dilanjutkan ke seksi prilling . Proses pada seksi ini dilakukan menggunakan alat utama evaporator yang terdiri dari dua tingkat ( multi effect evaporator ) pada kondisi vakum untuk menurunkan suhu operasi akibat titik didih air yang menurun dan menghindari reaksi  pembentukan biuret. Proses unit konsentrasi tertera pada Gambar 4.
Pada evaporator 1, didapatkan kepekatan urea sebesar 96% dengan  menggunakan  kondisi  operasi  250  mmHgA  dengan suhu sekitar 133° C. Pemanasan pada tahap ini mendapatkan
bantuan  dari  LP steam .  Sementara  untuk  evaporator, diharapkan konsentrasi urea yang didapatkan mencapai 99,5 -  99,6%  dengan  tekanan  25  mmHgA  pada  suhu  138°  C dimana pemanasan juga dilakukan menggunakan LP steam .
D. Unit Recovery
Seksi Recovery berfokus  pada  proses recycle gas  yang telah terdekomposisi pada seksi purifikasi dengan menyerap gas  tersebut  dengan  karbamat  menggunakan  dua  jenis absorber  yang  akan  menghasilkan recycle  carbamate dan dikirimkan  ke  seksi  sintesis  untuk  nantinya  digunakan kembali.  Gas  hasil  dekomposisi  dari High  Pressure Decomposer (HPD)  dan Low  Pressure  Decomposer (LPD) pada seksi purifikasi yang berupa NH 3 dan CO 2 akan diserap oleh High  Pressure  Absorber (HPA)  dan Low  Pressure Absorber (LPA)  pada  seksi Recovery .  Proses  unit  recovery tertera pada Gambar 5.
1) Low Pretabelssure Absorber (LPA)
LP  Absorber  akan  menyerap  gas  NH 3 dan  CO 2 yang merupakan produk gas dari LP Decomposer dengan process condensate dari  seksi process condensate treatment sebagai absorbent .  LP Absorber beroperasi  pada  tekanan  2,32  atm dan temperatur 45̊ C. Produk bawah dari LP Absorber berupa carbamate  recycle yang  mengandung  NH 3 dan  CO 2 akan dibawa menuju HP Absorber sebagai absorbent .
2) High Pressure Absorber (HPA)
Gas NH 3 dan CO 2 yang diserap oleh HP Absorber dari HP Decomposer dengan carbamate  recycle dari  LP Absorber sebagai absorbent .  Tekanan  dan  temperatur  pada  HP Absorber dijaga  sebesar  14,51  atm  dan  106̊  C.  HP Decomposer akan menghasilkan recycle carbamat. Recycle  carbamat yang  berhasil  terbentuk  pada  HP Absorber akan  dibawa  ke  seksi  sintesa  dan  digunakan kembali pada Carbamate Condensor . Produk atas berupa gas NH 3 dan CO 2 yang tidak berhasil diserap pada seksi recovery ini  akan  diproses  lebih  lanjut  pada  seksi Condensate Treatment dalam unit condensate separator .

## E. Unit Pembutiran
Larutan  urea  yang  terbentuk  dari  seksi  konsentrasi  dan tersimpan di urea solution  tank dialirkan menuju ke bagian atas prilling tower . Molten urea akan di spray sebagai tetesan urea molten  liquid ke  bagian  bawah  prilling  tower menggunakan  prilling  basket  dan  menjadi  butiran  padat setelah kontak dengan udara dari bagian bawah prilling tower yang  berasal  dari  fan.  Arah spray  urea berlawanan  dengan arah  udara  dari  fan  ( counter  current ).  Urea prill yang terbentuk akan melewati screening urea untuk menyesuaikan dengan  produk  yang  diinginkan.  Ukuran  urea  prill  yang diinginkan berkisar 14  – 6 Mesh atau disebut  urea on-spec . Urea on-spec yang terbentuk akan dibawa menggunakan belt conveyor menuju urea  bulk  storage sebagai  produk  akhir. Proses pada unit prilling tertera pada Gambar 6.
Sementara  untuk  debu  urea  yang  terbentuk  pada dust chamber akan  dilarutkan  dengan  air  utilitas  dan  dicampur dengan urea off spec , yaitu produk urea yang tidak memenuhi spesifikasi.  Kedua  larutan  ini  akan  di  proses  kembali  pada unit konsentrasi.

## F. Unit Process Condensate Treatment (PCT)
Gas yang tidak berhasil terikat pada seksi konsentrasi dan
mengandung NH 3 , CO 2 , dan H 2 O akan dikirim dan digunakan kembali pada seksi PCT ini dan menghasilkan kondensat. Gas dari seksi konsentrasi akan dikondensasi di surface condenser dan  disimpan  dalam condensate  tank .  Beberapa  kondensat yang  sudah  terbentuk  dan  terkumpul  pada  tank  akan didistribusikan menuju seksi recovery dan menjadi absorbent untuk LP Absorber dan sisanya akan dikirim ke Condensate Separator . Proses pada unit PCT tertera pada Gambar 7.

## IV. NERACA MASSA
Berdasarkan  hasil  perhitungan  dan  analisa material balance pada pabrik pupuk urea dengan proses ACES21 ini, dibutuhkan  bahan  baku  Ammonia  (NH 3 )  cair  sebanyak 885,106  kg/hari  dan  gas  Karbon  Dioksida  (CO 2 )  sebanyak 1,305,472.32  kg/hari  untuk  menghasilkan  produk  Urea sebesar  1,648,999  kg/hari  atau  setara  dengan  kapasitas produksi pabrik yaitu 600,000 Ton/Tahun.

## V. ANALISA EKONOMI
Dari  hasil  perhitungan  pada  neraca  ekonomi  didapatkan nilai CAPEX dari pabrik ini sebesar $413,16 Juta Dollar dan OPEX  sebesar  $3,55  Juta  Dollar.  Selain  itu,  diperoleh  IRR ( Internal  Rate  of  Return )  sebesar  20,2%  dan  rata-rata  BEP ( Break Even Point ) sebesar 43%. Didapatkan juga nilai NPV ( Net Present Value) sebesar $310,4 Juta Dollar dan POT ( Pay Out Time) yaitu 3 tahun setelah masa produksi. Menganalisa nilai-nilai diatas, maka pabrik pupuk urea dianggap memadai untuk didirikan karna nilai IRR yang lebih tinggi dari WACC yaitu 7,6%, serta nilai NPV yang positif. Umur dari pabrik ini diperkirakan  selama  10  tahun  dengan  masa  periode pembangunannya selama 4 tahun di mana operasi pabrik ini 330 hari/tahun.
Dalam  analisa  ekonomi,  dihitung  pula  sensitivitas  IRR
untuk mengetahui faktor yang paling berpengaruh dalam IRR pabrik  urea.  Hasil  dari  analisa  tersebut  ditampilkan  pada Gambar 8.  Berdasarkan Gambar.8 , dapat dilihat bahwa aspek yang paling berpengaruh terhadap nilai IRR merupakan harga bahan  baku  karna  memberikan  perubahan  nilai  IRR  yang paling  signifikan  apabila  nilainya  diturunkan  ataupun dinaikkan.

## VI. KESIMPULAN/RINGKASAN
Pabrik Urea dengan Teknologi ACES21 akan didirikan di Daerah  Industri  Kariangau,  Balikpapan,  Kalimantan  Timur mempertimbangkan  ketersediaan  bahan  baku,  keberadaan sarana dan transportasi, serta kondisi iklim kapasitas produksi sebesar 600.000 ton produk/tahun dan lama operasi 330 hari pertahun selama 24 jam. Bahan baku yang dibutuhkan adalah Ammonia  (NH 3 )  sebanyak  885,106  kg/hari  dan  CO 2 sebanyak  1,648,999  kg/hari.  Berdasarkan  Analisa  ekonomi yang dilakukan, pendirian pabrik urea membutuhkan CAPEX sebesar  $413,16  Juta  Dollar  dan  OPEX  sebesar  $3,55  Juta Dollar. Selain itu, pabrik ini memiliki nilai IRR (Internal Rate of  Return )  sebesar  20,2%  dan  rata-rata  BEP  ( Break  Even Point ) sebesar 43%. Didapatkan juga nilai NPV ( Net Present Value ) sebesar $310,4 Juta Dollar dan POT ( Pay Out Time ) yaitu 3 tahun setelah masa produksi.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  M.  S.  Peters,  K.  D.  Timmerhaus,  and  R.  E.  West, Plant  Design  and Economics  for  Chemical  Engineers .  New  York: McGraw-Hill,  2003. ISBN: 9780072392661.
[2]  B.  Kumar  and  P.  C.  Das,  “Manufacture  of  Urea,”  Department  of Chemical Engineering: National Institute of Technology, 2007.
[3]  C. W. Warren, “Methods For The Manufacture Of Urea,” in Urea As a Protein Supplement , Amsterdam: Elsevier, 1967. ISBN: 9780072392661.