DESKRIPSI PROSES PABRIK KALTIM 4 DAN NPK
3.1.10 Unit Urea Formaldehyde Concentrate .1 Bahan Baku
Unit UFC-85 berfungsi menghasilkan Urea Formaldehyde Concentrated 85 % untuk meningkatkan strength dan menghindari caking urea granul pada unit granulation. Formaldehyde dihasilkan dari sintesa antara methanol (CH3OH) dengan oksigen (O2) yang berasal dari udara dengan bantuan katalis Ferry Molbdate Molybdenum Oxide. Sedangkan urea formaldehyde dihasilkan dari sintesa formaldehyde dengan urea.
Bahan baku utama yang digunakan dalam proses produksi urea foraldehyde adalah:
Metanol : 99,85% berat
O2 : 21% volume (dari udara)
Urea (NH2CONH2) : 65% berat
Unit UFC-85 ini akan menghasilkan produk urea formaldehyde dengan spesifikasi sebagai berikut:
Formaldehyde : 60% berat mineral
Urea : 25% berat mineral
Metanol : 0,2% maks
Asam Formiat : 0,05% maks.
Peralatan-peralatan yang digunakan di Unit Urea Formaldehyde 1. Tangki Metanol (2-T-705)
Sebagai tempat penampungan methanol sebeum dipompakan ke Reaktor Kapasitas: 20,5 m3
2. Pompa Feed Metanol (2-P709A/B)
Untuk mengalirkan methanol dari Tangki 2-T-705 ke Methanol Evaporator (2-E-701)
Kapasitas : 7,88 m3/jam Head : 65 meter. 3. Methanol Evaporator (2-E-701)
Penukar panas untuk menghasilkan methanol dalam fase uap. Sumber anas yang digunakan adalah saturated steam bertekanan 0,4 kg/cm2 dengan suhu 110
C. Tekanan da suhu normal di 2-E-701 adalah 1 kg/cm2G dan 84 C. 4. Circulation Blower (2-K-701)
Berfungsi untuk mensirkulasikan recycle gas dengan laju alir 3800 Nm3/jam, tekanan discharge 0,406 kg/cm2G.
5. Air Filter (2-F-701)
Sebagai penyaring fresh air sebelum masuk ke Recirculation Blower. Dengan kapasitas 1370 Nm3/jam udara, efisiensi alat ini mencapai 96%.
6. Recycle Gas Separator (2-V-701)
Berfungsi untuk memisahkan kondensat daru aliran gas ke inlet Blower 2-K-701.
Kapasitas : 0,72 m3
Tekanan : 2,5 kg/cm2G (desain) Suhu : 100 C (desain) 7. Process Gas Heater (2-E-702)
Berfungsi untuk memansakan process gas dari suhu 88 C menjadi 200 C sebelum masuk Formaldehyde Reactor. Pemanas yang digunakan adalah oil penukar panas.
8. Reaktor Formaldehyde (2-R-701)
Reaktor ini berfungsi sebagai tempat terjadinya reaksi pembentukan formaldehyde. Dengan reaksi utama sebagai berikut:
CH3OH + ½ O2 HCHO + H2O + Q
Selain reaksi utama, pada reaktor juga terjadi reaksi samping pembentukan asam formiat:
HCHO + ½ O2 HCOOH CO + H2O 9. Oil Separator( 2-V-702)
Untuk memisahkan uao air dan oli setelah keluar dari reaktor. Uap keluar separator berkontak dengan oli yang terkondensasu di dalam tumpukan ring untuk menjenuhkan uap oli dengan sempurna.
10. Tail Gas Heater (2-E-710) 11. Oil Vent Condensor (2-E-704) 12. Start-Up Oil Pump (2-P-702) 13. Oil Tank (2-T-702)
Uraian Proses
Cairan methanol dipompa dari Methanol Tank T705) ke Methanol Evaporator (2-E-701) menggunakan salah satu dari dua Methanol Feed Pump (2-P-709 A/B). Methanol Evaporator bertipe kettle heat exchanger, dimana panas penguapan methanol berasal dari steam yang mengkondensasi. Kemudian gas methanol dikirim ke proses dan dicampur dengan udara serta recycle gas yang disirkulasikan oleh blower 2-K-701. Flow recycle
gas dan make-up aliran udara dihisap melalui Filter Udara 2-F-701 A/B. Campuran reaksi udara, recycle gas, dan methanol mempunyai kandungan methanol 9 % mol dan kandungan oksigen 10 % mol. Campuran reaksi dipanaskan sebelumnya sampai 200OC dalam Process Gas Heater 2-E-702 menggunakan panas kondensasi oil penukar panas sebelum memasuki Reaktor Formaldehyde 2-R-701.
Preheater gas masuk ke Reaktor Formaldehyde melalui 2153 tube berisi katalis logam oksida Topsoe tipe FK-2 dengan tinggi katalis 1040 mm. Reaksi methanol menjadi formaldehyde merupakan reaksi oksidasi katalitik dengan mekanisme sebagai berikut :
CH3OH + ½O2 HCHO + H2O
Sebagian kecil formaldehyde yang terbentuk mengalami oksidasi lebih lanjut menjadi asam formiat sedangkan sebagian terpecah lagi menjadi karbon monoksida dan air, mengikuti reaksi samping berikut :
HCHO + ½O2 HCOOH CO + H2O Selain itu terbentuk dimetil eter dalam jumlah kecil.
Reaksi diatas adalah reaksi yang sangat eksotermis maka untuk menjaga kondisi suhu optimum dan membatasi pembentukan reaksi samping, panas reaksi harus diambil selama reaksi berlangsung dengan oil penukar panas yang mengalir secara gravitasi pada shell side menara. Oli penukar panas adalah oli dengan panas yang stabil berfungsi untuk menyerap panas reaksi melalui pendidihan. Tekanan didih oli penukar panas yang dipilih adalah moderat dalam keseluruhan kisaran suhu operasi antara 0,2 - 1,2 kg/cm2G.
Setelah keluar reaktor ada kecenderungan terjadi pembentukan asam formiat di seluruh permukaan logam yang dilalui gas hasil. Kemungkinan ini dapat diminimalkan dengan menggunakan stainless steel, meminimalkan area permukaan, dan meminimalkan suhu permukaan gas hasil reaktor, bila temperatur mencapai 285oC, maka harus didinginkan menjadi 130oC dalam Waste Heat Boiler 2-E-703.
Formaldehyde yang terbentuk akan diserap oleh larutan urea dalam Formaldehyde Absorber (2-C-701). Bagian bawah Formaldehyde Absorber terdiri atas 2 tumpukan packing (packed bed) yang masing masing–masing dilengkapi dengan 2” packing slot
ring stainless steel. Bagian atas absorber dilengkapi dengan 12 valve cap trays dan sebuah packed bed pada puncaknya. Absorber didesain untuk menyerap aliran gas dari bagian depan dengan turn down capacity (kapasitas produksi kontinyu minimum) kira–kira 50% dari kapasitas desain.
Sistem absorbsi seluruhnya dibuat dari stainless steel untuk mencegah korosi dan untuk memperoleh kemurnian maksimal dari produk. Dengan pertimbangan yang sama, semua bagian peralatan antara reaktor dan absorber yang berhubungan dengan aliran gas reaktor dan cold recycle gas line dari absorber ke resirkulator juga terbuat dari stainless steel. Peralatan selain yang disebutkan di atas terbuat dari carbon steel.
Sebagian besar dari formaldehyde yang terserap adalah formaldehyde yang disirkulasikan pada bed paling bawah. Formaldehyde yang lolos dari bed paling bawah akan diserap dalam packed bed di atasnya atau di tray section pada absorber. Pada tray section, gas dicuci dengan larutan urea encer yang ditambahkan pada tray keempat dari puncak dan dengan air murni di 3 tray teratas. Panas sensibel dan laten pada aliran gas keluar reaktor diambil oleh pendingin–pendingin sirkulasi yang mendinginkan larutan dalam bed atas dan bawah. Produk yang terbentuk oleh absorbsi formaldehyde dengan larutan urea, tergantung pada parameter berikut :
a. pH larutan
Untuk mencegah presipitasi senyawa urea-formaldehyde dengan molekul besar maka pH larutan sebaiknya mendekati 7. Oleh karena itu, hasil samping reaksi yang mengandung asam formiat harus dinetralkan secara terus menerus dengan larutan NaOH. Larutan ini ditambahkan ke dalam kedua loop sirkulasi dengan Dosing Pump 2-P-706 A/B/C, yang dikontrol secara otomatis oleh pH Controller. Dibawah kondisi ini, absorbsi akan menghasilkan produk tambahan urea formaldehyde dengan berat molekul rendah. Reaksi pembentukan urea–formaldehyde adalah sebagai berikut :