PABRIK UREA FORMALDEHYDE CONCENTRATE
DARI METANOL DENGAN OKSIDASI
MENGGUNAKAN KATALIS SILVER
PRA RENCANA PABRIK
Oleh :
MOH.ISKAK
NPM : 0631010045
JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL "VETERAN"
JAWA TIMUR
LEMBAR PENGESAHAN
PRA RENCANA PABRIK
PABRIK UREA FORMALDEHYDE
CONCENTRATE DARI METANOL DENGAN
OKSIDASI MENGGUNAKAN KATALIS
SILVER
Oleh :
MOH.ISKAK NPM : 0631010045
Surabaya, 8 Oktober 2010
Telah disetujui untuk mengikuti Ujian Lisan periode I tahun 2010/2011 Pembimbing
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” JAWA TIMUR FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
LEMBAR PERSETUJUAN
NAMA : MOH. ISKAK
NPM / JURUSAN : 0631010045 / TEKNIK KIMIA
Telah menyelesaikan tugas akhir dan disetujui untuk mengikuti Ujian Negara Lisan
Gelombang V Tahun Akademik 2009 – 2010
1. PRA RENCANA
Judul : PABRIK UREA FORMALDEHYDE CONCENTRATE
(UFC) DARI METANOL DENGAN OKSIDASI
MENGGUNAKAN KATALIS SILVER
2. SKRIPSI
Judul : PEMBUATAN PUPUK CAIR DARI DAUN DAN BUAH
KERSEN DENGAN PROSES EKSTRAKSI DAN
FERMENTASI
3. LKN
Judul : UNIT AIR SEPARATION PLANT
PT. SAMATOR GAS INDUSTRI GRESIK
Surabaya, Mei 2010
Dosen Pembimbing Dosen Pembimbing Dosen Pembimbing Pra Rencana Skripsi LKN
Kata Pengantar
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Tuhan YME atas karunia dan
rahmat-Nya, sehingga kami dapat menyelesaikan dengan baik pra rencana pabrik
ini yang berjudul Pabrik urea formaldehyde foncentrate dari metanol dengan
oksidasi menggunakan katalis silver.
Pra rencana ini disusun untuk memenuhi tugas yang diberikan kepada
mahasiswa jurusan Teknik Kimia Universitas Pembangunan Nasional “Veteran”
Jawa Timur, sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana Teknik
Kimia.
Sebagai dasar penyusunan pra rencana pabrik ini adalah teori yang
diperoleh selama kuliah, data-data dari majalah maupun literatur yang ada.
Selanjutnya, dengan tersusunnya pra rencana pabrik ini, kami menyampaikan
ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Ir. Sutiyono, MT, selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri, Universitas
Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.
2. Ir. Retno Dewati, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia, Universitas
Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.
3. Prof.Dr.Ir.Soemargono,SU, selaku dosen pembimbing.
4. Bapak dan Ibu Dosen Teknik Kimia, FTI, Universitas Pembangunan Nasional
“Veteran” Jawa Timur.
5. Serta semua pihak yang banyak membantu terselesaikannya Tugas Akhir Pra
Kata Pengantar
Kami menyadari bahwa masih banyak terdapat kekurangan dalam
penyusunan pra rencana pabrik ini, oleh karena itu segala saran dan kritik yang
bersifat membangun dan bermanfaat bagi kesempurnaan laporan ini akan kami
terima dengan senang hati.
Akhir kata, semoga pra rencana pabrik ini dapat memberi manfaat bagi
kita semua.
Surabaya, Oktober 2010
Daftar Isi
i
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ... i DAFTAR ISI ... iii INTISARI ... iv I PENDAHULUAN ... I – 1
II URAIAN DAN PEMILIHAN PROSES ... II – 1
III NERACA MASSA ... III – 1 IV NERACA PANAS ... IV – 1 V SPESIFIKASI PERALATAN ... V – 1 VI PERENCANAAN ALAT UTAMA ... VI – 1
VII INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ... VII – 1
VIII UTILITAS ... VIII – 1
IX LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ... IX – 1
X ORGANISASI PERUSAHAAN ... X – 1 XI ANALISA EKONOMI ... XI – 1 XII DISKUSI DAN KESIMPULAN ... XII – 1 DAFTAR PUSTAKA
APPENDIX :
A. PERHITUNGAN NERACA MASSA ... A – 1
B. PERHITUNGAN NERCA PANAS ... B – 1
C. PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN ... C – 1
Intisari
INTISARI
Tujuan pra rencana pabrik ini adalah untuk memenuhi kebutuhan asetic
acid dalam negeri yang selama ini sebagian masih mengimpor dari beberapa
negara.
Acetic acid diproduksi dengan cara mereaksikan Butana dan Oksigen
dalam multitube reactor pada suhu 170 oC dan tekanan 45 atm, produk luar reactor
yang berupa fase gas kemudian didinginkan menjadi fase liquid, liquida yang
terbentuk kemudian diseparasi dengan menggunakan kolom distilasi dengan
didasarkan perbedaan titik didih. Hasil produk berupa acetic acid liqui dan hasil
samping berupa aceton, asam formiat dan methanol.
Pabrik ini direncanakan bekerja secara kontinue dengan waktu produksi
330 hari/tahun. Perencanaan pabrik ini ditetapkan sebagai berikut :
1. Kapasitas produksi : 50.000 ton/tahun
2. Bentuk organisasi : perseroan terbatas
3. Sistem organisasi : staf dan garis
4. Lokasi pabrik : Bontang, Kalimantan Timur
5. Produk
a. Produk Utama
− Acetic Acid : 6367,8158 kg/jam
b. Produk Samping
− Larutan Formiat : 1110,8686 kg/jam
− Methanol : 63,73156 kg/jam
Intisari
6. Bahan Baku
a. Butana : 3410,7974 kg/jam
7. Kebutuhan Utilitas
a. Listrik : 1331 Kwh
b. Air : 123020,3595 ft3/hari
c. Bahan Bakar : 55209,556 liter/hari
8. Analisa Ekonomi
a. Permodalan
− Modal Tetap (FCI) : Rp 123.918.423.187
− Modal Kerja (WCI) : Rp 69.741.937.716
− Modal Total (TCI) : Rp 193.660.360.903
b. Penerimaan dan Pengeluaran
− Hasil Penjualan : Rp 340.385.718.008
− Biaya Produksi Total : Rp 278.967.750.864
− Laba setelah Pajak : Rp 42.992.557.001
c. Rentabilitas Perusahaan
− Masa Konstruksi : 2 tahun
− Investasi Akhir Konstruksi : Rp 244.399.375.460
− Umur Pabrik : 10 tahun
− Bunga : 12 %
− Inflasi : 10 %
− Laju Pengembalian Modal : 19,5901 %
− Waktu Pengembalian Modal : 4 tahun 6 bulan
Intisari
Dari uraian di atas, dipandang dari segi teknis maupun ekonomis
dapat dinyatakan bahwa Pra Rencana Pabrik Acetic Acid dari Butana
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1. Data Impor Urea Formaldehyde Concentrate I-7
Tabel VIII.2.1. Jumlah steam yang dibutuhkan VIII-3
Tabel VIII.2.2. Jumlah air proses VIII-8
Tabel VIII.2.3. Jumlah air umpan boiler VIII-9
Tabel VIII.2.4. Jumlah air pendingin VIII-9
Tabel VIII.3.1. Kebutuhan listrik untuk alat proses dan utilitas VIII-52
Tabel IX.3.1. Rencana pembagian areal tanah IX-8
Tabel X.1. Jadwal keja masing – masing regu X-10
Tabel XI.1. Biaya total produksi untuk kapasitas 60%,80% dan 100%. XI-7
Tabel XI.2. Modal pinjaman selama masa kontruksi XI-8
Tabel XI.3. Modal sendiri selama masa kontruksi XI-8
Tabel XI.4. Cash flow XI-9
Tabel XI.5. Discounted cash flow untuk nilai i XI-9
Tabel XI.6. Rate on equity XI-10
Tabel XI.7. Perhitungan waktu pengembalian modal XI-12
DAFTAR GAMBAR
Gambar II.1. Flowsheet Formaldehyde Plant dengan katalis perak II-2
Gambar II.2. Flowsheet Formaldehyde Plant dengan oksida logam II-3
Gambar II.3. Flowsheet pengembangan II-6
Gambar IX.3.1. Lay out daerah proses IX-7
Gambar IX.3.2. Lay out Pabrik IX-8
DAFTAR ISI
Lembar Pengesahan
Kata Pengantar ………...
Intisari ……….
Daftar Tabel ………
Daftar Gambar ………
I
iii
v
vi
Daftar Isi ……….. vii
I PENDAHULUAN ………... I-1
II PEMILIHAN DAN URAIAN PROSES ... II-1
III NERACA MASSA ... III-1
IV NERACA PANAS ... IV-1
V SPESIFIKASI ALAT ... V-1
VI PERANCANGAN ALAT UTAMA ... VI-1
VII INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ... VII-1
VIII UTILITAS ... VIII-1
IX LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ... IX-1
X SUSUNAN ORGANISASI PERUSAHAAN ... X-1
XI ANALISA EKONOMI ... XI-1
XII KESIMPULAN DAN PEMBAHASAN ... XII-1
Pendahuluan
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Indonesia sebagai Negara berkembang yang sedang giatnya melaksanakan
pembangunan terutama dari sektor industri. Salah satu industri di Indonesia yang
sedang berkembang adalah industri kimia, yang akhir – akhir ini mengalami
peningkatan baik secara kualitas maupun kuantitasnya, sehingga kebutuhan akan
bahan baku dan bahan penunjang akan meningkat pula.
Saat ini Indonesia masih tergantung pada negara lain dalam memenuhi bahan
baku maupun bahan sebagai bahan Oleh karena itu perlu adanya pembangunan
dalam industri kimia.
Sektor Industri Kimia merupakan dasar bagi pengembangan industri kimia
anorganik dan organik. Hal itu diperlukan bagi negara yang sedang berkembang
seperti Indonesia. Berdasarkan hal tersebut dan ditinjau kedepan maka
direncanakan pendirian Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate (UFC). Hal ini
disebabkan oleh beberapa faktor antara lain : Pertumbuhan penduduk semakin
meningkat, kebutuhan UFC seiring dengan pertumbuhan penduduk dan industri
lain semakin meningkat pula seperti Industri Kayu dan Industri Pupuk. Pada
Industi Kayu Urea Formaldehyde digunakan sebagai perekat untuk memproduksi
particleboard, Plywood, dan mebel. Untuk industri pupuk terutama pupuk Urea
untuk meningkatkan mutu pupuk urea agar mutu prill tahan lama, tidak cacking
Pendahuluan I - 2
1.2. Perkembangan Industri Kimia Indonesia
Dari tahun – ketahun perkembangan industri kimia di Indonesia
mengalami peningkatan baik secara kwantitas maupun kualitas. Dengan kemajuan
ini menyebabkan kebutuhan bahan baku ataupun bahan pendukung dalam
memproduksi suatu bahan kimia akan mengalami kenaikan pula.
Di Indonesia UFC sampai saat ini tidak dikonsumsi pasar secara umum
karena produksi ini hanya digunakan sebagai bahan perekat pada industri kayu
dan bahan additive untuk anti cacking agent terhadap urea.
1.3. Manfaat Pendirian Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate
Manfaat pendirian pabrik Urea Formaldehyde Concentrate ini untuk
memenuhi kebutuhan dalam negeri sehingga dapat mengurangi impor Urea
Formaldehyde Concentrate. Selain itu, pendirian ini dapat mendorong industri
kimia menciptakan lapangan pekerjaan, mengurangi pengangguran, dan dapat
menumbuhkan dan memperkuat perekonomian di Indonesia.
1.4. Spesifikasi Bahan baku dan Produk
1.4.1. Spesifikasi dan sifat – sifat bahan baku
1. Metanol
Spesifikasi Bahan Baku Metanol
- Kadar methanol : 98 % berat
- Rumus kimia : CH3OH
(http://Nexant silver catalyst.com)
Pendahuluan I - 3
- Titik didih : 64,7°C
- Titik beku : -97,7°C
- Densitas : 0,79609 gr/cc
- Viscositas : 0,6405 cp pada 15°C
- Larutan jernih tak berwarna
- Dapat larut dalam air.
(Geesner G,Hawlay, ed.9, hal 667)
2. Urea
Spesifikasi Bahan Baku Urea
- Kadar Urea : 99.5 % berat
- Kandungan Nitrogen : 46% berat (minimal)
- Kandungan Air : 0,5 % berat (maksimal)
- Ukuran butiran : 1 – 3,35 mm
- Rumus kimia : NH2CNH2O
(http://Pupuk kaltim.html)
Sifat – sifat fisik dari Urea sebagai berikut :
- Titik didih : Decomposes
- Titik lebur : 132 - 135°C
- Spesifik gravity : 1,32 pada 20°C
- Bentuk fisik : Kristal berwarna puth bersifat higroskopis
- Pelarut : Air, Etanol, Chloroform, Eter
(Geesner G,Hawlay,ed.9 hal 1073)
Pendahuluan I - 4
Spesifikasi Bahan Baku Oksigen
Oksigen yang digunakan dalam proses oksidasi – dehidrogenasi methanol
menghasilkan formaldehyde diambil dari udara bebas dimana oksigen yang
terkandung yang diharapkan mendekati 21%
(http://Nexant silver catalyst.com)
Sifat – sifat fisik dari Oksigen sebagai berikut :
- Massa jenis liquid : 0,645 kg/lt
- Massa jenis gas : 1,2505 kg/m3
- Suhu liquid : -183°C
- Suhu kritis : -118,8°C
- Tekanan kritis : 49,7 atm
- Spesific heat : 0,2177 kkal/kg°C
(Geesner G,Hawlay, ed.9 hal 721)
4. Ammonium hidroksida
Spesifikasi bahan pembantu Ammonium hidroksida
- Kadar : 5% berat
- Rumus kimia : NH4OH
(http://majari magazine – Urea formaldehyde.com)
Sifat – sifat fisik dari NH4OH
- Titik didih : 48°C (larutan 30%)
- Titik lebur : -72°C
Pendahuluan I - 5
- pH : 13,8 (larutan 30%)
- Larutan jernih tak berwarna
(http://www.jtbaker.com/msds/englishhtml/a5916.htm)
5. Sodium carbonat monohidrat
Spesifikasi bahan pembantu Sodium carbonat monohidrat
- Kadar : 100% berat
- Rumus kimia : Na2CO3.H2O
(http://majari magazine – Urea formaldehyde.com)
Sifat – sifat fisik bahan
- Titik lebur : 851˚C
- Kelarutan : 33% dalam air
- Bentuk Kristal, berwarna putih
- pH : 11,6 (1 % larutan)
(http://avogadro.chem.iastate.edu/MSDS/Na2CO3-H2O.htm)
1.5. Produk
Spesifikasi produk
- Kadar padatan : 28 – 31% berat
- Kadar metanol : 0,2% berat (maksimum)
- Kadar asam format : nol
- Rumus kimia : (CH2OH)2NCON(CH2OH)2
Sifat – sifat fisik produk
- Titik didih : 212°F
Pendahuluan I - 6
- Densitas : 1,3606 gr/cc
- pH : 8 – 9
- Specific head : 0,586 cal/g°C
(http://www.georgia – pacific resin.htm)
1.6. Kegunaan Produk
Urea formaldehyde banyak digunakan untuk berbagai tujuan seperti :
1. Bahan adhesif
2. Papan fiber berdensitas medium
3. Hardwood plywood
4. Laminasi
5. Produk furniture, panel dan lain – lain.
6. Sebagai perekat urea agar tidak mudah pecah.
(http://majari magazine – Urea formaldehyde.com)
1.7. Aspek ekonomi
Kebutuhan urea formaldehyde concentrate di Indonesia khususnya,
semakin meningkat dengan peningkatan pertumbuhan kapasitas pada bidang
industri kimia. Kebutuhan urea formaldehyde concentrate di Indonesia
dipenuhi oleh beberapa negara pengimpor. Sampai saat ini Indonesia masih
membutuhkan urea formaldehyde concentrate dari negara – negara penghasil
Pendahuluan I - 7
Tabel 1.1. Data Impor urea formaldehyde concentrate
Tahun Jumlah (ton/tahun)
2002 63447
2003 68552
2004 70266
2005 69958
2006 72268
2007 75663
2008 78209
Sumber : Biro Pusat Statistik (BPS) Surabaya
Berdasarkan data tersebut di atas, maka produksi urea formaldehyde
di Indonesia masih perlu ditingkatkan untuk memenuhi kebutuhan Indonesia
akan urea formaldehyde
Dengan metode least square data - data tabel 1.1 diatas dilakukan
pendekatan atau penafsiran impor pada awal tahun dimana data – data
tersebut dibentuk dalam persamaan
y = a + bx
keterangan :
y = impor pada tahun ke-n
x = tahun ke-n
X Y X2 Y2 X.Y
2002 63447 4008004 4025521809 127020894
2003 68552 4012009 4699376704 137309656
2004 70266 4016016 4937310756 140813064
2005 69958 4020025 4894121764 140265790
2006 72268 4024036 5222663824 144969608
2007 75663 4028049 5724889569 151855641
2008 78209 4032064 6116631215 157043460
Pendahuluan I - 8
Dari persamaan 1 dipeoleh jumlah impor pada tahun 2010 sebesar
y = -4261730,9 + 2161,06(2010)
= 82000 ton/th
Untuk rencana kapasitas produksi pabrik, maka digunakan 50% dari
kapasitas produksi pabrik = 50% x 82000 = 41000 ton/tahun
Pendahuluan I - 9
Uraian Proses II - 1
BAB II
SELEKSI DAN URAIAN PROSES
2.1.Macam Proses
Dalam pra rencana pabrik Urea Formaldehyde Concentrate ini terdiri dari 2
unit yaitu :
1. Unit Formaldehyde Plant
2. Unit Urea Formaldehyde Concentrate Plant
2.2. Unit Formaldehyde Plant
Formaldehyde pertama kali diproduksi di United States pada tahun
1901. Formaldehyde diproduksi dengan 2 metode : proses katalis perak dan
proses oksida logam. Proses katalis perak merupakan proses utama dan
tercatat 75 % pabrik pembuatan Formaldehyde dengan katalis perak ,
sedangkan proses katalis oksida logam tercatat sisanya 25%. Kedua proses
tersebut menggunakan bahan baku metanol.
2.2.1. Proses Katalis Perak
Formaldehyde terbentuk dengan mereaksikan uap methanol dengan
oksigen didalam katalis perak pada tekanan atmosfir dan pada temperatur 600
-650°C terjadi 2 reaksi secara simultan.
Reaksi yang terjadi :
CH3OH + 1/2O2 HCHO + H2O ..(2-1)
Uraian Proses II - 2
Gambar 2.1. Flowsheet Formaldehye Plant dengan Katalis Perak
50 – 60% Formaldehyde terbentuk dengan reaksi eksotermis.massa
penggunaan katalis 2 tahun tergantung kemurnian metanol.
(kirk othmer, vol 11, ed 3 hal 237 – 239)
Produk samping berupa karbon monoksida, karbon dioksida, methyl format
dan asam format.
HCHO CO + H2 …(2-3)
HCHO + 1/2O2 CHOOH …(2-4)
HCHO + O2 CO2 + H2O …(2-5)
2 HCHO HCOOCH3 …(2-6)
(http://hdl.handle.net/2123/2013)
Produk yang keluar dari reaktor kemudian didinginkan dan dialirkan ke
Absorber untuk memisahkan Formaldehyde dari campuran gas. Dari dasar
absorber dialirkan ke kolom distilasi dimana methanol yang tidak terkonversi
Uraian Proses II - 3
Formaldehyde dialirkan ke anion exchanger untuk menghilangkan asam
format yang terkandung didalamnya.
(kirk othmer, vol 11, ed 3 hal 237 – 239)
Proses katalis perak membeikan konversi metanol 75 – 85% dengan overall
plant yield 90 -92%.
(http://Nexant silver catalyst.com)
2.2.2. Proses Katalis Oksida Logam
Formaldehyde terbentuk dengan mereaksikan uap methanol dengan
udara didalam katalis oksida logam pada tekanan atmosfir dan pada
temperatur 300 - 400°C. Produk samping berupa karbon monoksida,
dimethyl eter dan sedikitnya karbon dioksida dan asam format.
Reaksi yang terjadi :
CH3OH + 1/2O2 HCHO + H2O …(2-7)
Uraian Proses II - 4
Reaktor yang digunakan merupakan reaktor multitube. Produk keluar
dari reaktor dilewatkan melaului dasar absorber. Gas buang dari absorber
sebagian cukup besar 3 – 3,5 kali volume gas pada proses oksidasi
metanol menggunakan katalis perak. Maka kolom absorber untuk katalis
oksida logam jauh lebih besar daripada absorber dengan menggunakan
katalis perak.
(kirk othmer, vol 11, ed 3 hal 237 – 239)
Proses oksidasi metanol dengan menggunakan katalis oksida logam
memberikan konversi metanol 92 – 94% dengan overall plant yield 90 –
92%.
(http://Nexant silver catalyst.com)
2.3. Unit Urea Formaldehyde Concenterate
Urea formaldehyde terbentuk oleh reaksi urea dengan formaldehyde
didalam reaktor berpengaduk.
Reaksi yang terjadi :
4 HCHO + NH2CNH2O (CH2OH)2NCON(CH2OH)2 …(2-8).
Konversi = 99%
Dalam pembuatan Urea formaldehyde concentrate, disamping formaldehyde
dan urea sebagai bahan baku pembantu lainnya adalah
a. NH4OH 5% dimana larutan ini digunakan sebagai katalis.
b. Na2CO3H2O digunakan sebagai buffer agar kondisi reaksi dijaga tetap 8 –
Uraian Proses II - 5
(http://majari magazine – Urea formaldehyde.com)
2.4. Seleksi proses
No Parameter Katalis perak Katalis oksida logam
1 Bahan baku Metanol Metanol
2 Suhu reaksi 600 - 650˚C 300 - 400˚C
3 Jenis reaktor Fixed bed Multitube
4 Daya tahan katalis Tinggi Rendah
5 Mutu produk 55% formaldehyde
dengan < 1% metanol
55% formaldehyde dengan 1,5% metanol
Dari tabel diatas dipilih katalis perak dengan pertimbangan sebagai berikut :
1. Jenis reaktor yang digunakan untuk katalis perak yaitu fixed bed lebih
sederhana daripada reaktor multitube pada katalis oksida logam.
2. Katalis perak mempunyai daya tahan tinggi, kuat terhadap suhu yang tinggi
dan massa penggunaan cukup lama yaitu 2 tahun, berbeda dengan katalis
oksida logam daya tahan rendah dan mengakibatkan konversi menurun.
3. Hasil produk untuk katalis oksida logam masih mengandung metanol 1,5%,
sedangkan untuk membuat urea formaldehyde kandungan metanol harus
Uraian Proses II - 6
2.5. Uraian Proses
Flowsheet pengembangan
Pertama – tama bahan baku metanol dengan kadar 98% berat dari tangki
penampung F-111 dipompa L-113 ke tangki umpan F-112 bersamaan dengan
recycle metanol dari distilasi. Kemudian dipompa L-114 menuju vaporizer V-115
untuk diuapkan dengan suhu 70˚C. uap metanol kemudian dicampur dengan udara
yang sudah dipanaskan pada suhu yang sama. Campuran uap metanol dan udara
kemudian diumpankan gas heater 1 untuk pemanasan sampai dengan suhu 304˚C.
karena suhu masuk reaktor 600˚C maka campuran uap metanol dan udara
dipanaskan lagi ke gas heater 2 sampai dengan suhu 600˚C.
Pada reaktor R-210 terjadi oksidasi metanol membentuk formaldehyde
Uraian Proses II - 7
Reaksi yang terjadi :
CH3OH + 1/2O2 HCHO + H2O
CH3OH HCHO + H2O
Konversi metanol = 83% (http://Nexant silver catalyst.com)
Reaksi samping :
HCHO CO + H2
HCHO + 1/2O2 CHOOH
HCHO + O2 CO2 + H2O
2 HCHO HCOOCH3
Produk gas reaktor sebelum masuk absorber D-220 diumpankan ke waste
heat boiler E-211 untuk pembangkit steam. karena suhu masuk absorber E-220
140°C, maka gas yang keluar pada suhu 200°C dilewatkan ke cooler E-212 untuk
diturunkan suhunya sampai 140°C. Setelah diumpankan ke absorber D-220.
Produk formaldehyde dipisahkan dari campuran gas dengan menggunakan air
proses. Produk atas kolom absorber berupa gas buang, sedangkan produk bawah
berupa larutan formaldehyde. karena masih mengandung metanol maka larutan
formaldehyde diumpankan ke distilasi D-230 untuk memisahkan metanol dari
larutan formaldehyde. Produk distilat berupa metanol didistribusikan sebagian
sebagai refluks kolom distilasi D-230 dan sebagian direcycle ke tangki umpan
F-112.
Produk bottom distilasi berupa larutan formaldehyde dengan kadar 55%
dilewatkan reboiler E-234, dimana sebagian diuapkan menuju kolom distilasi
Uraian Proses II - 8
sampai 40˚C. larutan formaldehyde yang sudah didinginkan diumpankan ke anion
exchanger untuk memisahkan asam format dari larutan formaldehyde.
Larutan formaldehyde kemudian diencerkan sampai kadar 37% ke dalam
tangki pengencer F-239. Kemudian diumpankan ke reaktor R-310 sebelumnya
dipanaskan terlebih dahulu kedalam heater E-243 sampai suhu 70˚C. urea dari
gudang penampung F-244 diumpankan ke reaktor R-310 dengan bantuan screw
conveyor J-245 dan bucket elevator J-246. Didalam reaktor R-310 terjadi reaksi
antara formaldehyde dengan urea membentuk urea formaldehyde concentrate.
Reaksi yang terjadi :
4 HCHO + NH2CNH2O (CH2OH)2NCON(CH2OH)2
Konversi = 99% ((http://majari magazine – Urea formaldehyde.com)
Selain bahan baku ada juga bahan pembantu lainnya seperti NH4OH 5% yang
digunakan sebagai katalis dan Na2CO3H2O yang digunakan sebagai buffer agar
reaksi dijaga tetap pada pH 8 – 9, jika tidak dijaga akan terjadi reaksi cannizaro
Neraca Massa
BAB III NERACA MASSA
Kapasitas Produksi : 41.000 ton/tahun
Waktu Operasi : 300 hari
1. Tangki Umpan (F – 112)
Masuk Kg Keluar Kg
Bahan baku dari F - 111 : Bahan baku campuran ke V - 115
CH3OH 2263,7451 CH3OH 2844,6891
H2O 46,1989 HCHO 32,1000
Jumlah 2309,9440 HCOOH 0,0161
Recycle dari D – 150 : H2O 137,9968
CH3OH 580,9440
HCHO 32,1000
HCOOH 0,0161
H2O 91,7979
Jumlah 704,8580
Total 3014,8020 Total 3014,8020
2. Vaporizer (V – 115)
Masuk Kg Keluar Kg
Feed masuk dari F – 112 : Produk uap dan cair ke F - 116
CH3OH 2844,6891 CH3OH 3555,8614
Neraca Massa III - 2
HCOOH 0,0161 HCOOH 0,0201
H2O 137,9968 H2O 172,4960
Jumlah 3014,8020 Jumlah 3768,5025
Recycle dari F – 116 :
CH3OH 711,1723
HCHO 0,0250
HCOOH 0,0040
H2O 34,4992
Jumlah 753,7005
Total 3768,5025 Total 3768,5025
3. Drum Separator (F – 116)
Masuk kg Keluar kg
Produk uap + cair dari V - 115 Produk uap ke MP
CH3OH 3555,8614 CH3OH 2844,6891
HCHO 40,125 HCHO 32,1000
HCOOH 0,0201 HCOOH 0,0161
H2O 172,4960 H2O 137,9968
Jumlah 3014,8020
CH3OH 711,1723
HCHO 0,0250
HCOOH 0,0040
Neraca Massa III - 3
Jumlah 753,7005
Total 3768,5025 Total 3768,5025
4. Mixing point (MP)
Masuk Kg Keluar Kg
Uap metanol dari F - 116 : Uap metanol + udara ke R – 130 :
CH3OH 2844,6891 CH3OH 2844,6891
HCHO 32,1000 HCHO 32,1000
HCOOH 0,0161 HCOOH 0,0161
H2O 137,9968 H2O 202,8205
O2 755,2272
Udara dari E – 119 : N2 2485,9562
O2 755,2272
N2 2485,9562
H2O 64,8237
Total 6320,8136 Total 6320,8136
5. Reaktor Fixed Bed (R – 210)
Masuk Kg Keluar Kg
Uap metanol + udara dari MP Produk gas ke D – 140 :
CH3OH 2844,6891 HCHO 1118,4411
HCHO 32,1000 H2O 567,5273
Neraca Massa III - 4
H2O 202,8205 H2 108,8806
O2 755,2272 N2 2485,9562
N2 2485,9562 CO 610,1892
CO2 319,9192
HCOOH 0,2938
HCOOCH3 0,4520
Total 6320,8136 Total 6320,8136
6. Absorber (D – 220)
Masuk Kg Keluar Kg
Gas masuk dari R - 130 : Gas buang dari D - 140 :
HCHO 1118,4411 HCHO 4,0679
H2O 567,5273 H2O 461,0319
CH3OH 755,2292 CH3OH 158,1972
H2 108,8806 H2 108,8806
N2 2485,9562 N2 2485,9562
CO 610,1892 CO 610,1892
CO2 319,9192 CO2 319,9192
HCOOH 0,2938 HCOOCH3 0,4520
HCOOCH3 0,4520 Jumlah 4502,6213
Jumlah 6320,8136 Produk bottom ke D – 150 :
Air Proses : CH3OH 597,0300
Neraca Massa III - 5
HCOOH 0,2938
H2O 967,8231
Jumlah 2679,5200
Total 7182,1413 Total 7182,1413
7. Distilasi (D – 230)
Masuk Kg Keluar Kg
Produk bottom dari D - 140 : Produk Distilat ke F - 112
CH3OH 597,0300 CH3OH 580,9440
HCHO 1114,3731 HCHO 32,1000
HCOOH 0,2938 HCOOH 0,0161
H2O 967,8231 H2O 91,7979
Jumlah 704,8580
Produk bottom ke A - 156
HCHO 1082,2686
H2O 876,0253
CH3OH 16,0860
HCOOH 0,2777
Jumlah 1974,6575
Total 2679,5200 Total 2679,5200
8. Ion exchanger (A – 236)
Masuk Kg Keluar Kg
Neraca Massa III - 6
HCHO 1082,2686 HCHO 1082,2686
H2O 876,0253 H2O 876,0253
CH3OH 16,0860 CH3OH 16,0860
HCOOH 0,2777 Jumlah 1974,3799
Jumlah 1974,6575 Blowdown
Exchanger media : Zeolith 8,2 x 10-6
Zeolith 8,2 x 10-6 APS 0,065
APS 0,065 HCOOH 0,27770
Jumlah 0,0650
Total 1974,7225 Total 1974,7225
9. Tangki Pengencer (F – 239)
Masuk Kg Keluar Kg
Produk bottom dari D – 150 : Formaldehyde 37% ke R – 180
HCHO 1082,2686 HCHO 1082,2686
H2O 876,0253 H2O 1836,5344
CH3OH 16,0860 CH3OH 16,0860
Jumlah 1974,3799
Pengenceran :
H2O 960,5091
Neraca Massa III - 7
10.Reaktor Berpengaduk (R – 310)
Masuk Kg Keluar Kg
Formaldehyde 37% dari F – 159 : Produk UFC ke F – 182
HCHO 1082,2686 HCHO 1082,2686
H2O 1836,5344 H2O 1836,5344
CH3OH 16,0860 CH3OH 16,0860
Jumlah 2934,8889 NH4OH 5% 2103,5395
Urea 98% 546,6561 Na2CO3H2O 21,6369
NH4OH 5% 2103,5395 UFC 1607,1688
Na2CO3H2O 21,6369
Neraca Panas
BAB IV NERACA PANAS
Kapasitas Produksi : 41.000 ton/th
Waktu operasi : 300 hari/tahun
Satuan : kkal/jam
Suhu Referensi : 25°C
1. Tangki umpan (F – 112)
Masuk kkal Keluar kkal
Entalpi metanol dari F – 111 : Entalpi metanol ke V – 115 :
CH3OH 1806,6207 CH3OH 11429,6860
H2O 61,9216 HCHO 673,5849
Jumlah 1868,5421 HCOOH 0,0826
Entalpi recycle metanol dari D – 150 : H2O 1322,0402
CH3OH 7136,9804
HCHO 1450,8805
HCOOH 0,1763
H2O 1842,1198
Jumlah 10430,1569
Total 12298,6991 Total 12298,6991
2. Vaporizer (V – 115)
Masuk kkal Keluar kkal
Entalpi metanol dari F - 112 : Entalpi uap metanol ke E - 120
CH3OH 11429,6860 CH3OH 205921,2819
HCHO 673,5849 HCHO 7217,2298
HCOOH 0,0826 HCOOH 1,9933
Neraca Panas IV - 2
Jumlah 12298,6991 Jumlah 290187,3988
Entalpi recycle metanol dari F - 112 Entalpi metanol cair ke V - 115
CH3OH 8032,1390 CH3OH 8032,1390
HCHO 332,8482 HCHO 332,8482
HCOOH 0,0405 HCOOH 0,0405
H2O 637,9125 H2O 637,9125
Jumlah 9002,9402 Jumlah 9002,9402
Q supply 286065,2686 Q loss 14303,2634
Total 313493,6024 Total 313493,6024
3. Heater udara (E – 119)
Masuk kkal Keluar kkal
Entalpi udara dari G - 118 : Entalpi udara ke E - 120
O2 797,2987 O2 6589,0450
N2 3093,4973 N2 25494,6877
H2O 144,8392 H2O 1198,6319
Jumlah 4035,6352
Q supply 30786,0310
Q loss 1539,3016
Total 34821,6662 Total 34821,6662
4. Gas heater 1 (E – 120)
Masuk kkal Keluar kkal
Entalpi metanol +udara dari MP : Entalpi metanol + udara ke E 121 :
CH3OH 205921,2819 CH3OH 297408,5773
HCHO 7217,2298 HCHO 29731,5145
HCOOH 1,9933 HCOOH 13820,8106
H2O 78245,5257 H2O 1,5161
Neraca Panas IV - 3
O2 6589,0450 O2 51697,2550
Jumlah 323469,7634 Jumlah 590123,1644
Entalpi flue gas dari R – 130 : Entalpi flue gas ke E – 131:
HCHO 1149234,5027 HCHO 961108,4673
CH3OH 174115,8858 CH3OH 148214,4490
H2O 163524,7164 H2O 142758,3303
N2 382089,7022 N2 334799,3390
H2 211483,3165 H2 188794,6812
CO 403992,3479 CO 321882,1129
CO2 48088,0316 CO2 41718,5623
HCOOH 59,5338 HCOOH 51,0953
HCOOCH3 201,3075 HCOOCH3 164,8090
Jumlah 2532789,3445 Jumlah 2139491,8463
Q loss 126639,4672
Total 2856259,1079 Total 2856259,1079
5. Gas heater 2 (E – 125)
Masuk kkal Keluar kkal
Entalpi metanol + udara dari E – 120: Entalpi metanol + udara ke R -130 :
CH3OH 297408,5773 CH3OH 627457,4011
HCHO 29731,5145 HCHO 56303,0528
HCOOH 13820,8106 HCOOH 31405,2358
H2O 1,5161 H2O 3,1244
N2 197463,4908 N2 368508,4467
O2 51697,2550 O2 96475,2587
Jumlah 590123,1644 Jumlah 1180152,5195
Q supply 621083,5320 Q loss 31054,1769
Neraca Panas IV - 4
6. Reaktor Fixed bed (R – 210)
Masuk kkal Keluar kkal
Entalpi metanol +udara dari E - 121 : Entalpi produk gas ke E - 131 :
CH3OH 627457,4011 HCHO 1149234,5027
HCHO 56303,0528 CH3OH 174115,8858
HCOOH 31405,2358 H2O 163524,7164
H2O 3,1244 N2 382089,7022
N2 368508,4467 H2 211483,3165
O2 96475,2587 CO 403992,3479
Jumlah 1180152,5195 CO2 48088,0316
Entalpi reaksi
Eksotermis :
HCOOH 59,5338
1431602,8911 HCOOCH3 201,3075
Jumlah 2532789,3445
Q terserap 78966,0661
Total 2611755,4106 Total 2611755,4106
7. Absorber (D – 220)
Masuk kkal Keluar kkal
Entalpi gas masuk dari E - 131 : Entalpi gas buang :
HCHO 141821,9735 HCHO 142,1156
CH3OH 25148,7593 CH3OH 1510,1591
H2O 29537,8561 H2O 7234,6990
N2 71220,8322 N2 21651,4240
H2 42885,2097 H2 13167,9831
CO 37043,5088 CO 9952,5175
CO2 7900,0375 CO2 2272,5223
HCOOH 8,8067 HCOOCH3 5,7458
HCOOCH3 21,4471 Jumlah 55937,1664
Neraca Panas IV - 5
150 :
HCHO 56706,8203
CH3OH 8321,5453
HCOOH 3,6209
H2O 21733,3009
Jumlah 86765,2874
Entalpi
Pelarutan
11721,9846
Q terserap 203088,5052
Total 357512,9436 Total 357512,9436
8. Heater Distilasi (E – 222)
Masuk kkal Keluar kkal
Entalpi produk bottom dari D – 140: Entalpi Produk ke R -130 :
HCHO 56706,8203 HCHO 69740,2115
CH3OH 8321,5453 CH3OH 10073,4090
HCOOH 3,6209 HCOOH 4,4356
H2O 21733,3009 H2O 26400,1592
Jumlah 86765,2874 Jumlah 106218,2153
Q supplay 20476,7662 Qloss 1023,8383
Total 107242,0536 Total 107242,0536
9. Distilasi (D – 230)
Masuk kkal Keluar kkal
Entalpi produk bottom dari E – 141: Entalpi Produk Distilat ke F -112 :
HCHO 69740,2115
CH3OH 10073,4090 HCHO 1459,5767
Neraca Panas IV - 6
H2O 26400,1592 HCOOH 0,1738
Jumlah 106218,2153 H2O 1842,1198
QR 235540,6338 Jumlah 10438,8506
Entalpi Produk bottom ke E - 155
HCHO 77111,1621
CH3OH 307,7933
HCOOH 4,7598
H2O 26966,0344
Jumlah 104389,7496
QK 215153,2172
Total 341758,8491 Total 341758,8491
10.Cooler (E – 235)
Masuk kkal Keluar kkal
Entalpi produk bottom dari E – 154 : Entalpi Produk bottom ke A – 156 :
HCHO 77111,1621
CH3OH 307,7933 HCHO 15865,6471
HCOOH 4,7598 CH3OH 64,7965
H2O 26966,0344 HCOOH 0,993
H2O 5878,4705
Jumlah 21809,9075
Q terserap 82579,8421
Total 104389,7496 Total 104389,7496
11.Ion Exchange (A – 236)
Masuk kkal Keluar kkal
Entalpi larutan Formaldehyde dari E – 155 :
Neraca Panas IV - 7
HCHO 15865,6471
CH3OH 64,7965 HCHO 11510,4331
HCOOH 0,993 CH3OH 47,3688
H2O 5878,4705 H2O 4308,9898
Jumlah 15866,7917
Blowdown
HCOOH 0,7257
Q terserap 5942,3902
Total 21809,9075 Total 21809,9075
12.Tangki Pengencer (F – 239)
Masuk kkal Keluar kkal
Entalpi Formaldehye 55% dari A – 156 :
Entalpi Formaldehyde 37% ke E - 163 :
HCHO 11510,4331 HCHO 10061,5995
CH3OH 47,3688 CH3OH 41,4384
H2O 4308,9898 H2O 7909,8733
Jumlah 15866,7917
Pengencer
H2O 2146,1195
Total 18012,9112 Total 18012,9112
13.Heater Reaktor (E – 243)
Masuk kkal Keluar kkal
Entalpi Formaldehyde 37% dari F – 159:
Entalpi Formaldehyde 37% ke R – 180:
HCHO 10061,5995 HCHO 49247,9968
CH3OH 41,4384 CH3OH 198,9528
H2O 7909,8733 H2O 37095,7225
Neraca Panas IV - 8
Q supplay 72136,5904 Qloss 3606,8295
Total 90149,5016 Total 90149,5016
14.Reaktor berpengaduk (R – 310)
Masuk kkal Keluar kkal
Entalpi Formaldehyde 37% dari E – 163:
Entalpi Produk UFC ke E – 181:
HCHO 49247,9968 HCHO 609,6893
CH3OH 198,9528 CH3OH 245,0243
H2O 37095,7225 H2O 45391,0484
Jumlah 86542,7225 NH4OH 5% 99497,4205
Urea 98% 857,1567 Na2CO3H2O 34391,7839
NH4OH 5% 2303,6087 UFC 51799,0514
Na2CO3H2O 3126,5258 Jumlah 231934,0178
Q supplay 1982300,8529 Entalpi reaksi
Endoterm
1744081,7557
Q loss 97989,1114
Total 2074004,8849 Total 2074004,8849
15.Cooler (E – 311)
Masuk kkal Keluar kkal
Entalpi UFC dari R - 180 : Entalpi UFC ke F – 182 :
HCHO 609,6893 HCHO 104,4992
CH3OH 245,0243 CH3OH 43,0288
H2O 45391,0484 H2O 8211.4107
NH4OH 5% 99497,4205 NH4OH 5% 18090,4107
Na2CO3H2O 34391,7839 Na2CO3H2O 6253,0516
UFC 51799,0514 UFC 9418,0093
Neraca Panas IV - 9
Q terserap 189813,5780
Spesifikasi Alat
BAB V
SPESIFIKASI PERALATAN
1. Tangki penampung metanol (F-111)
Fungsi : menyimpan bahan baku metanol selama 7 hari.
Tipe : Silinder tegak dengan tutup atas berbentuk standart
dishead dan tutup bawah berbentuk plat datar.
Bahan konstruksi : Carbon steel, SA-283 Grade 3 type 304
Volume tangki : 4287,8584 cuft
Diameter tangki : 18 ft
Tinggi tangki : 18 ft
Tebal shell
Tebal tutup atas
Tebal tutup bawah
: : :
¼ in
¼ in
¼ in
Jumlah : 3 buah.
2. Tangki umpan (F – 112)
Fungsi : Untuk menampung recycle metanoldan fresh metanol
Tipe : Silinder tegak dengan tutup atas berbentuk standart
dishead dan tutup bawah berbentuk plat datar.
Bahan konstruksi : Carbon steel, SA-283 Grade 3 type 304
Volume tangki : 176,3480 cuft
Spesifikasi Alat V - 2
Tinggi tangki : 8 ft
Tebal shell
Tebal tutup atas
Tebal tutup bawah
: : :
3/16 in
3/16 in
¼ in
Jumlah : 1 buah.
3. Pompa tangki umpan (L - 113)
Fungsi : Mengalirkan bahan dari tangki penampung ke tangki
umpan.
Tipe : Centrifugal pump
Bahan konstruksi : Commercial steel
Rate volumetrik : 12,7293 gpm
Total dynamic head : 31,3694 ft lbf/lbm
Effisiensi motor : 80 %
Power : 2,1 hp
Jumlah : 1 buah.
4. Pompa Vaporizer (L - 114)
Fungsi : Mengalirkan bahan dari tangki umpan ke vaporizer
Tipe : Centrifugal pump
Bahan konstruksi : Commercial steel
Rate volumetrik : 20,7669 gpm
Spesifikasi Alat V - 3
Effisiensi motor : 80 %
Power : 2 hp
Jumlah : 1 buah.
5. Vaporizer (V – 115)
Fungsi : Untuk meguapkan metanol
Tipe : Shell and tube
Bahan konstruksi : Carbon steel
Diameter luar tube : 1 in
Diameter dalam tube : 0,87 in
Panjang tube : 16 ft
Luas permukaan tube : 0,594 in2
Pitch : 1 ¼ in
Diameter dalam shell : 15 ¼ in
Baffle space : 5 in
Jumlah : 1 buah.
6. Drum Separator (F – 116)
Fungsi : Untuk memisahkan uap dan dan cairan metanol dari
vaporizer.
Tipe : Silinder horizontal dengan tutup dished head.
Bahan konstruksi : Carbon steel, SA-283 Grade 3 type 304
Spesifikasi Alat V - 4
Diameter tangki : 3,7725 ft
Panjang tangki : 11,3175 ft
Tebal shell
Tebal tutup
: :
¼ in
¼ in
Jumlah : 1 buah.
7. Filter Air (H – 117)
Fungsi : Menyaring udara bebas sebelum dihembuskan ke
heater.
Tipe
Kapasitas filter
: :
Dry – type airmart dust arrester.
101229,0181 cuft/jam
Resistansi : 0,5 dalam air
Ukuran filter : 20˝ x 20˝
Power : 1 hp
Filter medium : Glass fiber.
Jumlah : 1 buah
8. Blower (G – 118)
Fungsi : Untuk menghembuskan udara bebas ke heater.
Tipe : Centrifugal Turbo Blower
Rate udara : 1687,1503 cuft/mnt.
Power : 68 hp
Spesifikasi Alat V - 5
Jumlah : 1
9. Heater Udara (E – 119)
Fungsi : Untuk memanaskan udara sebelum
bercampur dengan metanol.
Tipe : Double pipe
Bahan konstruksi : Carbon steel
Diameter luar pipa (do) : 1,66 in
Diameter dalam pipa (di) : 1,38 in
Panjang pipa (L) : 24 ft
Jumlah hair pin (N) : 1 buah
Luas permukaan pipa (Ap) : 1,5 in2
Luas permukaan annulus (Aan) : 1,19 in2
Diameter dalam annulus (de’) : 0,915 in
Diameter luar annulus (de) : 1,57 in
Jumlah : 1 buah.
10. Gas heater 1 (E – 120)
Fungsi : Untuk menaikkan suhu uap methanol + udara dari
66°C - 340°C
Tipe : 1 – 2 shell and tube exchanger
Bahan konstruksi : Carbon steel
Spesifikasi Alat V - 6
Diameter dalam tube : 0,62 in
Panjang tube : 10 ft
Luas permukaan tube : 0,302 in2
Pitch : 1 in square pitch
Diameter dalam shell : 12 in
Baffle space : 3 in
Jumlah : 1 buah.
11. Filter air (H-121)
Fungsi : Menyaring udara bebas sebelum
dihembuskan ke heater.
Tipe
Kapasitas filter
: :
Dry – type airmart dust arrester.
101229,0181 cuft/jam
Resistansi : 0,5 dalam air
Ukuran filter : 20˝ x 20˝
Power : 1 hp
Filter medium : Glass fiber.
Jumlah : 1 buah
12.Blower (G – 122)
Fungsi : Untuk menghembuskan udara bebas ke Burner.
Tipe : Centrifugal Turbo Blower
Spesifikasi Alat V - 7
Power : 20 hp
Bahan : Carbon steel
Jumlah : 1
13.Tangki penampung bahan bakar (F – 123)
Fungsi : Tangki penyimpan bahan bakar
Tipe : Standard Vessel API Standard 12-D ( 100,101 )
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 grade C
Kapasitas nominal : 2000 bbl
Diameter : 29 ft
Tinggi tangki : 16 ft
Jumlah : 1 buah.
14.Pompa (L – 124)
Fungsi : Mengalirkan bahan dari tangki penampung ke burner.
Tipe : Centrifugal pump
Bahan konstruksi : Commercial steel
Rate volumetrik : 1,6561 gpm
Total dynamic head : 62,9306 ft lbf/lbm
Effisiensi motor : 80 %
Power : 1,1 hp
Spesifikasi Alat V - 8
15.Gas Heater 2 (E – 125)
Fungsi : Untuk menaikkan suhu uap methanol + udara dari
304°C - 600°C
Tipe : 1 – 2 shell and tube exchanger
Bahan konstruksi : Carbon steel
Diameter luar tube : ¾ in
Diameter dalam tube : 0,62 in
Panjang tube : 10 ft
Luas permukaan tube : 0,302 in2
Pitch : 1 in square pitch
Diameter dalam shell : 12 in
Baffle space : 3 in
Jumlah : 1 buah.
16.Reaktor fixed bed (R – 210)
Fungsi : Untuk mereaksikan metanol dengan oksigen
menghasilkan formaldehyde
Tipe : Fixed bed catalyst
Bahan konstruksi : Palte steel SA – 240 grade 347
Volume reaktor : 90,8790 cuft
Diameter reaktor : 3,9943 ft
Tinggi reaktor : 3,8381 ft
Spesifikasi Alat V - 9
Tebal tutup : 1 3/8 in
Jumlah : 1 buah.
17.Waste Heat Boiler (E – 211)
Fungsi : Untuk menghasilkan steam dengan menggunakan gas
panas.
Tipe : Smoke tube IBR
Diameter luar tube : 1 in
Diameter dalam tube : 0,87 in
Panjang tube
Luas permukaan tube
: :
13,970 ft
0,594 in2
Pitch
Diameter dalam shell
Baffle
Jumlah
: : : :
1 ¼ in
4,7 ft
5 in
1 buah
18.Cooler (E-212)
Fungsi : Untuk mendinginkan bahan yang keluar dari
reboiler.
Tipe : 1 – 2 shell and tube exchanger
Bahan konstruksi : Carbon steel
Diameter luar tube : ¾ in
Spesifikasi Alat V - 10
Panjang tube : 12 ft
Luas permukaan tube : 0,302 in2
Pitch : 1 in square pitch
Diameter dalam shell : 12 in
Baffle space : 3 in
Jumlah : 1 buah.
19.Absorber(D – 220)
Fungsi : Untuk memisahkan formaldehyde dari campuran gas.
Tipe : Packed column
Bahan konstruksi : Stainless steel SA – 240 grade M tipe 316
Diameter kolom : 8,8542 ft
Tinggi kolom : 39,6665 ft
Tinggi packing : 31,9877ft
Tebal shell
Tebal tutup
: :
¼ in
¼ in
Jumlah : 1 buah.
20.Pompa (L - 221)
Fungsi : Mengalirkan bahan dari absorber ke distilasi
Tipe : Centrifugal pump
Bahan konstruksi : Commercial steel
Spesifikasi Alat V - 11
Total dynamic head : 136,4 ft lbf/lbm
Effisiensi motor : 80 %
Power : 2,1 hp
Jumlah : 1 buah.
21.Heater Distilasi (E – 222)
Fungsi : Untuk untuk menaikkan suhu sebelum
masuk ke distilasi.
Tipe : Double pipe
Bahan konstruksi : Carbon steel
Diameter luar pipa (do) : 1,66 in
Diameter dalam pipa (di) : 1,38 in
Panjang pipa (L) : 62,5839 ft
Jumlah hair pin (N) : 5 buah
Luas permukaan pipa (Ap) : 1,5 in2
Luas permukaan annulus (Aan) : 1,19 in2
Diameter dalam annulus (de’) : 0,915 in
Diameter luar annulus (de) : 1,57 in
Jumlah : 1 buah.
22.Distilasi (D – 230)
Fungsi : Untuk memisahkan methanol dari larutan
Spesifikasi Alat V - 12
Tipe : Bubble cap distillation
Bahan konstruksi : Stainless steel SA – 240 grade M tipe 316
Diameter kolom : 2,000 ft
Tinggi kolom : 70,1829 ft
Tebal shell : 3/16 in
Tebal tutup : ¼ in
Jumlah tray : 31 buah
Jarak antar tray : 24 in
Jumlah : 1 buah.
23. Kondensor (E – 231)
Fungsi : Untuk mengkondensasi bahan yang keluar dari
distilasi (D – 150).
Tipe : 1 – 2 shell and tube exchanger
Bahan konstruksi : Carbon steel
Diameter luar tube : ¾ in
Diameter dalam tube : 0,62 in
Panjang tube : 12 ft
Luas permukaan tube : 0,302 in2
Pitch : 1 in square pitch
Diameter dalam shell : 15 in
Baffle space : 3 in
Spesifikasi Alat V - 13
24.Akumulator (F – 232)
Fungsi : Untuk menampung distilat dari kondensor.
Tipe : Silinder horizontal dengan tutup dished head.
Bahan konstruksi : Carbon steel, SA-283 Grade 3 type 304
Volume tangki : 31,6143 cuft
Diameter tangki : 2,7366 ft
Panjang tangki : 8,2098 ft
Tebal shell : 3/16 in
Jumlah : 1 buah.
25.Pompa refluks (L – 233)
Fungsi : Mengalirkan bahan dari akumulator ke bagian atas
distilasi (D – 150) dan ke tangki umpan (F – 112).
Tipe : Centrifugal pump
Bahan konstruksi : Commercial steel
Rate volumetrik : 6,7166 gpm
Total dynamic head : 146,2642 ft lbf/lbm
Effisiensi motor : 80 %
Power : 2 hp
Spesifikasi Alat V - 14
26.Reboiler (E – 234)
Fungsi : Untuk memanaskan kembali bahan yang keluar dari
bottom distilasi (D – 150).
Tipe : 1 – 2 shell and tube exchanger
Bahan konstruksi : Carbon steel
Diameter luar tube : 1 in
Diameter dalam tube : 0,834 in
Panjang tube : 12 ft
Luas permukaan tube : 0,546 in2
Diameter dalam shell : 15 ¼ in
Jumlah : 1 buah.
27. Cooler (E – 235)
Fungsi : Untuk mendinginkan bahan yang keluar dari
reboiler.
Tipe : 1 – 2 shell and tube exchanger
Bahan konstruksi : Carbon steel
Diameter luar tube : ¾ in
Diameter dalam tube : 0,62 in
Panjang tube : 12 ft
Luas permukaan tube : 0,302 in2
Pitch : 1 in square pitch
Spesifikasi Alat V - 15
Baffle space : 3 in
Jumlah : 1 buah.
28.Kation exchanger (A - 236)
Fungsi : Untuk menukar ion positif pada bahan dengan resin
positif
Tipe : Silinder tegak dengan tutup atas dan bawah berbentuk
standart dished head.
Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 283 grade C
Volume : 35,2107 cuft
Diameter : 2,5609 ft
Tinggi : 2,9740 ft
Tebal shell : 3/16 in
Tebal tutup atas : 3/16 in
Tebal tutup bawah : 3/16 in
Jumlah : 1 buah.
29.Anion exchanger (A – 237)
Fungsi : Untuk menukar ion negatif pada bahan dengan resin
negatif.
Tipe : Silinder tegak dengan tutup atas dan bawah berbentuk
standart dished head.
Spesifikasi Alat V - 16
Volume : 35,2107 cuft
Diameter : 2,5609 ft
Tinggi : 2,9740 ft
Tebal shell : 3/16 in
Tebal tutup atas : 3/16 in
Tebal tutup bawah : 3/16 in
Jumlah : 1 buah.
30.Pompa (L – 238)
Fungsi : Mengalirkan bahan dari anion exchanger ke tangki
pengencer.
Tipe : Centrifugal pump
Bahan konstruksi : Commercial steel
Rate volumetrik : 15,4405 gpm
Total dynamic head : 72,1646 ft lbf/lbm
Effisiensi motor : 80 %
Power : 2 hp
Jumlah : 1 buah.
31.Tangki pengencer (F – 239)
Fungsi : Mengencerkan bahan sebelum masuk reaktor (R – 180)
Tipe : Silinder tegak dengan tutup atas dan bawah berbentuk
Spesifikasi Alat V - 17
Bahan konstruksi : Carbon steel, SA-283 Grade C
Volume tangki : 163,4146 cuft
Diameter tangki : 5,1775 ft
Tinggi tangki : 7,2420 ft
Tebal shell : ¼ in
Tebal tutup atas : 3/16 in
Tebal tutup bawah : 3/16 in
Jumlah : 1 buah.
32.Tangki penampung formaldehyde 37% (F – 240)
Fungsi : Menampung bahan sebelum masuk reaktor (R – 180)
Tipe : Silinder tegak dengan tutup atas berbentuk standart
dishead dan tutup bawah berbentuk plat datar.
Bahan konstruksi : Carbon steel, SA-283 Grade C
Volume tangki : 238,7705 cuft
Diameter tangki : 6 ft
Tinggi tangki : 9 ft
Tebal shell : 3/16 in
Tebal tutup atas : 3/16 in
Tebal tutup bawah : ¼ in
Jumlah : 1 buah.
Spesifikasi Alat V - 18
Fungsi : Mengalirkan bahan dari tangki penampung ke reaktor.
Tipe : Centrifugal pump
Bahan konstruksi : Commercial steel
Rate volumetrik : 23,8168 gpm
Total dynamic head : 102,3592 ft lbf/lbm
Effisiensi motor : 83 %
Power : 3 hp
Jumlah : 1 buah.
34.Heater reaktor (E – 243)
Fungsi : Untuk untuk menaikkan suhu sebelum
masuk reaktor.
Tipe : Double pipe
Bahan konstruksi : Carbon steel
Diameter luar pipa (do) : 1,66 in
Diameter dalam pipa (di) : 1,38 in
Panjang pipa (L) : 83,4460 ft
Jumlah hair pin (N) : 6 buah
Luas permukaan pipa (Ap) : 1,5 in2
Luas permukaan annulus (Aan) : 1,19 in2
Diameter dalam annulus (de’) : 0,915 in
Diameter luar annulus (de) : 1,57 in
Spesifikasi Alat V - 19
35.Gudang penampung Urea (F – 244)
Fungsi : Menampung bahan baku urea selama 7 hari
Tipe : Gudang berbentuk persegi panjang
Bahan konstruksi : Beton
Volume : 155,7591 m3
Panjang : 7 m
Lebar : 7 m
Tinggi : 3,4 m
Jumlah : 1 buah.
36.Screw conveyor (J – 245)
Fungsi : Mengangkut bahan dari gudang penampung ke
bucket elevator.
Tipe : Plaint spouts or chutes
Kapasitas : 13,100 cuft/jam
Diameter of flight : 10 in
Diameter of pipe : 2,5 in
Diameter of shaft
Hanger centers
: :
2 in
10 ft
Kecepatan putaran : 40 rpm
Power total : 5 hp
Spesifikasi Alat V - 20
37.Bucket elevator (J – 246)
Fungsi : Memindahkan bahan dari screw conveyor ke
hopper
Tipe : Continous discharge bucket elevator
Kapasitas maksimum : 14 ton/jam
Ukuran : 6 x 4 x 4 ¼ - 12
Ukuran feed max : 2 in
Bucket speed : 225 ft/menit
Putaran head shaft : 43 rpm
Lebar belt : 7 in
Power total : 2 hp
Jumlah : 1 buah.
38.Hopper (J-247)
Fungsi : Mengatur bahan sebelum masuk reaktor
Tipe : Silinder tegak,tutup bawah conis dan tutup atas
datar.
Volume : 13,0997 cuft
Diameter : 2,0282 ft
Tinggi : 4,0565 ft
Tebal shell : 3/16 in
Spesifikasi Alat V - 21
Tebal tutup bawah : 3/16 in
Bahan kontruksi : Carbon steel SA-283 grade C ( Brownell : 253 )
Jumlah : 1 buah.
39.Gudang penampung Na2CO3H2O (F – 248)
Fungsi : Menampung bahan baku Na2CO3H2O selama 30 hari
Tipe : Gudang berbentuk persegi panjang
Bahan konstruksi : Beton
Volume : 15,6860 m3
Panjang : 3 m
Lebar : 3 m
Tinggi : 1,9 m
Jumlah : 1 buah.
40.Screw conveyor (J – 249)
Fungsi : Mengangkut bahan dari gudang penampung ke
bucket elevator.
Tipe : Plaint spouts or chutes
Kapasitas : 0,308 cuft/jam
Diameter of flight : 10 in
Diameter of pipe : 2,5 in
Spesifikasi Alat V - 22
Hanger centers : 10 ft
Kecepatan putaran : 40 rpm
Power total : 1 hp
Jumlah : 1 buah.
41.Bucket elevator (J – 251)
Fungsi : Memindahkan bahan dari screw conveyor ke silo.
Tipe : Continous discharge bucket elevator
Kapasitas maksimum : 14 ton/jam
Ukuran : 6 x 4 x 4 ¼ - 12
Ukuran feed max : 2 in
Bucket speed : 225 ft/menit
Putaran head shaft : 43 rpm
Lebar belt : 7 in
Power total : 2 hp
Jumlah : 1 buah.
42.Hopper
Fungsi : Mengatur bahan sebelum masuk reaktor
Tipe : Silinder tegak,tutup bawah conis dan tutup atas
datar.
Volume : 7,1637 cuft
Spesifikasi Alat V - 23
Tinggi : 3,3172 ft
Tebal shell : 3/16 in
Tebal tutup atas : 3/16 in
Tebal tutup bawah : 3/16 in
Bahan kontruksi : Carbon steel SA-283 grade C ( Brownell : 253 )
Jumlah : 1 buah.
43.Tangki penampung NH4OH 5% (F – 252)
Fungsi : menyimpan NH4OH 5% selama 7 hari.
Tipe : Silinder tegak dengan tutup atas berbentuk standart
dishead dan tutup bawah berbentuk plat datar.
Bahan konstruksi : Carbon steel, SA-283 Grade 3 type 304
Volume tangki : 56,8401 cuft
Diameter tangki : 5 ft
Tinggi tangki : 7 ft
Tebal tangki : 3/16 in
Jumlah : 1 buah.
44. Pompa (L – 253)
Fungsi : Mengalirkan bahan dari tangki penampung ke reaktor.
Tipe : Centrifugal pump
Bahan konstruksi : Commercial steel
Spesifikasi Alat V - 24
Total dynamic head : 60,0223 ft lbf/lbm
Effisiensi motor : 80 %
Power : 2,5 hp
Jumlah : 1 buah.
45.Reaktor (R – 310)
Perhitungan reaktor di spesifikasi alat utama
46.Cooler (E – 311)
Fungsi : Untuk mendinginkan bahan yang keluar dari reaktor.
Tipe : 1 – 2 shell and tube exchanger
Bahan konstruksi : Carbon steel
Diameter luar tube : ¾ in
Diameter dalam tube : 0,62 in
Panjang tube : 12 ft
Luas permukaan tube : 0,302 in2
Pitch : 1 in square pitch
Diameter dalam shell : 12 in
Baffle space : 3 in
Jumlah : 1 buah.
47.Tangki penampung UFC (F – 411)
Fungsi : menyimpan UFC selama 7 hari.
Spesifikasi Alat V - 25
dishead dan tutup bawah berbentuk plat datar.
Bahan konstruksi : Carbon steel, SA-283 Grade 3 type 304
Volume tangki : 5242,0828 cuft
Diameter tangki : 11 ft
Tinggi tangki : 17 ft
Tebal shell
Tebal tutup atas
Tebal tutup bawah
: : :
¼ in
¼ in
¼ in
Perencanaan Alat Utama
BAB VI
PERANCANGAN ALAT UTAMA
VI.1. Keterangan Alat
Nama Alat : Reaktor Berpengaduk
Fungsi : Mereaksikan Formaldehyde dengan Urea menghasilkan
Urea Formaldehye Concentrate.
Type : Silinder tegak dengan tutup atas dan tutup bawah
berbentuk Dishead dilengkapi jaket pemanas.
Bahan Kontruksi : Carbon steel, SA – 283 Grade C.
Rate bahan : 12360,6901 lb/jam
VI.2. Prinsip Kerja
Berdasarkan pertimbangan atas fase zat yang bereaksi dan kapasitas
produksi, maka reaktor dapat dibedakan jenisnya yaitu : reaktor berpengaduk
(mixed flow) dan reaktor pipa alir (plug flow). Pada reaktor ini bahan baku
formaldehyde dan urea merupakan cair – padat, sedangkan produk merupakan
padatan terlarut maka dipilih jenis reaktor berpengaduk (mixed flow) untuk
memudahkan dan mempercepat kontak reaksi.
VI.3. Kondisi Operasi
Suhu Operasi : 80˚C.
Tekanan Operasi : 1 atm.
Waktu reaksi : 60 menit