BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang - digilib.uns.ac.id · memakai surface agent dan injeksi...
Transcript of BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang - digilib.uns.ac.id · memakai surface agent dan injeksi...
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
1
Prarancangan Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate (UFC-85) dengan Proses
Oksidasi Metanol Haldor Topsoe Kapasitas 41.250 Ton/ Tahun
BAB I Pendahuluan
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Semakin berkembangnya industri pupuk di Indonesia, terutama pupuk
urea mengakibatkan peningkatan pupuk urea menjadi salah satu hal yang
sangat diperlukan. Untuk peningkatan mutu prill agar tahan lama, tidak
caking, dan tidak menjadi debu maka perlu dilakukan perlakuan tertentu.
Secara umum cara peningkatan mutu urea prill, yaitu dengan coating
memakai surface agent dan injeksi Formaldehyde Base Additive (FBA),
dimana metode terakhir memberi hasil terbaik.
Injeksi FBA ada 2 jenis, yaitu menggunakan formaldehyde 37% dan
Urea Formaldehyde Concentrate (UFC). Injeksi formaldehyde 37%
mempunyai kekurangan bila digunakan dikarenakan besarnya kandungan air.
Sedangkan Urea formaldehyde concentrate lebih stabil dan kandungan
formaldehydenya cukup tinggi yaitu dapat mencapai 60% sehingga untuk saat
ini yang paling banyak digunakan adalah Urea Formaldehyde Concentrate
(UFC), apalagi jika unit terintegrasi dengan pabrik urea dan metanol.
Pemakaian UFC ini akan meningkatkan crushing strength menjadi 25-35
kg/cm2 dan urea ini 90% tertahan pada mesh 16 dan 95% pada mesh 18.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
2
Prarancangan Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate (UFC-85) dengan Proses
Oksidasi Metanol Haldor Topsoe Kapasitas 41.250 Ton/ Tahun
BAB I Pendahuluan
Dengan latar belakang tersebut di atas maka direncanakan
pembangunan pabrik Urea Formaldehyde Concentrate (UFC) dengan bahan
baku metanol dan urea. Pabrik ini akan dibangun di Bontang, Kalimantan
Timur, dimana bahan baku metanol akan disuplai oleh PT. Kaltim Methanol
Industri dan urea akan disulapi oleh PT. Pupuk Kalimantan Timur, sedangkan
produk UFC dijual ke pabrik urea dan pabrik pengolahan kayu.
1.2 Kapasitas Perancangan
Dalam penentuan kapasitas rancangan pabrik diperlukan beberapa
pertimbangan yaitu kebutuhan produk, ketersediaan bahan baku, dan kapasitas
rancangan minimum. Pada prarancangan pabrik UFC dari metanol dan urea
dengan proses Haldor Topsoe ini direncanakan berkapasitas 41.250
ton/tahun, dengan pertimbangan sebagai berikut:
1.2.1 Kebutuhan UFC
Berdasarkan data Statistik Perdagangan Luar Negeri Indonesia Impor,
kebutuhan UFC di Indonesia cukup banyak. Tabel 1.1 menyajikan data impor
UFC di Indonesia tahun 2008-2012.
Tabel I-1 Data Impor UFC di Indonesia Tahun 2008-2012
Tahun Impor (kg/tahun)
2008
2009
2010
2011
2012
253.080
134.570
378.240
398.210
445.132
(Badan Pusat Statistik, 2008-2012)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
3
Prarancangan Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate (UFC-85) dengan Proses
Oksidasi Metanol Haldor Topsoe Kapasitas 41.250 Ton/ Tahun
BAB I Pendahuluan
Impor UFC di Indonesia dari tahun ke tahun cenderung mengalami kenaikan
sesuai dengan persamaan garis lurus y = 64774,04 x – 129.874.697 dimana y
adalah impor UFC pada tahun tertentu dalam kg, sedangkan x adalah tahun.
Grafik impor UFC dapat dilihat pada grafik 1.1.
Gambar 1.1 Grafik Impor UFC85 di Indonesia Tahun 2008-2012
Dari hasil ekstrapolasi dengan metode regrisi linier data di atas, dapat
diperkirakan bahwa kebutuhan UFC di Indonesia untuk tahun 2020 adalah
sebesar 969.590 kg.
y = 64.774,40x - 129.874.697,60
0
50000
100000
150000
200000
250000
300000
350000
400000
450000
500000
2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
Imp
or
(kg/t
ah
un
)
Tahun
Grafik Impor UFC 85 Indonesia
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
4
Prarancangan Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate (UFC-85) dengan Proses
Oksidasi Metanol Haldor Topsoe Kapasitas 41.250 Ton/ Tahun
BAB I Pendahuluan
1.2.2 Ketersediaan Bahan Baku
Bahan baku utama pembuatan UFC adalah metanol, udara, dan urea.
Kebutuhan metanol dapat dipenuhi dari PT. Kaltim Metanol Industri yang
berkapasitas 660.000 ton per tahun (www.datacon.co.id), urea dipenuhi dari
PT. Pupuk Kalimantan Timur yang berkapasitas 2.980.000 ton per tahun,
sedangkan bahan baku oksigen dapat diperoleh dari udara di lingkungan
sekitar. Sehingga dapat disimpulkan kebutuhan bahan baku untuk UFC dapat
menjamin kelangsungan hidup pabrik yang akan dirancang.
1.2.3 Kapasitas Miminum dan Maksimum di Luar Negeri
Kapasitas rancangan minimum pabrik UFC dapat diketahui dari data kapasitas
pabrik yang telah berdiri di dunia pada tabel 1.2
Tabel I-2 Daftar Pabrik Produsen UFC di Luar Negeri
Nama Perusahaan Lokasi Kapasitas
(ton/th)
Oman Formaldehyde Chemical Company LLC
Atec, Inc
Georgia Pasific Resins, Inc
Borden Chemical
JSC Metafrax
Oman
Cina
Amerika
Amerika
Rusia
41.250
66.000
50.000
338.400
64.000
Berdasarkan tabel 1.2, kapasitas minimum pabrik UFC di dunia sebesar 41.250
ton per tahun dan maksimal 338.400 ton per tahun. Dalam perancangan pabrik
UFC ini diambil kapasitas produksi sebesar 41.250 ton/tahun yang merupakan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
5
Prarancangan Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate (UFC-85) dengan Proses
Oksidasi Metanol Haldor Topsoe Kapasitas 41.250 Ton/ Tahun
BAB I Pendahuluan
kapasitas minimum di dunia dengan tujuan untuk memenuhi kebutuhan dalam
negeri sebanyak 3% dan 97% diekspor. Negara tujuan ekspor urea
formaldehyde contentrate antara lain Australia, Brunei, Canada, China,
Malaysia, Sri Lanka, Swedia, dan Vietnam.
1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik
Lokasi pabrik sangat berpengaruh terhadap kelangsungan dan keberhasilan
suatu pabrik. Pemilihan lokasi pabrik ditentukan berdasarkan faktor teknik maupun
faktor ekonomis, yaitu adanya kemungkinan untuk dapat memberikan keuntungan
yang maksimum. Penentuan lokasi pabrik yang tepat akan menghasilkan biaya
produksi dan distribusi yang minimal sehingga akan memberikan keuntungan
produksi yang maksimum.
Disamping pertimbangan teknik dan ekonomis, diperlukan juga pertimbangan
sosiologis, yaitu pertimbangan dalam mempelajari sifat dan sikap masyarakat di
sekitar daerah yang dipilih sebagai lokasi pabrik. Sehingga bila ada hambatan
sosiologis yang timbul dari masyarakat sekitarnya, sudah dipertimbangkan
sebelumnya.
Berdasarkan faktor-faktor di atas, maka pabrik pembuatan urea formaldehid
concentrate direncanakan berlokasi di daerah kawasan industri Bontang, Kalimantan
Timur. Adapun pertimbangan dalam menentukan lokasi ini adalah sebagai berikut :
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
6
Prarancangan Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate (UFC-85) dengan Proses
Oksidasi Metanol Haldor Topsoe Kapasitas 41.250 Ton/ Tahun
BAB I Pendahuluan
1.3.1 Faktor Primer
1.3.1.1 Bahan Baku
Lokasi bahan baku sangat mempengaruhi kelangsungan hidup suatu pabrik.
Lokasi pabrik harus dekat dengan sumber bahan baku. Bahan baku metanol
diperoleh dari PT. Kaltim Metanol Industri. Sedangkan urea diperoleh dari
PT. Pupuk Kalimantan Timur.
1.3.1.2 Pemasaran
Pemasaran merupakan salah satu hal yang sangat mempengaruhi studi
kelayakan proses. Dengan pemasaran yang tepat akan menghasilkan
keuntungan dan menjamin kelangsungan proyek. Lokasi di kawasan Bontang
relatif strategis untuk pemasaran produk terutama bagi pabrik-pabrik yang
menggunakan urea formaldehid. Pemasaran produk sebagian besar untuk
mencukupi kebutuhan PT. Pupuk Kalimantan Timur dan sebagian untuk
mencukupi kebutuhan pabrik urea lainnya maupun pabrik plywood yang ada
di Indonesia.
1.3.1.3 Utilitas
Utilitas yang dibutuhkan adalah keperluan tenaga listrik, air, dan bahan bakar.
Kebutuhan tenaga listrik didapat dari PT. Kaltim Daya Mandiri (KDM) dan
dari generator pembangkit yang dibangun sendiri. Kebutuhan air sebagai
penunjang proses produksi dapat diambil dari PT. Kaltim Industrial Estate
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
7
Prarancangan Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate (UFC-85) dengan Proses
Oksidasi Metanol Haldor Topsoe Kapasitas 41.250 Ton/ Tahun
BAB I Pendahuluan
(KIE) dan untuk kebutuhan pendingin diambil dari air laut. Sedangkan
kebutuhan bahan bakar dapat diperoleh dari PT. Pertamina.
1.3.1.4 Tenaga Kerja
Penduduk Bontang cukup tersedia untuk tenaga kerja kasar dan menengah,
sedangkan tenaga ahli dapat didatangkan dari luar.
1.3.1.5 Transportasi dan Telekomunikasi
Lokasi pabrik dekat dengan pelabuhan sehingga mempermudah pemasokan
bahan baku dan pemasaran produk baik untuk dalam negeri maupun luar
negeri (ekspor). Transportasi lewat darat juga dapat dilakukan dengan mudah.
Telekomunikasi di daerah Bontang cukup baik dan berjalan dengan lancar.
1.3.2 Faktor Sekunder
1.3.2.1 Buangan Pabrik
Buangan pabrik berupa tail gas yang keluar dari top absorber telah dibakar
dahulu di dalam catalitic incenerator, sehingga tidak mencemari lingkungan.
Sedangkan limbah cair yang mengandung senyawa organik dinetralkan
terlebih dahulu sebelum dialirkan ke pembuangan.
1.3.2.2 Kebijakan Pemerintah
Sesuai dengan kebijaksanaan pengembangan industri, pemerintah telah
menetapkan daerah Bontang sebagai kawasan industri terbuka bagi investor
asing. Pemerintah sebagai fasilitator telah memberikan kemudahan-
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
8
Prarancangan Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate (UFC-85) dengan Proses
Oksidasi Metanol Haldor Topsoe Kapasitas 41.250 Ton/ Tahun
BAB I Pendahuluan
kemudahan dalam perizinan, pajak dan hal-hal lain yang menyangkut teknis
pelaksanaan pendirian suatu pabrik.
1.3.2.3 Tanah dan Iklim
Kondisi tanah yang relatif masih luas dan merupakan tanah datar sangat
menguntungkan. Selain itu Bontang merupakan salah satu kawasan industri di
Indonesia sehingga pengaturan dan penanggulangan mengenai dampak
lingkungan dapat dilaksanakan dengan baik. Kondisi iklim di Bontang seperti
iklim di Indonesia pada umumnya dan tidak membawa pengaruh yang besar
terhadap jalannya proses produksi.
1.3.2.4 Keadaan Masyarakat
Masyarakat Kalimantan Timur merupakan campuran dari berbagai suku
bangsa yang hidup saling berdampingan. Pembangunan pabrik di lokasi
tersebut dipastikan akan mendapat sambutan baik dan dukungan dari
masyarakat setempat, dan dapat meningkatkan taraf hidup masyarakat.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
9
Prarancangan Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate (UFC-85) dengan Proses
Oksidasi Metanol Haldor Topsoe Kapasitas 41.250 Ton/ Tahun
BAB I Pendahuluan
Gambar I-2 Peta Lokasi Pendirian Pabrik
1.4. Tinjauan Pustaka
1.4.1. Proses Pembuatan UFC
Proses pembuatan urea formaldehid concentrate terdiri dari 2 unit, yaitu:
1. Unit Formaldehid
2. Unit Absorbsi
1.4.1.1. Unit Formaldehid
Proses pembentukan urea formaldehid concentrate diawali dengan
pembentukan formaldehid yang dilakukan pada unit formaldehid. Proses pembuatan
formaldehid ada beberapa macam, yaitu:
PT. Pupuk Kaltim
Lokasi Pendirian Pabrik
PT. KMI
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
10
Prarancangan Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate (UFC-85) dengan Proses
Oksidasi Metanol Haldor Topsoe Kapasitas 41.250 Ton/ Tahun
BAB I Pendahuluan
a. Proses Hidrokarbon
Proses Hidrokarbon ini adalah proses yang dikembangkan pada awal
perkembangan industri formaldehid. Proses ini merupakan oksidasi langsung dari
hidrokarbon alifatik, selain itu formaldehid juga diproduksi secara langsung dari
natural gas atau metana. Biasanya yang digunakan adalah ethylen dengan katalis
asam borat atau asam fosfat atau garamnya dari campuran clay atau tanah diatomae.
Jika menggunakan natural gas sebagai bahan baku maka reaksi berjalan pada suhu
430-480 oC dan tekanan 7-20 atm dengan katalis aluminium phosphat atau metal
oxide. Proses ini memiliki kelemahan yaitu produknya mengandung 34%-36%
metanol, 20%-23% formaldehid, 5%-6% asetaldehid dan sejumlah besar aldehid,
keton, alkohol serta air. Sehingga diperlukan pemurnian untuk mendapatkan
formaldehid dengan kemurnian tertentu (Keyes, 1965).
b. Proses Incomplete Conversion and Distillative Recovery of Metanol (ICDRM)
Proses ini merupakan proses pembuatan formaldehid dimana konversi yang
terjadi tidak sempurna. Campuran yang terdiri dari uap metanol murni dan udara
segar diumpankan ke dalam vaporizer kemudian umpan keluar dari vaporizer
dicampur dengan steam dan selanjutnya masuk reaktor. Konversi tidak sempurna
(77%-78%) dan reaksi terjadi pada suhu 590-650 oC. Katalis yang digunakan
adalah perak dengan masa efektif berkisar antara 3-8 bulan. Formaldehid
dihasilkan dengan oksidasi parsial kemudian metanol yang tidak bereaksi
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
11
Prarancangan Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate (UFC-85) dengan Proses
Oksidasi Metanol Haldor Topsoe Kapasitas 41.250 Ton/ Tahun
BAB I Pendahuluan
direcovery dengan destilasi dan selanjutnya direcycle. Kerugian dari proses ini
adalah konversi reaksi yang kecil dibandingkan proses lainnya (Ullmans, 1988).
c. Proses Complete Conversion of Metanol
Proses ini menggunakan katalis perak dengan reaktor fixed bed multitube. Alat
proses yang digunakan adalah vaporizer, reaktor dan absorber. Katalis yang
digunakan adalah perak yang diregenerasi secara elektrolitikal dengan massa
efektif 3-4 bulan. Kondisi operasi pada suhu 600-650 oC pada tekanan atmosferik.
Yield yang diperoleh sebesar 89,5% - 90,5% mol. Pada proses ini udara yang telah
dimurnikan dan metanol, masing-masing dilewatkan pemanas kemudian masuk ke
dalam reaktor katalitik. Produk didinginkan dan selanjutnya dialirkan ke menara
absorber. Kerugian dari proses ini adalah suhu yang digunakan cukup tinggi dan
umur katalis yang digunakan pendek (Ullmans, 1988).
d. Proses Oksidasi Metanol Haldor Topsoe
Proses Oksidasi Metanol Haldor Topsoe merupakan proses pembuatan
formaldehid atau urea formaldehid secara kontinu dengan bahan baku methanol,
oksigen dan urea. Katalis yang digunakan adalah iron molydenum oxide
(Fe2(MoO4)2.MoO3) dengan umur 12-18 bulan. Metanol yang diuapkan
direaksikan dalam sebuah reaktor fixed bed multi tube yang terdiri atas beberapa
tube yang berisi katalis iron molybdenum oxide dengan dikelilingi Dowterm A.
Konversi yang diperoleh mencapai 99% dengan selektivitas formaldehid 94%. Gas
hasil reaksi yang mengandung gas formaldehid dilewatkan ke menara absorber
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
12
Prarancangan Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate (UFC-85) dengan Proses
Oksidasi Metanol Haldor Topsoe Kapasitas 41.250 Ton/ Tahun
BAB I Pendahuluan
untuk diserap dengan larutan urea untuk membentuk urea formaldehid. Dipilih
Proses Oksidasi Metanol Haldor Topsoe karena konversi yang tinggi serta umur
katalis yang lebih panjang (Kim Tae Hwa, 2004).
1.4.1.2. Unit Absorbsi
Untuk memproduksi urea formaldehid adalah dengan cara mengabsorbsi gas
formaldehid dengan menggunakan larutan urea. Gas keluaran reaktor yang
didalamnya terkandung gas formaldehid akan dilewatkan supaya terjadi kontak
melalui menara absorber jenis packed tower untuk dilakukan proses absorbsi dengan
menggunakan solvent larutan urea. Pada menara absorber ini akan terjadi transfer
massa dari fase gas yang mengandung solute terutama formaldehid ke fase cair yaitu
larutan urea. Presentase gas yang terserap larutan urea adalah 99,35% gas
formaldehid, 99,45% asam formiat dan gas metanol sebesar 86,46%. Diharapkan
dengan larutan penyerap urea akan didapat kandungan formaldehid dalam produk
UFC bisa mencapai 60% berat.
1.4.2. Alasan Pemilihan Proses
Dari beberapa proses pembuatan formaldehid, masing-masing terdapat
kelebihan dan kekurangan. Proses dengan katalis Iron Molydenum mempunyai
beberapa kelebihan yaitu temperatur operasi rendah (200-400 oC) dan tekanan operasi
atmosferis sehingga memungkinkan selektivitas katalis tinggi, konversi metanol
97,5% dapat dipertahankan. Sedangkan proses pembentukan urae formaldehid adalah
dengan cara mengabsorbsi gas formaldehid dengan larutan urea.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
13
Prarancangan Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate (UFC-85) dengan Proses
Oksidasi Metanol Haldor Topsoe Kapasitas 41.250 Ton/ Tahun
BAB I Pendahuluan
Selain hal-hal di atas, alasan lain menggunkana proses dengan katalis Iron
Molydenum karena katalis jenis ini memiliki beberapa kelebihan, diantaranya:
Pressure drop rendah dan cukup stabil
Umur katalis sekitar 18 bulan
Selektivitas tinggi
Tidak mudah beracun
(Michael Bowker, 2008)
1.4.3. Kegunaan Produk
Kegunaan UFC dalam industri pupuk urea adalah sebagai coating. Tujuannya
adalah untuk menambah kekerasan butiran pupuk agar tidak mudah pecah dan
menggumpal selama penyimpanan maupun pendistribusian kepada konsumen. Cara
penggunaannya adalah dengan menginjeksikan UFC dalam pupuk sebelum memasuki
proses prilling.
Selain itu UFC juga digunakan dalam industri adhesive untuk keperluan
woodworking seperti industri plywood, industri particle board, chipboard, industri
kertas dan tekstil.
1.4.4. Sifat Fisik dan Kimia Bahan Baku dan Produk
a. Bahan Baku
Metanol
Sifat Fisik
- Rumus molekul : CH3OH
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
14
Prarancangan Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate (UFC-85) dengan Proses
Oksidasi Metanol Haldor Topsoe Kapasitas 41.250 Ton/ Tahun
BAB I Pendahuluan
- Wujud : cair
- Berat molekul : 32,04 g/gmol
- Titik leleh (1 atm) : -97 oC
- Titik didih (1 atm) : 64,7 oC
(Perry, 1997)
- Temperatur kritis : 239,49 oC
- Densitas (25 oC) : 0,7866 g/cm
3
- Viskositas (25 oC) : 0,541 Cp
- Batas eksplosif di udara
Lower : 6% vol
Upper : 36% vol
(Othmer, 1999)
Sifat Kimia
- Metanol adalah gugus alkohol alifatik yang hanya mempunyai satu atom
karbon. Reaksi-reaksi kimia dari metanol melibatkan gugus hidroksil seperti
reaksi esterifikasi, adisi, oksidasi, dehidrogenasi dan penggantian gugus
hidroksil (Mc. Ketta, ).
- Reaksi metanol yang penting dalam industri:
1) Dehidrogenasi dan dehidrogenasi oksidatif dengan katalis
silver/molybdenum oksida membentuk formaldehid
CH3OH + ½ O2 HCHO + H2O
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
15
Prarancangan Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate (UFC-85) dengan Proses
Oksidasi Metanol Haldor Topsoe Kapasitas 41.250 Ton/ Tahun
BAB I Pendahuluan
2) Karbonilasi dengan katalis kobalt/rhodium membentuk asam asetat
CH3OH + CO CH3COOH
3) Dehidrasi dengan katalis asam membentuk dimethyl eter dan air
2 CH3OH CH3OCH3 + H2O
(Othmer, 1999)
Udara
Sifat Fisik
- Wujud : gas
- Warna : tidak berwarna
- Aroma : tidak berbau
- Komposisi : oksigen 21% (v/v), nitrogen 79% (v/v)
(Othmer, 1999)
Sifat Fisik Oksigen
- Rumus molekul : O2
- Wujud : gas tidak berwarna, tidak berasa dan tidak
berbau
- Berat molekul : 32 g/gmol
- Specific gravity : 1,14
- Titik didih (1 atm) : -183 oC
- Titik lebur (1 atm) : -218,4 oC
(Perry, 1997)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
16
Prarancangan Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate (UFC-85) dengan Proses
Oksidasi Metanol Haldor Topsoe Kapasitas 41.250 Ton/ Tahun
BAB I Pendahuluan
- Kondisi kritis:
Temperatur : -118,419 oC
Tekanan kritis : 49,77 atm
(Othmer, 1999)
Sifat Kimia Oksigen :
- Bereaksi dengan semua elemen lain kecuali gas helium, neon, dan argon.
- Untuk elemen tertentu seperti alkali logam rubidium, cesium, energi aktivasi
pada suhu kamar mencukupi, dan reaksi berjalan secara spontan.
- Bahan yang akan direaksikan dengan oksigen harus dipanaskan terlebi dahulu
sampai suhu tertentu untuk pembakaran awal.
- Jika direaksikan dengan petroleum, gas alam, atau batu bara akan dihasilkan
panas, CO2, H2O.
(Othmer, 1999)
Sifat Fisik Nitrogen
- Rumus molekul : N2
- Wujud : gas tidak berwarna, tidak berasa dan tidak
berbau
- Berat molekul : 28,01 g/gmol
- Specific gravity : 1,026
- Titik didih (1 atm) : -195,8 oC
- Titik lebur (1 atm) : -209,86 oC
(Perry, 1997)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
17
Prarancangan Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate (UFC-85) dengan Proses
Oksidasi Metanol Haldor Topsoe Kapasitas 41.250 Ton/ Tahun
BAB I Pendahuluan
- Kondisi kritis:
Temperatur : -146,8 oC
Tekanan : 33,55 atm
(Othmer, 1999)
Urea
Sifat Fisik
- Rumus molekul : H2NCONH2
- Fase : kristal berwarna putih
- Berat molekul : 60,06 g/gmol
- Specific gravity : 1,335
- Titik lebur (1 atm) : 135 oC
(Perry, 1997)
Sifat Kimia
- Bila urea dipanaskan di atas titik leburnya yaitu 150-160 oC akan melepaskan
amonia, amonium sianida (NH4OCN) dan biuret (CONH2)2NH
2 CO(NH2)2 NH3 + (CONH2)2NH
- Urea dihidrolisa akan menghasilkan asam dan amino. Hidrolisa dipercepat
dengan menggunakan basa atau asam, juga terjadi bila ada enzim urease.
Organisme tertentu dalam tanah juga menyebabkan hidrolisa urea membentuk
amonium karbonat.
- Reaksi dengan formaldehid
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
18
Prarancangan Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate (UFC-85) dengan Proses
Oksidasi Metanol Haldor Topsoe Kapasitas 41.250 Ton/ Tahun
BAB I Pendahuluan
Dalam larutan asam akan terjadi hidroksi methyl urea (metilolurea) dan
dimetilolurea.
CO(NH2)2 + CH2O NH2CONHCH2OH
Metilolurea
NH2CONHCH2OH + CH2O CO(NHCH2OH)2
Dimetilolurea
b. Produk
Formaldehid
Sifat Fisik
- Rumus molekul : HCOH
- Wujud : gas, tidak berwarna, berbau menyengat
- Larut dalam air, alkohol, dan pelarut polar lain
- Temperatur kritis (1 atm) : -146,8 oC
- Tekanan kritis : 33,55 atm
(Othmer, 1999)
Sifat Kimia
- Reaksi dengan air
Formaldehid bereaksi dengan air akan membentuk methylen glikol.
HCOH + H2O HO-CH2-OH
- Reaksi dengan asetaldehid
Formaldehid dengan asetaldehid dalam larutah NaOH dapat membentuk
pentaerythritol dan sodium format.
HCl
HCl
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
19
Prarancangan Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate (UFC-85) dengan Proses
Oksidasi Metanol Haldor Topsoe Kapasitas 41.250 Ton/ Tahun
BAB I Pendahuluan
HCOH + CH3CHO + NaOH C=C(CH2OH)2 + HCOONa
(Mc. Ketta, 1985)
- Pada temperatur 80 – 100 oC relatif stabil tetapi perlahan-lahan akan terjadi
polimerisasi pada temperatur rendah.
- Dapat teroksidasi membentuk CO2, H2O, dan asam formiat.
(Othmer, 1999)
Karbon Monoksida
Sifat Fisik
- Rumus molekul : CO
- Wujud : gas
- Berat molekul : 28,011 g/gmol
- Titik lebur (1 atm) : -204,91 oC
- Titik didih (1 atm) : -191,35 oC
(Perry, 1997)
- Temperatur kritis (1 atm) : -140,1 oC
- Tekanan kritis : 34,5 atm
- Batas eksplosif di udara
Pada 573 oK : 12,4% - 75%
Pada 673 oK : 11,4% - 77,5%
- Densitas pada 273 oK : 1,2501 g/L
(Othmer, 1999)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
20
Prarancangan Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate (UFC-85) dengan Proses
Oksidasi Metanol Haldor Topsoe Kapasitas 41.250 Ton/ Tahun
BAB I Pendahuluan
Sifat Kimia
- Bereaksi dengan air melewati katalis (Water Gas Shift Reaction)
CO + H2O H2 + CO2
- Oksidasi tanpa atau dengan katalis membentuk CO2
- Pembentukan metanol dengan katalis copper chromite
CO + 2 H2 CH3OH
(Othmer, 1999)
Air (Vapor)
Sifat fisik
- Rumus molekul : H2O
- Berat molekul : 18,015 g/gmol
(Othmer, 1999)
Urea Formaldehyde Concentrate
Sifat Fisik
Urea Formaldehyde Concentrate
- Fase : cair
- Kandungan formaldehid : 60 ± 0,5% berat
- Kandungan urea : 25 ± 0,5% berat
- Viskositas : 240-600 cps
- Specific gravity (25oC) : 1,325
- pH : 7-8,5
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
21
Prarancangan Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate (UFC-85) dengan Proses
Oksidasi Metanol Haldor Topsoe Kapasitas 41.250 Ton/ Tahun
BAB I Pendahuluan
- Titik didih (1 atm) : 212 oF
(www.gp.com)
1.4.5. Tinjauan Proses Secara Umum
Sebagian besar UFC diproduksi dengan bahan baku metanol dan udara dengan
larutan penyerap di absorber adalah urea. Reaksi oksidasi metanol dan udara dengan
katalis Fe-Mo oksida terjadi pada fase gas, sehingga reaktor yang dipilih adalah fixed
bed multi tube.
Oksidasi metanol dengan udara menjadi formaldehid pada fase gas
menggunakan katalis Fe-Mo oksida mengikuti 2 langkah reaksi yaitu:
Reaksi I (oksidasi metanol)
CH3OH (g) + ½ O2 (g) HCHO (g) + H2O (g)
Reaksi II (oksidasi formaldehid)
HCHO (g) + ½ O2 (g) CO (g) + H2O (g)
Besarnya konversi adalah 97,5% pada kondisi operasi suhu 200-400 oC dan tekanan
atmosferis (1,68 atm).
Setelah terjadi pembentukan formaldehid proses selanjutnya terjadi di unit
absorbsi. Untuk memproduksi urea formaldehid adalah dengan cara mengabsorbsi
gas formaldehid dengan menggunakan larutan urea. Gas keluaran reaktor yang
didalamnya terkandung gas formaldehid akan dilewatkan supaya terjadi kontak
melalui menara absorber jenis packed tower untuk dilakukan proses absorbsi dengan
menggunakan solvent larutan urea. Diharapkan dengan larutan penyerap urea akan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
22
Prarancangan Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate (UFC-85) dengan Proses
Oksidasi Metanol Haldor Topsoe Kapasitas 41.250 Ton/ Tahun
BAB I Pendahuluan
didapat kandungan formaldehid dalam produk UFC bisa mencapai 60% berat
(Subekti, 1995).