TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK UREA FORMALDEHIDA DARI METANOL DAN OKSIGEN DENGAN PROSES DB. WESTERN KAPASITAS 40.000 TON/TAHUN Diajukan Guna Melengkapi Persyaratan Dalam Menyelesaikan Pendidikan Tingkat Strata Satu Di Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Oleh : DIAN NUR HAYATI D 500 100 046 Dosen pembimbing : 1. Ir. Nur Hidayati, MT, PhD 2. Emi Erawati, ST. M Eng JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2014
INTISARI Prarancangan pabrik urea formaldehida dibuat dengan mereaksikan metanol dan oksigen dengan bantuan katalisator iron molybdenum oxide reaksi berlangsung pada suhu 240-397,58 C dan tekanan 1,2 atm serta reaksi bersifat eksotermis. Untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri yang semakin meningkat tiap tahunnya, dan masih mengimpor dari produsen luar negeri, maka dirancang pabrik urea formaldehida dengan kapasitas 40.000 ton/tahun dengan bahan baku metanol 2098,818 kg/jam dan oksigen 2615,187 kg/jam. Pada utilitas terdiri dari unit pengadaan air sebesar 53659,35 kg/jam, listrik sebesar 700 kw, bahan bakar sebesar 82,79 L/jam, steam sebesar 3316,86 kg/jam, udara bertekanan sebesar 100 m 3 /jam, laboratorium, dan pengolahan limbah. Pabrik urea formaldehida didirikan diatas lahan seluas 48.732 m 2 dengan jumlah karyawan sebanyak 165 orang. Dari hasil analisis ekonomi diperoleh keuntungan sebelum pajak sebesar Rp 305.779.052.450 dan keuntungan setelah pajak sebesar Rp 214.045.336.715. Dengan hasil analisis kelayakan sebagai berikut Percent Return On Investment (ROI) sebelum pajak sebesar 70,58% dan setelah pajak sebesar 49,41% Pay Out Time (POT) sebelum pajak sebesar 1,24 tahun sedangkan setelah pajak sebesar 1,68 tahun. Break Even Point (BEP) sebesar 38,56% dan Shut Down Point (SDP) sebesar 29,42%. Discounted Cash Flow (DCF) sebesar 48,70%. Berdasarkan data diatas maka pabrik urea formaldehida dari metanol dan oksigen ini layak untuk didirikan. Kata kunci : Urea Formaldehida, Iron Molybdenum Oxide, Fixed Bed Multitube
HALAMAN PENGESAHAN UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK KIMIA Nama : Dian Nur Hayati NIM : D 500 100 046 Judul tugas prarancangan pabrik : Prarancangan Pabrik Urea Formaldehida dari Metanol dan Oksigen dengan Proses DB. Western Kapasitas 40.000 Ton/Tahun Dosen Pembimbing : 1. Ir. Nur Hidayati, MT.,PhD 2. Emi Erawati ST. M.Eng Menyetujui, Surakarta, Juli 2014 Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II Ir. Nur Hidayati, MT.,PhD. NIK : 975 Emi Erawati ST. M.Eng NIK : 989 Mengetahui, Dekan Teknik Ketua Jurusan Ir. Sri Sunaryono M.T., Ph.D. NIK : 682 Rois Fatoni S.T., M.T., Ph.D. NIK : 892
PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Indonesia sebagai negara berkembang banyak melakukan pembangunan salah satunya adalah pembangunan di sektor industri kimia. Ketergantungan terhadap impor luar negeri masih lebih besar dibandingkan ekspornya. Ketergantungan impor ini menyebabkan devisa negara berkurang, sehingga diperlukan suatu usaha untuk menanggulangi ketergantungan terhadap impor, dengan mendirikan pabrik untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri merupakan salah satu solusi yang perlu dikembangkan. Dengan berdirinya pabrik akan menghemat devisa negara dan membuka peluang berdirinya pabrik lainnya yang menggunakan produk pabrik tersebut, dapat membuka kesempatan untuk alih teknologi, membuka lapangan kerja baru dan meningkatkan pendapatan asli daerah setempat. Urea formaldehida merupakan resin yang termasuk jenis thermosetting yang terbentuk dari reaksi antara urea dengan formaldehida. Industri industri yang memanfaatkan urea formaldehida sebagai bahan baku utama ataupun bahan baku pendukung semakin bertambah sedangkan industri yang memproduksi urea formaldehida tidak bertambah, yaitu berkisar 568.400 ton/tahun sehingga kebutuhan dipenuhi dari luar negeri. Dengan ketersediaan bahan baku metanol yang melimpah untuk memproduksi formaldehida dan kebutuhan formaldehida yang meningkat tiap tahunnya maka sangat memungkinkan untuk mendirikan pabrik urea formaldehida di Indonesia. 1.2. Tujuan Penelitian Tujuan Penelitian adalah sebagai berikut: 1. Mengurangi ketergantungan impor terhadap urea formaldehida 2. Memanfaatkan banyaknya industri yang menggunakan urea formaldehida di Indonesia sebagai tempat pemasaran yang sesuai 3. Memenuhi kebutuhan urea formaldehida dalam negeri dan membantu menambah pendapatan Negara serta lapangan kerja bagi masyarakat TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Kebutuhan Urea Formaldehida Kebutuhan urea formaldehida di Indonesia cukup banyak. Tabel 1.1. menyajikan data impor urea formaldehida di Indonesia dari tahun 2009 2012. Tabel 1.1. Data Impor Urea Formaldehida di Indonesia Tahun 2009 2012 Tahun Kebutuhan ( ton/thun) 2009 1577,639 2010 3650,832 2011 4959,438 2012 6109,797 (Biro Pusat Statistik, 2009-2012)
Kapasitas (Ton/ Tahun) 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 2008 2009 2010 2011 2012 2013 Tahun y = 1490,x - 3E+06 R² = 0,979 ton/tahun Linear (ton/tahun) Gambar 1.1 Impor Urea Formaldehida di Indonesia Tahun 2009-2012 Dari persamaan y = 1490x 3 10 6, besarnya impor urea formaldehida di Indonesia untuk tahun 2020 adalah sebesar 9.800 ton, sehingga akan dirancangan pabrik berkapasitas 40.000 ton/tahun dengan harapan dapat memberikan konstribusi dalam pemenuhan kebutuhan urea formaldehida di Indonesia dan minimalisasi impor untuk beberapa tahun mendatang. Pemilihan lokasi pabrik didasarkan pada pertimbangan, dekat dengan bahan baku, pelabuhan, dan pemasaran produk ketersediaannya tenaga ahli, listrik, dan lahan untuk perluasan pabrik, maka lokasi pabrik urea formaldehida akan didirikan di Bontang, Kalimantan Timur. 2.2. Proses Produksi Urea Formaldehida Dalam prarancangan pabrik urea formaldehida terbagi menjadi dua plant, yaitu unit formaldehida plant dan unit urea formaldehida plant. A. Unit Formaldehida Plant Proses pembuatan formaldehida ada beberapa macam, yaitu: 1) Proses Hidrokarbon 2) Proses Konveksi Sempurna Metanol 3) Proses Incomplete Conversion And Destillative Recovery Of Metanol (ICDRM) 4) Proses DB. Western Dengan mengetahui kekurangan dan kelebihan masing-masing proses maka dipilih pembuatan formaldehida dengan proses DB.Western dengan pertimbagan umur katalis yang lebih panjang konversi yang tercapai 99% dan selektivitas formaldehida 94%. Reaktor yang digunakan jenis fixed bed multitube dengan bantuan katalis iron molybdenum oxide dan Dowterm A sebagai pendingin. Reaksi dalam reaktor terjadi pada tekanan 1,2 atm dan pada suhu 240 C dengan fase reaksi gas-gas perbandingam mol etanol dan oksigen adalah 1:2,2. B. Unit Urea Formaldehida Plant Proses pembuatan urea formaldehida terjadi di dalam absorber. Proses ini merupakan tahap pembentukan monomer metilolurea yang merupakan reaksi metiolasi. Proses pembuatan urea formaldehida berlangsung di absorber. Dalam absorber
terjadi pembentukan metilol urea yang merupakan reaksi metiolasi dengan suhu 100 C, tekanan 1 atm, dan perbandingan mol urea dan formaldehida sebesar 1:1,4 hingga konversi yang diperoleh mencapai 97%. Laju pembentukan Mono, Di dan Tri metilol urea secara berturut sesuai dengan perbandingan 9 : 3 : 1. METODOLOGI 3.1. Tinjauan Termodinamika Secara termodinamika untuk menetukan sifat reaksi dapat dilihat dari harga entalpi dan konstanta kesetimbangan. Reaksi utama: CH 3 OH(g) + ½ O 2 (g) HCHO(g) + H 2 O(g)... (3.1) Diketahui pada suhu 25 C: ΔH o f CH3OH(g) = -48,08 kcal/mol ΔH o f O2(g) = 0 kcal/mol ΔH o f HCHO(g) = -28,29 kcal/mol ΔH o f H2O(g) = -57,7979 kcal/mol (Perry, 2008) ΔH r = Ʃ ΔH produk Ʃ ΔH reaktan = (ΔH o f HCHO + ΔH o o f H 2 O) (ΔH f CH 3 OH + ½ ΔH o f O 2 ) = (- 28,29 57,7979) (-48,08 + 0) = (-86,0879 + 48,08) kcal/mol = -38,0079 kcal/mol Ternyata ΔH reaksi menunjukan harga negatif maka reaksi bersifat eksotermis. Apabila ditinjau dari Energi Gibbs (ΔGr) pada suhu 25 C diketahui data sebagai berikut : ΔG f CH 3 OH(g) = -38,62 kcal/mol ΔG f O 2 (g) = 0 kcal/mol ΔG f HCHO(g) = -26,88 kcal/mol ΔG f H 2 O(g) = -54,6351 kcal/mol (Perry, 2008) ΔG r = Ʃ ΔG produk Ʃ ΔG reaktan = (ΔG f HCHO + ΔG f H 2 O) (ΔG f CH 3 OH + ½ ΔG f O 2 ) = (-26,88 54,6351) (-39,62 + 0) = ( -81,5151 + 38,62 )kcal/mol = -42,8951 kcal/mol = -42895,1 cal/mol ΔG r = -R T ln K... (3.2) K 298 = exp (-ΔG / R T)... (3.3) = exp ( 42895,1/ 1,987 298) = 2,893 10 31 Harga K operasi pada suhu 240 C dapat dihitung sebagai berikut: G 298 = RT ln K 298...(3.4) ln K operasi K 298 K operasi = G R T T reff T T reff... (3.5) 42895,1 ln = 2,893 1031 1,987 ln K operasi = 2,893 10 31 exp 42895,1 1,987 513 298 513 298 513 298 513 298 ln K operasi = 4,435 10 44 Ternyata diperoleh harga K>>, hal ini menunjukan bahwa reaksi yang berlangsung adalah irreversible. 3.2. Tinjauan Kinetika Bila ditinjau dari segi kinetika, persamaan pendekatan kecepatan reaksi pembentukan formaldehida dari oksidasi metanol dengan udara adalah: A1 = 567,606 exp ( 1125,96 )...(3.6) T 7124,14 A2 = 8,36863.10 5 exp ( T 7055,14 K = 5,37227.102 exp ( T r = K 1 y m P 0 1+ A 1 y m P 0 +(A 2 y m P 0 ) ).. (3.7) )... (3.8) 3600... (3.9) Keterangan: r1 = Kecepatan reaksi (kmol/kg.kat.jam) K 1 = Konstanta kinetika reaksi (kmol/kg.kat.det.atm) T = Suhu reaksi (K) P = Tekanan (atm) Y m = Fraksi mol methanol A 1 = Konstanta (kmol/kmol CH 3 OH.atm) A 2 = Konstanta (kmol/kmol CH 3 OH.atm) (Subekti,1995)
3.3. Speksifikasi Alat a. Absorber Kode : AB-01 Fungsi :Tempat terjadinya penyerapan formaldehida dengan larutan urea Tipe : Packed Tower Jumlah : 1 buah Kondisi : Tekanan : 1 atm Temperatur : 75,87-90ºC Dimensi : Luas kolom : 4,91 m 2 Diameter menara : 2 m Tebal sheel : 0,0048 m Tinggi packing : 6,03 m Tebal head : 0,0048 m Tinggi head : 0,39 m Tinggi menara : 7,81 m Jenis Packing : Rasching Ring Bahan Konstruksi : Carbon steel SA Harga : $ 192.250,98 b. Blower Kode : B -01 Fungsi : Alat transportasi udara agar dapat mengalirkan serta menaikkan tekanan udara kapasitas 17222,6 m 3 /s Tipe : Sentrifugal Suhu : 30 C Tekanan : 1 atm Tenaga blower : 24 HP Tenaga motor : 18 HP Bahan Konstruksi : Carbon steel 283 grade C Harga : $ 48.062,75 c. Bucket Elevator Kode : BE-01 Fungsi : Mengangkut urea dari tempat penyimpanan menuju ke mixing tank Volume : 0,063 ft 3 /bucket Kapasitas : 0,025 ft 3 /bucket Kecepatan bucket: 225 ft/menit Lebar bucket : 0,23 m Power motor : 1,6 HP Bahan Konstruksi: Carbon steel 283 grade C Harga : $ 9.452,34 d. Filter Kode : FL-01 Fungsi : Untuk menyaring kotoran atau debu yang terdapat pada udara masuk yang diambil dari lingkungan sekitar Bahan : Carbon steel 283 grade C Tipe : Viscous filter Suhu : 30 C Tekanan : 1 atm Massa : 19955,15 kg/j Kecepatan volumetrik : 10057,92 ft 3 /menit Ukuran : 20 20 in, face area handing 800 ft 3 /menit Harga : $ 9.612,55 e. Methanol Feed Pre-Heater Kode : HE-01 Fungsi : Memanaskan umpan bahan baku metanol dari suhu 30ºC-80ºC sebelum masuk ke HE-03 kapasitas 2501026,925 Kj/jam
Tipe : Double pipe heat exchanger Bahan konstruksi : Carbon steel 283 grade C Tube side : Fluida panas : hasil pembakaran dari incenerator ID pipa : 0,038 m Kapasitas : 20741,482 kg/jam h io : 1500 Btu/hr.ft 2 ( o F/ft) Panjang hairpins : 6,10 m Pressure drop : 6,94 psi Jumlah hairpins : 5 hairpins Anullus side : Fluida dingin : metanol ID pipa : 0,064 OD : 0,038 m Kapasitas : 2100,92 kg/jam h o :236,74 Btu/hr.ft 2 ( o F/ft) Pressure drop : 2,45 psi U C :204,47 Btu/hr.ft 2 ( o F/ft) U D :126,73 Btu/hr.ft 2 ( o F/ft) IPS : 0,49 ft 2 R d : 0,0031 Harga : $ 4.005,23 e. Incenerator Kode : I-01 Fungsi : Membakar gas formaldehida yang tidak terserap di absorber Tipe : Box Overall Thermal Efficiency : 75 % Excess Air : 25% Jumlah : 1 Heat Duty : 8002213,9 Btu/jam Spesifikasi : a. Shell side : Tinggi shell : 3,05 m Lebar shell : 1,52 m Panjang shell : 3,05 m b. Tube side : Nominal Pipe Size :0,076 m ID : 0,078 m OD : 0,089 m Jumlah : 51 buah Bahan Konstruksi : Carbon steel Harga : $ 12.816,73 f. Mixing Tank Kode : M-01 Fungsi :Untuk mencampurkan bahan antara urea dan air kapasitas 65,12 ft 3 Suhu : 30 C Tekanan : 1 atm Bahan konstruksi : Carbon steel Diameter shell : 1,33 m Tinggi shell : 1,33 m Volume shell : 1,84 m 3 Volume bottom shell : 0,27 m 3 Volume cairan : 1,57 m 3 Tinggi cairan shell : 1,14 m Volume head : 0,54 m 3 Volume mixer : 2,38 m 3 Tebal shell : 0,0048 m Tebal head : 0,0048 m Tinggi head total : 0,29 m Tinggi mixer total : 1,90 m Pengaduk : Jenis : Turbin dengan 6 blade disk standar Diameter mixer : 1,33 m Diameter pengaduk : 0,44 m Pengaduk dari dasar : 0,44 m Tinggi pengaduk : 0,089 m Lebar pengaduk : 0,11 m Lebar baffle : 0,037 m
Putaran pengaduk : 163,26 rpm Power : 3 HP Harga : $ 25.633,46 g. Pompa Bahan Baku Kode : P-01 Fungsi : Memompa bahan baku metanol dari truk menuju tangki penyimpanan Jenis : Pompa centrifugal Jumlah : 1 buah Kapasitas Pompa : 121,07 gal/menit Tenaga Pompa : 5 HP Tenaga Motor : 7 HP Pipa yang digunakan : D, Nominal Size : 0,10 m Schedule number : 40 Sch ID : 0,11 m OD : 0,02 m Bahan Konstruksi : Carbon steel Harga : $ 4.806,27 h. Reaktor Kode : R-01 Fungsi : Untuk mereaksikan metanol dan oksigen dengan bantuan katalis iron molybdenum oxide menjadi formaldehida Tipe : Reaktor fixed bed multitube Kapasitas : 22056,03 kg/m 2 jam Kondisi : Tekanan : 1,2 atm Suhu : 240-397,58 C Waktu tinggal : 0,84 detik Dimensi : a. Tube : Panjang : 3,85 m ID T : 0,026 m OD T : 0,031 m At : 2,07 m 2 Jumlah : 4010,87 tube Susunan :Triangular dengan pitch 1,5625 in Jumlah pass : 1 b. shell : ID S : 2,99 m Tebal shell : 0,0054 m Baffle space : 0,59 m Jumlah pass : 1 c. Head : Tebal head : 0,0069 m Tinggi head : 0,5919 m Tinggi : 7,63 m Katalis :Iron Molibdenum Oxide Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA 283 Grade C Harga : $ 160.209,15 i. Silo Kode : SL-03 Fungsi : Menyimpan urea untuk persediaan selama 7 hari kapasitas 13028,54 ft 3 Jumlah : 1 buah Suhu : 30ºC Tekanan : 1 atm Diameter : 9,14 m Tinggi : 9,75 m Jumlah Coarse : 4 buah Tebal Head : 0,0025 m Tinggi Head : 1,42 m Tinggi total : 10,87 m Jenis : Silinder vertikal flat bottom head conical roof Bahan Konstruksi : Carbon steel Harga : $ 76.900,39
j. Screw Conveyor Kode : SC-01 Fungsi : Mengangkut urea dari bucket elevator menuju ke silo Kapasitas :70,79 ft 3 /jam Diameter : 3 Rpm Maks : 250 rpm Batas panjang persection: 8 12 Panjang : 3,05 m Power screw conveyor: 1 HP Bahan konstruksi : Carbon steel Harga : $ 8.010,46 k. Tangki Metanol Kode : T-01 Fungsi : Untuk menyimpan bahan baku metanol 7 hari kapasitas 17425,85 ft 3 Jumlah : 1 buah Suhu : 30ºC Tekanan : 1 atm Diameter : 9,14 m Tinggi : 9,75 m Jumlah Coarse : 4 buah Tebal Head : 0,030 m Tinggi Head : 1,42 m Tinggi total : 11,17 m Jenis : Silinder vertikal flat bottom head conical roof Bahan Konstruksi : Carbon steel SA Harga : $ 88.115,03 l. Methanol Feed Pre-Heater Kode (Cadangan) : HE-01 Fungsi : Memanaskan umpan bahan baku metanol dari suhu 30ºC- 80ºC kapasitas 2501026,925 Kj/jam Tipe : Double pipe heat exchanger Bahan konstruksi : Carbon steel Tube side Fluida panas : steam ID pipa : 0,038 m Kapasitas : 1458,58 kg/jam h io : 1500 Btu/hr.ft 2 ( o F/ft) Panjang hairpins : 6,10 m Jumlah hairpins : 4 hairpins Pressure drop : 0,12 psi Anullus side Fluida dingin : metanol ID pipa : 0,064 m OD : 0,048 m Kapasitas : 2100,92 kg/jam h o : 174,39 Btu/hr.ft 2 ( o F/ft) Pressure drop : 2,45 psi U C : 156,23 Btu/hr.ft 2 ( o F/ft) U D : 106,37 Btu/hr.ft 2 ( o F/ft) IPS : 0,49 ft 2 Harga : $ 4.005,23 m. Weight Feeder Kode : WF-01 Fungsi : Menampung urea dari screw conveyor Suhu : 30 C Tekanan : 1 atm Volume : 2011,95 ft 3
Diameter : 3,05 m Tinggi : 7,63 m Lubang bagian bawah : 0,30 m Bahan Konstruksi : Carbon steel Harga : $ 33.643,92 3.4. Diagram Alir Proses Dalam proses produksi urea formaldehida secara garis besar meliputi tahap penyiapan bahan baku, tahap pembentukan produk, dan tahap penanganan produk. a. Tahap Penyiapan Bahan Baku Tahap penyiapan bahan baku bertujuan untuk menyiapkan bahan baku metanol dan oksigen agar sesuai dengan kondisi operasi yang diinginkan dalam reaktor fixed bed multitube pada suhu 240-397,58 C dan tekanan 1,2 atm. Metanol disimpan dalam fase cair ke dalam tangki silinder dengan flat bottom dan conical roof (T-01) pada kondisi suhu 30 C dan tekanan 1 atm. Metanol dialirkan dari tangki (T-01) menuju Pre- Heater Metanol (HE-01) dengan menggunakan pompa (P-01) untuk dipanaskan mencapai suhu 80 C dengan memanfaatkan gas buang Incenerator (CI-01). Kemudian metanol dipanaskan ke dalam Metanol Heater I (HE-03) dengan menggunakan aliran Dowterm A hingga suhu 180 C, kemudian dipanaskan lagi di dalam Metanol Heater II (HE-04) sampai suhu 240 C dengan memanfaatkan panas aliran output Reaktor (R-01) yang keluar dari HE-05. Setelah itu uap metanol diumpan ke dalam reaktor (R-01). Oksigen yang diperoleh dari udara lingkungan sekitar pada kondisi suhu 30 C dan tekanan 1 atm melewati filter (FL-01) untuk dipisahkan partikulat padat yang terkandung dalam udara. Kemudian dengan menggunakan blower tekanan dinaikkan menjadi 1,5 atm, selanjutnya dialirkan menuju Air Feed Heater (HE- 02) untuk dipanaskan sampai suhu 200 C dengan menggunakan aliran pemanas kelaur dari HE-04. Kemudian di Air Feed Heater (HE-05), udara dipanaskan lagi dengan memanfaatkan panas dari produk keluaran Reaktor (R-01) hingga suhu 240 C kemudian diumpankan ke dalam Reaktor (R-01). Di unit lain bahan baku urea prill yang disimpan di dalam storage (S-01) diangkut menuju ke dalam Silo (SL-01) dengan menggunakan Bucket Elevator (BE-01) dan screw Conveyor (SC-01). Urea yang telah ditimbang kemudian dimasukkan ke dalam Mixing Tank (M- 01) dan dilarutkan dengan menggunakan air proses hingga diperoleh larutan urea 70% berat. Untuk melarutkan urea diperlukan panas yang disuplai dari panas gas buang yang keluar dari HE-01. Sebelum dialirkan ke dalam absorber (AB-01) untuk digunakan sebagai penjerap gas formaldehida, urea ditampung terlebih dahulu dalam tangki penampungan (T-04) dengan pompa (P- 03). b. Tahap Pembentukan Produk Proses pembuatan urea formaldehida melalui proses: 1. Pembuatan formaldehida dengan mereaksikan metanol dan oksigen dalam reaktor. 2. Pembuatan urea formaldehida dengan mereaksikan gas formaldehida dengan larutan penjerap (urea) dalam absorber.
c. Proses Pembuatan Formaldehida Dalam pembuatan formaldehida digunakan katalis oksida seperti besi molybdenum (Fe 2 O 3, MoO 3, dan Cr 2 O 3 ) atau oksida vanadium untuk mengkonversi metanol menjadi formaldehida. proses ini biasa disebut dengan proses formox. Pembuatan formaldehida dengan proses ini hanya terjadi reaksi Oksidasi: CH 3 OH(g) + ½ O 2 (g) CH 2 O(g) + H 2 O(g)... (3.10) Dengan sebagian kecil formaldehida yang teroksidasi lebih lanjut: CH 2 O(g) + O 2 (g) CO(g) + 2H 2 O(g)... (3.11) Formaldehida terbentuk dengan mereaksikan metanol dan oksigen dengan menggunakan katalis Iron molybdenum oxide yang diletakkan dalam tube tube reaktor fixed bed multitube dan operasinya berlangsung pada suhu 240-397,58 C dan tekanan 1,2 atm. Reaksi oksidasi metanol berlangsung secara nonisothermal dan non-adiabatis. Reaksi berlangsung eksotermis, sehingga selama reaksi berlangsung akan melepaskan sejumlah panas. Pendingin dowterm A digunakan untuk menjaga agar kondisi operasi reaktor (R-01) yang dialirkan melalui shell. Panas yang dibawa keluar oleh dowterm A sebagian untuk memanaskan umpan metanol di HE-03. Konversi reaksi mencapai 99% dengan selektivitas formaldehida 94%. d. Proses Pembuatan Urea Formaldehida Urea formaldehida merupakan hasil reaksi antara urea dan formaldehida dimana dalam reaksi pembuatannya termasuk reaksi bertahap. Pembentukan urea formaldehida dilakukan di dalam absorber (AB-01) dengan tipe packed tower. Absorber (AB-01) ini beroperasi pada kondisi suhu 80-90 C dan tekanan 1 atm dan dilengkapi dengan pendingin berupa air di tiap tiap bed. Gas formaldehida keluar dari reaktor pada suhu 397,58 C kemudian dimanfaatkan untuk memanaskan metanol dan udara di HE-05, HE-04, dan HE-02. Gas produk keluar dari HE-02 bersuhu 261,10 C didinginkan juga di HE-06 sampai suhu 75,88 C untuk diumpankan ke dalam absorber (AB-01). Dalam absorber (AB- 01) gas formaldehida dijerap menggunakan larutan urea 70% berat dan konversi penyerapan yang diperoleh di absorber 97%. Gas gas yang tidak terserap keluar melalui puncak absorber lalu diumpan ke dalam incinerator (I-01). Di dalam incinerator (I-01) ini terjadi pembakaran sisa metanol, formaldehida dan CO menjadi karbon dioksida dan uap air. Gas buang yang bersuhu 275 C kembali dimanfaatkan sebagai pemanas pada HE-01 dan M-01. e. Tahap Penangganan Produk Larutan urea formaldehida merupakan produk bawah dari menara absorber (AB- 01) yang keluar pada suhu 90 C. larutan produk kemudian didinginkan di dalam product cooler (HE 07) dan HE 08) sebelum dimasukkan ke dalam tangki penyimpanan produk (T-02) dengan menggunakan pompa (P-04) HASIL PENELITIAN Dari hasil analisa ekonomi, nilai BEP dari pabrik urea formaldehida ini sebesar 38,56%. Sedang batas minimumnya 40-60%. Nilai BEP dipengaruhi oleh harga jual produk yang
relative tinggi dari harga baku, sehingga jika selisihnya semakin besar maka nilai BEP juga akan semakin rendah.nilai ROI akan semakin tinggi seiring penurunan nilai BEP. Batas minimum POT yang diizinkan (max 2 tahun) yaitu sebesar 1,24 tahun dan nilai DCF sebesar 48,70% lebih tinggi diatas bunga bank (25%) sehingga peluang infestasinya cukup menjanjikan maka pendirian pabrik ura formaldehida ini layak untuk didirikan KESIMPULAN Berdasarkan hasil analisa ekonomi diperoleh kesimpulan sebagai berikut: a. ROI (Return On Investment) sesudah pajak sebesar 49,41% b. Pay Out Time sesudah pajak adalah 1,68 tahun c. Break Even Point (BEP) dari pabrik urea formaldehida ini sebesar 38,56%. d. Shut Down Point (SDP) sebesar 29,42%. e. Discounted Cash Flow (DCF) sebesar 48,70%. Jadi, pabrik urea formaldehida dati methanol dan oksigen dengan proses DB.Wastern kapasitas 40.000 ton/tahun LAYAK untuk dipertimbangkan pendiriannya. DAFTAR PUSTAKA Badan Pusat Statistik, 2013, Statistik Perdagangan Luar Negeri Indonesia, http: www.bps.go.id, diakses minggu, 5 mei 2013, pukul 13:45 WIB Bird, R.B, Stewart, W.E and Lightfoot, E.N, 1960, Transport Phenomena, John Willey and Sons Inc, New York Brownell, L. E., and Young, E. H. 1979, Process Equipment Design,
Wiley Easthern Limited, New Delhi. Coulson, J. M. and Richardson, J. F., 1983, Chemical Engineering, 1st edition, Volume 6, Pergason Press, Oxford. Kern, D.Q., 1950, Process Heat Transfer, Mc. Graw-Hill International Book Company Inc., New York. Keyes, F., and Clark, R.S., 1965, Industrial Chemistry, 4 th edition, John Wiley and Sons, Inc, New York. Kirk, R.E., and Othmer, V.R., 1995, Encyclopedia of Chemical Technology, Vol 16, 4 th ed, John Wiley & Sons Inc., New York Peters, M.S, and Timmerhaus. 2003. Plant Design and Economy for Chemical Engineer s. 3 rd Edition. Singapore: Mc. Graw Hill Book Company Inc. Subekti, Agus, 1995, Perancangan dan Evaluasi Reaktor Formaldehyde di PT. pupuk Kaltim Bontang, Prosiding STK Soehadi Reksowardodo. Yaws, C.I, 1999, Chemical Properties Hand Book, Mc Graw Hill Book Co Inc, No. 360 tanggal 16 Februari 2003, CIC Magazine, Indochemical Petrokimia.