commit to user
P raran can gan P abrik F orm aldehid dari M etan ol dan U dara P roses M etal O xid e
kapasitas 15.00 0 ton tahun
B A B II D eskripsi P r oses
24 Pada prarancangan ini dipilih kondisi operasi pada suhu 300
o
C dan tekanan 1,3 atm. Hal yang menjadi pertimbangan bahwa pada persamaan
kecepatan reaksi pembentukan formaldehid, jika suhu reaksi tinggi maka kecepatan reaksi akan semakin besar sehingga konversi reaksi akan
semakin besar pula, namun reaksi oksidasi metanol menjadi formaldehid merupakan reaksi katalitik sehingga kondisi operasi harus pada rentang
suhu dimana katalis dalam keadaan aktif. Oleh karena itu dipilih suhu dimana kecepatan reaksi tinggi dan katalis masih dalam keadaan aktif.
2.2.6 Katalis
Katalis merupakan suatu zat yang berpengaruh terhadap kecepatan reaksi kimia dan tidak berubah pada akhir reaksi. Suatu katalis dapat
mempercepat reaksi kimia yaitu dengan menurunkan barrier energienergi pengaktifan dari suatu reaksi. Katalis hanya merubah kecepatan reaksi
tapi tidak berpengaruh terhadap kesetimbangan termodinamika suatu reaksi. Dalam reaksi katalitik heterogen biasanya katalis berupa padatan,
sedangkan reaktan dan produknya berupa gas atau liquid Fogler, 1999. Katalis yang biasa digunakan dalam proses pembentukan
formaldehid adalah kristal perak dan metal oksida. Pada proses ini digunakan katalis oksida besi molybdenum karena tidak mudah
terkontaminasi dan umur katalis lama 18 bulan Othmer, hal 494.
2.3 Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses
2.3.1 Diagram Alir Proses Diagram alir ada tiga macam, yaitu :
commit to user
P raran can gan P abrik F orm aldehid dari M etan ol dan U dara P roses M etal O xid e
kapasitas 15.00 0 ton tahun
B A B II D eskripsi P r oses
25 a.
Diagram alir proses Gambar 2.1 b.
Diagram alir kualitatif Gambar 2.2 c.
Diagram alir kuantitatif Gambar 2.3 2.3.2 Tahapan Proses
Proses pembuatan formaldehid dapat dibagi dalam empat tahap yaitu : 1.
Tahap penyimpanan bahan baku 2.
Tahap penyiapan bahan baku 3.
Tahap pembentukan produk 4.
Tahap pemurnian produk 2.3.2.1
Tahap penyimpanan bahan baku Bahan baku metanol cair disimpan di dalam tangki penyimpan metanol T-
01 pada suhu lingkungan 30
o
C dan tekanan atmosferis 1 atm untuk menjaga agar fase metanol tetap pada fase cair.
2.3.2.2 Tahap penyiapan bahan baku
Penyiapan bahan baku bertujuan mencampur udara dengan off gas absorber
dan mengubah metanol dari fase cair menjadi fase gas. a.
Penyiapan udara dan off gas absorber Bahan baku udara dari lingkungan pada suhu 30
o
C dan tekanan 1 atm dilewatkan filter FL-01, kemudian diblower dengan BL-01 untuk
menaikkan tekanannya menjadi 1,3 atm. Udara ini bersama dengan off gas
absorber A-01 selanjutnya dilewatkan ke HE-01 untuk menaikkan suhunya menjadi 132
o
C.
commit to user
P raran can gan P abrik F orm aldehid dari M etan ol dan U dara P roses M etal O xid e
kapasitas 15.00 0 ton tahun
B A B II D eskripsi P r oses
26 b.
Penyiapan metanol Bahan baku metanol cair dari tangki penyimpan metanol T-01
dipompa menjadi tekanan 1,3 atm dan dialirkan menuju vaporizer V- 01, media yang digunakan untuk memanaskan adalah Dow Term A
keluar reaktor. Uap metanol yang keluar dari V-01 selanjutnya diumpankan ke separator 1 S-01 untuk memisahkan cairan dengan
uapnya. Uap metanol yang keluar dari S-01 dicampur dengan udara dan off gas
absorber keluar HE-01, kemudian dialirkan HE-02 untuk menaikkan
suhunya menjadi 300
o
C. Pemanas yang digunakan HE-02 adalah gas produk reaktor. Gas campuran metanol, udara dan off gas absorber
selanjutnya diumpankan ke reaktor. 2.3.2.3
Tahap pembentukan produk Campuran metanol, udara dan off gas absorber pada suhu 300
o
C dan tekanan 1,3 atm diumpankan pada reaktor fixed bed multi tube R-01
dengan kondisi non isothermal dan non adiabatis. Di dalam reaktor akan terjadi reaksi oksidasi reaksi bersifat eksotermis dan irreversible sebagai
berikut : CH
3
OH
g
+ ½ O
2 g
HCHO
g
+ H
2
O
g
Reaksi terjadi pada fase gas dengan katalis padat Fe dan Mo. Pada temperatur 300-400
o
C dan tekanan + 1,3 atm metanol teroksidasi membentuk formaldehid, dan besarnya konversi metanol dapat mencapai
98 mol. Temperatur sangat mempengaruhi konversi yang terbentuk.
commit to user
P raran can gan P abrik F orm aldehid dari M etan ol dan U dara P roses M etal O xid e
kapasitas 15.00 0 ton tahun
B A B II D eskripsi P r oses
27 Apabila suhu reaktor mencapai 400
o
C atau diluar kisaran suhu yang diijinkan 300-400
o
C maka akan terbentuk reaksi samping. CH
2
O
g
+ ½ O
2g
→
CO
g
+ H
2
O
g
∆H = -51 kkalmol Mc. Ketta, vol. 23, hal. 361
Oleh karena itu medium pendingin sangat berperan penting untuk mencegah terbentuknya reaksi samping yang tidak diinginkan.
Di dalam reaktor akan terjadi kenaikan temperatur akibat dari reaksi yang bersifat eksotermis, sehingga untuk mempertahankan suhu reaksi keluar
dari reaktor kurang dari 400
o
C diperlukan pendingin yang mengalir di shell
reaktor. Pendingin yang digunakan adalah Dowterm A. Setelah digunakan sebagai media pendingin, Dowterm A digunakan sebagai
pemanas di Vaporizer dan HE-01 selanjutnya diumpankan kembali ke dalam shell reaktor.
2.3.2.4 Tahap pemurnian produk
Produk gas keluar reaktor terdiri dari CHOH, H
2
O, CH
3
OH, O
2
dan N
2
pada suhu 359,57
o
C dan tekanan 1,09 atm diblower dengan BL-02 untuk menaikkan tekanannya menjadi 1,3 atm, selanjutnya dilewatkan ke HE-02,
dan HE-03 untuk didinginkan. Gas keluar HE-04 pada suhu 50
o
C diumpankan ke absorber A-01 yang berfungsi menyerap gas
formaldehid dengan menggunakan media penyerap air. Di dalam absorber akan terjadi proses perpindahan massa yang akan diikuti dengan
perpindahan panas. Absorber yang digunakan berupa menara isian, dan digunakan pelarut air karena kelarutan formaldehid dalam air sangat baik.
commit to user
P raran can gan P abrik F orm aldehid dari M etan ol dan U dara P roses M etal O xid e
kapasitas 15.00 0 ton tahun
B A B II D eskripsi P r oses
28 Produk atas absorber berupa gas, sebagian di recycle dan sebagian lagi
dibuang purge ke udara, sedangkan produk bawah absorber berupa larutan CHOH, H
2
O, dan CH
3
OH dipompa menuju HE-05 untuk menurunkan suhunya menjadi 35
o
C dan tekanan 1,3 atm kemudian dialirkan menuju tangki penyimpan produk T-02.
commit to user
P raran can gan P abrik F orm aldehid dari M etan ol dan U dara P roses M etal O xid e
kapasitas 15.00 0 ton tahun
B A B II D eskripsi P r oses
29
commit to user
P raran can gan P abrik F orm aldehid dari M etan ol dan U dara P roses M etal O xid e
kapasitas 15.00 0 ton tahun
B A B II D eskripsi P r oses
30
commit to user
P raran can gan P abrik F orm aldehid dari M etan ol dan U dara P roses M etal O xid e
kapasitas 15.00 0 ton tahun
B A B II D eskripsi P r oses
31
2.4 Neraca Massa dan Neraca Panas
