BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang - digilib.uns.ac.id · memakai surface agent dan injeksi...

22
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/cm 2 dan urea ini 90% tertahan pada mesh 16 dan 95% pada mesh 18.

Transcript of BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang - digilib.uns.ac.id · memakai surface agent dan injeksi...

Page 1: BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang - digilib.uns.ac.id · memakai surface agent dan injeksi Formaldehyde Base Additive (FBA), dimana metode terakhir memberi hasil terbaik. 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.

Page 2: BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang - digilib.uns.ac.id · memakai surface agent dan injeksi Formaldehyde Base Additive (FBA), dimana metode terakhir memberi hasil terbaik. Injeksi

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)

Page 3: BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang - digilib.uns.ac.id · memakai surface agent dan injeksi Formaldehyde Base Additive (FBA), dimana metode terakhir memberi hasil terbaik. Injeksi

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

Page 4: BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang - digilib.uns.ac.id · memakai surface agent dan injeksi Formaldehyde Base Additive (FBA), dimana metode terakhir memberi hasil terbaik. Injeksi

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

Page 5: BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang - digilib.uns.ac.id · memakai surface agent dan injeksi Formaldehyde Base Additive (FBA), dimana metode terakhir memberi hasil terbaik. Injeksi

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 :

Page 6: BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang - digilib.uns.ac.id · memakai surface agent dan injeksi Formaldehyde Base Additive (FBA), dimana metode terakhir memberi hasil terbaik. Injeksi

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

Page 7: BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang - digilib.uns.ac.id · memakai surface agent dan injeksi Formaldehyde Base Additive (FBA), dimana metode terakhir memberi hasil terbaik. Injeksi

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-

Page 8: BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang - digilib.uns.ac.id · memakai surface agent dan injeksi Formaldehyde Base Additive (FBA), dimana metode terakhir memberi hasil terbaik. Injeksi

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.

Page 9: BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang - digilib.uns.ac.id · memakai surface agent dan injeksi Formaldehyde Base Additive (FBA), dimana metode terakhir memberi hasil terbaik. Injeksi

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

Page 10: BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang - digilib.uns.ac.id · memakai surface agent dan injeksi Formaldehyde Base Additive (FBA), dimana metode terakhir memberi hasil terbaik. Injeksi

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

Page 11: BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang - digilib.uns.ac.id · memakai surface agent dan injeksi Formaldehyde Base Additive (FBA), dimana metode terakhir memberi hasil terbaik. Injeksi

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

Page 12: BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang - digilib.uns.ac.id · memakai surface agent dan injeksi Formaldehyde Base Additive (FBA), dimana metode terakhir memberi hasil terbaik. Injeksi

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.

Page 13: BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang - digilib.uns.ac.id · memakai surface agent dan injeksi Formaldehyde Base Additive (FBA), dimana metode terakhir memberi hasil terbaik. Injeksi

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

Page 14: BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang - digilib.uns.ac.id · memakai surface agent dan injeksi Formaldehyde Base Additive (FBA), dimana metode terakhir memberi hasil terbaik. Injeksi

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

Page 15: BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang - digilib.uns.ac.id · memakai surface agent dan injeksi Formaldehyde Base Additive (FBA), dimana metode terakhir memberi hasil terbaik. Injeksi

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)

Page 16: BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang - digilib.uns.ac.id · memakai surface agent dan injeksi Formaldehyde Base Additive (FBA), dimana metode terakhir memberi hasil terbaik. Injeksi

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)

Page 17: BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang - digilib.uns.ac.id · memakai surface agent dan injeksi Formaldehyde Base Additive (FBA), dimana metode terakhir memberi hasil terbaik. Injeksi

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

Page 18: BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang - digilib.uns.ac.id · memakai surface agent dan injeksi Formaldehyde Base Additive (FBA), dimana metode terakhir memberi hasil terbaik. Injeksi

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

Page 19: BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang - digilib.uns.ac.id · memakai surface agent dan injeksi Formaldehyde Base Additive (FBA), dimana metode terakhir memberi hasil terbaik. Injeksi

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)

Page 20: BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang - digilib.uns.ac.id · memakai surface agent dan injeksi Formaldehyde Base Additive (FBA), dimana metode terakhir memberi hasil terbaik. Injeksi

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

Page 21: BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang - digilib.uns.ac.id · memakai surface agent dan injeksi Formaldehyde Base Additive (FBA), dimana metode terakhir memberi hasil terbaik. Injeksi

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

Page 22: BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang - digilib.uns.ac.id · memakai surface agent dan injeksi Formaldehyde Base Additive (FBA), dimana metode terakhir memberi hasil terbaik. Injeksi

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).