Pra-Rancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan Proses Chemie Linz dengan Kapasitas 40.000 ton/tahun

TUGAS AKHIR
PRA RANCANGAN PABRIK MELAMIN DARI UREA DENGAN PROSES CHEMIE LINZ DENGAN KAPASITAS 40.000 TON / TAHUN
Disusun Oleh : ADIL SITUMORANG / 100425008
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012
Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan kemampuan dan kesabaran kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “Pra-Rancangan Pabrik Melamin dari Urea dengan Proses Chemie Linz dengan Kapasitas 40.000 ton/tahun”.
Tugas Akhir ini disusun untuk melengkapi tugas-tugas dan merupakan salah satu syarat untuk mengikuti ujian sarjana di Departemen Teknik Kimia, Program Studi Ekstensi, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini penulis banyak menerima bantuan, bimbingan, dukungan dan fasilitas dari berbagai pihak, oleh karena itu penulis berterima kasih kepada :
1. Ibu Dr. Ir. Rosdanelli Hasibuan, MT, selaku Dosen Pembimbing I yang telah banyak memberikan masukan, arahan dan bimbingan selama menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si, selaku Ketua Departemen Teknik Kimia dan Dosen Pembimbing II yang telah banyak memberikan masukan, arahan dan bimbingan selama menyelesaikan Tugas Akhir ini.
3. Ibu Dr. Ir. Fatimah, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Kimia. 4. Ibu Ir. Renita Manurung, MT selaku Koordinator Tugas Akhir yang telah
memberikan masukan kepada penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. 5. Staf Pengajar Departemen Teknik Kimia atas ilmu yang diberikan kepada
penulis sehingga penulis dapat mengerjakan Tugas Akhir ini. 6. Para Pegawai Departemen Teknik Kimia atas bantuan dan kemudahan
administratif yang diberikan. 7. Kedua Orang Tua Penulis (S. Situmorang & O. Sihombing) atas doa,
bimbingan dan motivasi yang diberikan hingga saat ini. 8. Abang dan Kakak yang saya sayangi, yaitu: Benar Situmorang, Rismawati
Situmorang, Jhonner Situmorang, Monang Situmorang, Seriwati Situmorang, Rosnida Situmorang, Parma Situmorang dan semua keponakan saya; terima kasih atas motivasinya selama ini.
Universitas Sumatera Utara

9. Rekan seperjuangan penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini M. Fahriza Syahputra.
10. Teman satu kost Penulis B’Robin, B’Nico, Janwarisman, Bresman, Cantri dan Adi kiting yang selama ini memberikan semangat dan dukungannya kepada penulis.
11. Teman – teman baik Penulis Erwin, Darwis, Gunawan, Jhon, Harrison, Binsar, Debin, Nico, Benny, Julika, Janwarisman, Wina, Lizma, Cut, Ela dan Fauzi yang selama ini memberikan semangat dan dukungannya kepada penulis.
12. Teman-teman Stambuk 2009 dan 2011 yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang juga telah memberikan semangat kepada penulis.
Penulis menyadari Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan dikarenakan keterbatasan pengetahuan dan pengalaman penulis, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun. Semoga Tugas Akhir ini bisa bermanfaat bagi para pembaca.
Medan, Mei 2012 Penulis,
(Adil Situmorang)
Universitas Sumatera Utara

INTISARI

Urea adalah suatu senyawa organik yang terdiri dari unsur karbon,

hidrogen, oksigen dan nitrogen dengan rumus CON2H4 atau (NH2)2CO. Urea juga dikenal dengan nama carbamide yang terutama digunakan di kawasan Eropa. Urea

sebagai bahan baku pada pra-rancangan pabrik ini diperoleh dari PT. Pupuk

Sriwijaya. Pra-rancangan pabrik melamin dari urea ini memiliki kapasitas 40.000

ton/tahun dengan 330 hari kerja. Pabrik pembuatan melamin ini membutuhkan

urea sebagai bahan baku dengan berat total 15.309,633 kg/jam atau 121.252,2934

ton/tahun. Lokasi pabrik pembuatan melamin ini direncanakan didirikan di Palembang, Sumatera Selatan dengan luas areal 12.328 m2, tenaga kerja yang

dibutuhkan 148 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang

dipimpin oleh seorang direktur utama dengan struktur organisasi sistem garis.

Hasil analisa ekonomi pabrik melamin dari urea adalah sebagai berikut:

• Total Modal Investasi : Rp 457.591.041.463,-

• Biaya Produksi

: Rp 512.563.023.104,-

• Hasil Penjualan

: Rp 678.127.087.012,-

• Laba Bersih

: Rp 115.332.870.512,-

• Profit Margin

: 24,29%

• Break Even Point

: 37,99%

• Return On Invesment : 25,204%

• Pay Uot Time

: 3,967 Tahun

• Return On Network : 42,01%

• Internal Rate Of Return : 45,703%

Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik

pembuatan melamin dari urea dengan proses chemie linz ini layak untuk

didirikan.

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ..........................................................................................i

INTISARI...........................................................................................................iii

DAFTAR ISI ......................................................................................................iv

DAFTAR GAMBAR ..........................................................................................vi

DAFTAR TABEL .............................................................................................vii

BAB I

PENDAHULUAN ........................................................................ I-1

1.1 Latar Belakang....................................................................... I-1

1.2 Perumusan Masalah ............................................................... I-2

1.3 Tujuan Perancangan............................................................... I-3

1.4 Manfaat Perancangan............................................................. I-3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................. II-1

2.1 Melamin ............................................................................... II-1

2.2 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk...................................... II-2

2.3 Proses Pembuatan Melamin .................................................. II-5

2.4 Pemilihan Proses................................................................... II-9

2.5 Pembuatan Melamin ........................................................... II-10

2.5 Pemurnian Produk ............................................................... II-10

BAB III NERACA MASSA .....................................................................III-1

BAB IV NERACA PANAS......................................................................IV-1

BAB V SPESIFIKASI PERALATAN......................................................V-1

BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ................VI-1

6.1 Instrumentasi ........................................................................VI-1

6.2 Keselamatan Kerja................................................................VI-2

BAB VII UTILITAS................................................................................ VII-1

7.1 Kebutuhan Uap (Steam)...................................................... VII-1

7.2 Kebutuhan Air .................................................................... VII-2

7.3 Kebutuhan Bahan Kimia ................................................... VII-11

7.4 Kebutuhan Listrik ............................................................. VII-11

7.5 Kebutuhan Bahan Bakar ................................................... VII-13

7.6 Unit Pengolahan Limbah................................................... VII-14

Universitas Sumatera Utara

7.6 Spesifikasi Peralatan Utilitas............................................. VII-18 BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK................................. VIII-1
8.1 Lokasi Pabrik..................................................................... VIII-1 8.2 Tata Letak Pabrik............................................................... VIII-3 8.3 Perincian Luas Tanah......................................................... VIII-5 BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN...............IX-1 9.1 Bentuk Perusahaan................................................................IX-1 9.2 Sistem Organisasi Perusahaan...............................................IX-1 9.3 Status Karyawan dan Upah ...................................................IX-5 9.4 Jadwal Kerja Karyawan ........................................................IX-6 9.5 Jaminan Sosial dan Kesejahteraan Karyawan ........................IX-7 BAB X ANALISA EKONOMI ................................................................X-1 10.1 Modal Investasi....................................................................X-1 10.2 Biaya Produksi Total (BPT)/Total Cost (TC) .......................X-4 10.3 Total Penjualan (Total Sales) ...............................................X-5 10.4 Bonus Perusahaan ................................................................X-5 10.5 Perkiraan Rugi/Laba Usaha..................................................X-5 10.6 Analisa Aspek Ekonomi.......................................................X-5 BAB XI KESIMPULAN ..........................................................................XI-1 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Rumus Struktur Melamin.......................................................... II-2 Gambar 8.1 Tata Letak Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Melamin......... VIII-9 Gambar 10.1 Struktur Organisasi Pabrik Melamin .....................................IX-10 Gambar D.1 Sketsa Sebagian Bar Screen (tampak atas) ............................. LD-2 Gambar LE.1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan
Tangki Pelarutan.....................................................................LE-5
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Data Impor Melamin Indonesia.................................................... II-1 Tabel 3.1 Neraca Massa Di Melter .............................................................III-1 Tabel 3.2 Neraca Massa Di (R – 01)...........................................................III-1 Tabel 3.3 Neraca Massa Di (R – 02)...........................................................III-1 Tabel 3.4 Neraca Massa Di Quencher (Q-01) .............................................III-2 Tabel 3.5 Neraca Massa Di (ST-01) ...........................................................III-2 Tabel 3.6 Neraca Massa Di (ML-01) ..........................................................III-2 Tabel 3.7 Neraca Massa Di (DR-01)...........................................................III-3 Tabel 3.8 Neraca Massa Di (ABS-01) ........................................................III-3 Tabel 3.9 Neraca Massa Di (V-01) .............................................................III-3 Tabel 3.10 Neraca Massa Di (PA-01) ...........................................................III-3 Tabel 4.1 Neraca Panas Di Sekitar Melter (M-01) ......................................IV-1 Tabel 4.2 Neraca Panas Di Sekitar Reaktor (R-01) .....................................IV-1 Tabel 4.3 Neraca Panas Di Furnace ...........................................................IV-1 Tabel 4.4 Neraca Panas Di Vaporizer .........................................................IV-2 Tabel 4.5 Neraca Panas Di Reaktor-02 .......................................................IV-2 Tabel 4.6 Neraca Panas Di Quenching (Q-01) ............................................IV-2 Tabel 4.7 Neraca Panas Di (HE-01)............................................................IV-3 Tabel 4.8 Neraca Panas Di (HE-02)............................................................IV-3 Tabel 4.9 Neraca Panas Di Dryer ...............................................................IV-3 Tabel 4.10 Neraca Panas Di Absorpsi (ABS-01) ..........................................IV-4 Tabel 4.11 Neraca Panas Di Vaporizer .........................................................IV-4 Tabel 4.12 Neraca Panas Di Heater (E-01)...................................................IV-4 Tabel 6.1 Alat Pengaman yang Digunakan .................................................VI-7 Tabel 6.2 Alat Instrument yang Digunakan ................................................VI-8 Tabel 7.1 Kebutuhan Steam Pabrik........................................................... VII-1 Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin ......................................................... VII-2 Tabel 7.3 Pemakaian Air Untuk Kebutuhan Domestik.............................. VII-4 Tabel 7.4 Kualitas Air Sungai Musi.......................................................... VII-4 Tabel 7.5 Perincian Kebutuhan Listrik untuk Utilitas ............................. VII-12
Universitas Sumatera Utara

Tabel 7.6 Baku Mutu Limbah Cair Untuk Industri Melamin................... VII-15 Tabel 8.1 Pembagian Penggunaan Areal Tanah ....................................... VIII-5 Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Pabrik Melamin ....................................IX-6 Tabel 9.2 Jumlah Karyawan Pabrik Melamin .............................................IX-9 Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan Dan Sarana Lainnya ........................LE-1 Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ...............................................LE-3 Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses ................................................LE-6 Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas...............................................LE-7 Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi ....................................................... LE-11 Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai ............................................................ LE-14 Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas................................................................. LE-16 Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja ............................................................. LE-17 Tabel LE.9 Perhitungan Biaya Depresiasi .................................................. LE-18 Tabel LE.10 Perhitungan Internal Rate of Return (IRR)............................... LE-26
Universitas Sumatera Utara

INTISARI

Urea adalah suatu senyawa organik yang terdiri dari unsur karbon,

hidrogen, oksigen dan nitrogen dengan rumus CON2H4 atau (NH2)2CO. Urea juga dikenal dengan nama carbamide yang terutama digunakan di kawasan Eropa. Urea

sebagai bahan baku pada pra-rancangan pabrik ini diperoleh dari PT. Pupuk

Sriwijaya. Pra-rancangan pabrik melamin dari urea ini memiliki kapasitas 40.000

ton/tahun dengan 330 hari kerja. Pabrik pembuatan melamin ini membutuhkan

urea sebagai bahan baku dengan berat total 15.309,633 kg/jam atau 121.252,2934

ton/tahun. Lokasi pabrik pembuatan melamin ini direncanakan didirikan di Palembang, Sumatera Selatan dengan luas areal 12.328 m2, tenaga kerja yang

dibutuhkan 148 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang

dipimpin oleh seorang direktur utama dengan struktur organisasi sistem garis.

Hasil analisa ekonomi pabrik melamin dari urea adalah sebagai berikut:

• Total Modal Investasi : Rp 457.591.041.463,-

• Biaya Produksi

: Rp 512.563.023.104,-

• Hasil Penjualan

: Rp 678.127.087.012,-

• Laba Bersih

: Rp 115.332.870.512,-

• Profit Margin

: 24,29%

• Break Even Point

: 37,99%

• Return On Invesment : 25,204%

• Pay Uot Time

: 3,967 Tahun

• Return On Network : 42,01%

• Internal Rate Of Return : 45,703%

Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik

pembuatan melamin dari urea dengan proses chemie linz ini layak untuk

didirikan.

Universitas Sumatera Utara

BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Pada saat ini pemerintah Indonesia sedang melakukan pengembangan
dalam berbagai bidang industri. Salah satunya dengan cara memenuhi kebutuhan bahan-bahan industri melalui pendirian pabrik-pabrik industri kimia. Jumlah dan macam industri yang belum dapat dipenuhi sendiri cukup banyak dan biasanya diperoleh dengan cara mengimpor dari negara lain. Salah satu bahan yang diimpor dalam jumlah banyak adalah melamin.
Melamin dengan nama kimia 1,3,5-Triazine-2,4,6-triamine mempunyai sinonim 1,3,5-Triazine-2,4,6(1H,3H,5H)-triimine; 2,4,6-Triamino-s-triazine; Cyanuric Triamide Cyanurotriamine; Isomelamine; s-Triaminotriazine; dan sTriazine, 4,6-diamino-1,2-dihydro-2-imino-. Melamin memiliki struktur kimia C3N6H6 dengan berat molekul 126,12 yang merupakan senyawa kimia berbasis organik berbentuk kristal putih mengandung kaya nitrogen (66,6 % berat), mengalami degradasi melalui hidrolisis tiga tahap deaminasi secara berturut-turut menjadi ammeline (4,6-diamino-2-hydroxy-1,3,5-triazine), ammelide (6-amino2,4-dihydroxy-1,3,5-triazine) dan asam sianurat.
Melamin dengan nomor CAS (Chemical Abstracts Service) 108-78-1 diproduksi di dunia sekitar 1,2 juta ton pada tahun 2007. Produsen utama senyawa ini adalah Cina dan Eropa Barat. Melamin dapat dibuat dari tiga komponen berbeda yaitu urea, dicyandiamide (DCD) dan hidrogen sianida. Secara komersial, melamin dibuat dari urea dengan kemurnian 99%. Sebesar 97% melamin digunakan dalam pembuatan resin melamin (dicampurkan dengan formalin), dan digunakan industri sebagai bahan baku dalam pembuatan plastik, bahan perekat, peralatan makan, papan tulis/whiteboard, perekat, pencetakan (moulding), pelapis dan flame retardant. Melamin merupakan nama kimia sekaligus nama yang diberikan pada produk plastik berbahan baku melamin. Melamin juga merupakan hasil penguraian trichloromelamine dan metabolit cyromazine. Trichloromelamine digunakan dalam larutan pembersih dan disinfektan. Amerika mengijinkan penggunaannya sebagai larutan pembersih
Universitas Sumatera Utara

yang digunakan pada pengolahan makanan, perlengkapan, peralatan dan wadah

yang kontak dengan makanan lainnya kecuali wadah yang akan digunakan untuk

susu. Cyromazine merupakan pestisida yang digunakan pada tanaman buah dan

sayur (OECD, 1998).

Berkembangnya industri-industri pemakai melamin di Indonesia, seperti

Industri moulding, industri adhesive, industri surface coating menyebabkan

kebutuhan melamin di Indonesia semakin meningkat.

Untuk memenuhi kebutuhan akan melamin dalam negeri, Indonesia masih

harus mengimpor dari luar negeri. Data impor tersebut dapat dilihat dari tabel

berikut:

Tabel 1.1 Data Impor Melamin Indonesia

Tahun

Produksi (ton)

Impor (ton)

Total kebutuhan (ton)

Nilai/Value (US$)

2005

152.176

312.824

465.000

289.545.237

2006

-

467.919

467.919

408.560.804

2007

468.000

-

468.000

-

2008

457.109

12.891

470.000

23.904.324

2009

463.496

7.004

470.500

20.382.939

2010

439.344

31.756

471.100

125.652.294

2011

396.249

75.701

471.950

175.699.143

(Badan Pusat Statistik, 2011)

Dari Tabel 1.1 dapat dilihat semakin meningkat kebutuhan akan melamin

sehingga perlu didirikan pabrik ini. Dengan mengasumsi bahwa produksi melamin

dalam negeri sebesar 396.249 ton/ tahun, sementara kebutuhan melamin di

Indonesia mengalami pertumbuhan setiap tahunnya maka diperkirakan kebutuhan

melamin yang belum terpenuhi pada tahun 2012 adalah sebesar 50% dari total

kebutuhan Impor 75.701 ton/tahun. Diperkirakan pabrik melamin yang akan

dibangun dengan kapasitas 40.000 ton/tahun

Universitas Sumatera Utara

1.2 Perumusan Masalah Mengingat kebutuhan dalam negeri Indonesia akan melamin yang cukup
tinggi, tidak didukung dengan jumlah produksi pabrik yang telah ada, sehingga untuk mencukupi kebutuhan melamin domestik dilakukan dengan cara mengimpornya. Hal ini akan sangat merugikan negara karena pada saat sekarang ini harga melamin impor masih tergolong cukup mahal. Dan mengingat Indonesia memiliki bahan baku urea yang berasal dari pabrik urea yang cukup banyak di Indonesia 1.3 Tujuan Perancangan
Pra rancangan pabrik ini bertujuan untuk menerapkan disiplin ilmu Teknik Kimia, khususnya dalam bidang perancangan, proses dan operasi Teknik Kimia sehingga memberikan kelayakan pra rancangan pabrik yang akan didirikan. Tujuan lain adalah untuk meningkatkan nilai tambah dari melamin. 1.4 Manfaat Perancangan
Manfaat yang dapat diperoleh dari perancangan ini adalah tersedianya informasi mengenai pra rancangan pabrik melamin dari urea dengan proses chemie linz, sehingga dapat menjadi referensi untuk pendirian suatu pabrik melamin referensi dalam penelitian dan pengembangan studi.
Universitas Sumatera Utara

BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Melamin Urea yang dikenal dengan nama rumus kimianya NH2CONH2 pertama kali
dibuat secara sintetis oleh Frederich Wohler tahun 1928 dengan mereaksikan garam cyanat dengan ammonium hydroxide. Urea merupakan reaksi antara karbon dioksida (CO2) dan ammonia (NH3). Kedua senyawa ini berasal dari bahan gas bumi, air dan udara. Salah satu kegunaan urea yaitu sebagai bahan baku pembuatan melamin dimana pada proses pembuatan melamin tersebut, urea terdekomposisi menjadi amoniak dan asam isocyanic. Kemudian selanjutnya asam isocyanic dipanaskan sampai 4500C mendekati tekanan atmosfir sampai terbentuk melamin.
Melamin merupakan polimer termoplas yang dapat diperoleh melalui polimerisasi fenol- atau melamin- formaldehida. Fenol dan melamin merupakan senyawa yang berbeda struktur, tetapi memperlihatkan beberapa kesamaan pada sifat-sifat kimiawinya yaitu berkaitan dalam hal bereaksi dengan formaldehida baik dalam hal pemrosesan maupun aplikasi polimer-polimer yang terbentuk. Formaldehida merupakan bahan pengawet yang bersifat karsigenik, akan tetapi sifat toxic tersebut akan hilang karena telah menjadi satu senyawa, yaitu melamin. Melamin merupakan senyawa berwarna, termasuk dalam kelompok senyawa heterosiklik-basa kuat yang memiliki rumus molekul C3H6N6 dengan nama IUPAC 1,3,5-triazine-2,4,6-triamine, diperoleh dari sintesis sianamida. Melamin banyak digunakan sebagai bahan dasar dalam industri sintatesis resin. Melamin dapat berkondensasi dengan formaldehida membentuk polimer termoplas dengan berat molekul tinggi. Melamin bereaksi dengan formaldehida dalam suasana basa, membentuk melamin metilol, selanjutnya dengan pemanasan akan dihasilkan resin melamin-formaldehida.
Melamin pertama kali dipelajari oleh Leibig pada tahun 1834. Pada saat itu Leibig mendapatkan melamin dari proses fusi antara potasium thiosianat dengan amonium klorida. Kemudian di tahun 1885 A.W Von Hoffman mempublikasikan struktur molekul melamin, sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.1 Rumus Struktur Melamin (Hoffman,1885)

Selanjutnya melamin banyak dijumpai pada aplikasi industri untuk proses produksi resin melamin formaldehid.
Pada sekitar tahun 1960, melamin diproduksi dari dicyanamid. Proses ini berlangsung didalam autoclave pada tekanan 10 Mpa dan suhu 4000C dengan adanya gas amoniak, sesuai persamaan reaksi:

3 H2NC(NH)NHCN

2 C3N6H6

Pada awal 1940, Mackay menemukan bahwa melamin juga bisa disintesa dari urea pada suhu 400 0C dengan atau tanpa katalis. Sejak saat itu melamin mulai diproduksi dari bahan baku urea. Dan penggunaan cyanamid sebagai bahan baku dihentikan pada akhir dekade 1960.

2.2 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk

2.2.1 Spesifikasi Bahan Baku

a. Urea

Urea adalah suatu senyawa organik yang terdiri dari unsur karbon,

hidrogen, oksigen dan nitrogen dengan rumus CON2H4 atau (NH2)2CO. Urea juga

dikenal dengan nama carbamide yang terutama digunakan di kawasan Eropa.

Nama lain yang juga sering dipakai adalah carbamide resin, isourea, carbonyl

diamide dan carbonyldiamine.  Sifat fisis urea :

• Wujud

: padat, berbentuk prill

• Kemurnian minimum : 99,3 % berat

Universitas Sumatera Utara

• H2O maksimum

: 0,13 % berat

• Biuret maksimum

: 0,57 % berat

• Titik leleh

: 132 0C

• NH3 bebas maksimum : 100 ppm

• Ukuran butiran

: 18 US mesh

 Sifat kimia urea :  Pada tekanan rendah dan temperatur tinggi urea akan menjadi biuret

2CO(NH2)2

NH2CONHCONH2

 Bereaksi dengan formaldehid membentuk monometilourea dan dimetilourea

tergantung dari perbandingan urea dan formaldehid  Pada tekanan vakum dan suhu 180 – 190 0C akan menyublim menjadi amonium

cyanat (NH4OCN)  Pada tekanan tinggi dan adanya amonia akan merubah menjadi cyanic acid dan

cynuric acid

3 (NH2)2CO

3 HOCN + 3 NH3

3 HOCN

(NCOH)3

 Dalam amonia cair akan membentuk urea-amonia CO(NH2)2, NH2, yang

terdekomposisi pada suhu diatas 450C

b. Katalis alumina

Alumina tidak dapat larut dalam air dan organik cair dan sangat ringan, dapat

larut dalam asam kuat dan alkali. Alumina terjadi dalam dua bentuk kristal.  Sifat fisis alumina:

♦ Wujud

: Padat berbentuk serbuk

♦ Surface area

: 175 m2/g

♦ Bentuk partikel

: bola

♦ Diameter ♦ Bulk density

: 270 –280 mikron : 413,088 kg/m3

♦ Porositas

: 0,45

♦ Volume pori

: 0,3888 cc/ g partikel

Universitas Sumatera Utara

2.2.2 Spesifikasi Produk Melamin merupakan polimer termoplas yang dapat diperoleh melalui
polimerisasi fenol- atau melamin- formaldehida. Fenol dan melamin merupakan senyawa yang berbeda struktur, tetapi memperlihatkan beberapa kesamaan pada sifat-sifat kimiawinya yaitu berkaitan dalam hal bereaksi dengan formaldehida baik dalam hal pemrosesan maupun aplikasi polimer-polimer yang terbentuk. Formaldehida merupakan bahan pengawet yang bersifat karsigenik, akan tetapi sifat toxic tersebut akan hilang karena telah menjadi satu senyawa, yaitu melamin.

Sifat fisis melamin: ♦ Wujud ♦ Bentuk ♦ Kemurnian ♦ Urea maksimum ♦ Biuret maksimum ♦ Bulk density ♦ Ukuran partikel ♦ Melting point

: Padat : Kristal put ih : 99,9 % berat : 0,05 % berat : 0,05 % berat : 423,088 kg/m3 : 5 – 10 mikron : 345 0C

 Sifat kimia melamin :

• Hidrolisa dengan basa, jika direaksikan dengan NaOH akan membentuk

ammeline/ ammelide

• Pembentukan garam

Melamin adalah basa lemah yang akan membentuk garam jika bereaksi

dengan asam organik maupun anorganik. Dimana kelarutan garam melamin tidak

terlalu tinggi jika dibandingkan dengan melamin bebas.

• Reaksi dengan aldehid, melamin bereaksi dengan aldehid membentuk bermacam-

macam produk yang paling penting adalah reaksi dengan formaldehid membentuk

resin.

Me(NH2)3 +6 CH2O

Me(N(CH2OH)2)3

Me adalah molekul melamin dimana semua atom hidrogen yang ada pada

melamin diganti dengan gugus methylol dan menghasilkan produk dari

Universitas Sumatera Utara

Monomethylol sampai hexamethylol melamin. Methylolmelamin sedikit larut

dalam sebagian besar solven dan sangat tidak stabil karena diikuti oleh reaksi

resinifikasi/ kondensasi.

Reaksi :

MeNHCH2OH + H2N-Me

MeNHCH2NHMe + H2O

2 MeNHCH2OH

MeNHNH2OCH2NHMe + H2O

Pada kondensasi melamin produk mempunyi sifat khusus yaitu tahan terhadap

panas dan air yang baik.

• Acylasi

Acylasi melamin dapat terjadi dengan sejumlah anhydrid melalui tahap triacyl

• Reaksi dengan amine

Substitusi melamin dengan gugus alkil pada atom H yang menempel pada gugus

N dapat terjadi seperti pada reaksi dibawah ini :

(C3H3)(NH2)3 + RNH2

NH3 + R(C3H3)(NH2)2

 Klorinasi Klorinasi melamin yang terjadi cenderung mengganti semua atom hidrogen. Air yang dihasilkan pada reaksi akan menghidrolisa menghasilkan nitrogen triklorida yang berbahaya pada proses klorinasi, melamin stabil ketika kondisinya kering. ( Ullman’s Vol A 16, 1990)

2.3 Proses Pembuatan Melamin Melamin dapat disintesa dari urea pada suhu 350 – 400 0C dengan
persamaan reaksi sebagai berikut:

6 H2N – CO – NH2

C3N3(NH2)3 + 6 NH3 + 3 CO2

Reaksinya bersifat endotermis membutuhkan 629 KJ per mol melamin. Secara garis besar proses pembuatan melamin dapat diklasifikasikan menjadi 2 : 1. Proses tekanan rendah dengan menggunakan katalis. 2. Proses tekanan tinggi (≥8 Mpa) tanpa menggunakan katalis.

Universitas Sumatera Utara

Masing-masing proses terdiri dari tiga tahap, yaitu tahap sintesa, recovery

dan pemurnian melamin serta pengolahan gas buang.

1. Proses Tekanan Rendah dengan Menggunakan Katalis.

Proses tekanan rendah dengan katalis menggunakan reaktor Fluidized bed pada tekanan atmosferik sampai 1 Mpa pada suhu 390 – 410 0C. Sebagai

fluidizing gas digunakan amoniak murni atau campuran antara amoniak dan

karbondioksida yang terbentuk selama reaksi.. Katalis yang digunakan yaitu silika

dan alumina.

Melamin meninggalkan reaktor berupa gas bersama dengan fluidizing

gas. Kemudian dipisahkan dari amonia dan karbondioksida dengan quenching

gas atau menggunakan air (yang diikuti dengan kristalisasi) atau sublimasi. Pada

proses menggunakan katalis, langkah pertama adalah dekomposisi urea menjadi

asam isocyanat dan amonia kemudian diubah menjadi melamin.

Mekanisme Reaksi :

6 (NH2)2CO

6 NH=C=O + 6 NH3

∆H = 984kj / mol

6 NH=C=O

C3N3(NH2)3 + 3 CO2

∆H = -355 kj / mol

6 (NH2)2CO

C3N3(NH2)3 + 6 NH3

∆H = 629 kj / mol

Yield yang diperoleh adalah 90 – 95 %. Ada 4 proses pada tekanan rendah yaitu: a. Proses BASF (Badische Anilin and Soda Fabrik)
Pada proses ini menggunakan reaktor satu stage, dimana lelehan urea diumpankan ke fluidized bed reaktor pada suhu 395 - 400 0Cpada tekanan atmosferik. Katalis yang digunakan adalah alumina dengan fluidizing gas berupa amonia dan karbondioksida. Suhu reaktor dijaga dengan mensirkulasi lelehan garam dengan menggunakan koil pemanas. Produk yang keluar dari reaktor berupa gas terdiri dari campuran melamin, urea yang tidak bereaksi, biuret, amonia dan karbondioksida. Katalis yang terbawa aliran gas ditahan pada siklon separator dalam reaktor. Campuran gas tersebut didinginkan dalam cooler sampai temperatur dew point campuran gas produk.
Campuran gas kemudian masuk desublimer lalu bercampur dengan off gas yang telah direcycle pada temperatur 140 0C hingga berbentuk kristal melamin. Lebih dari 98 % melamin dapat mengkristal. Kristal melamin yang

Universitas Sumatera Utara

dihasilkan dipisahkan dari campuran gas dengan menggunakan siklon. Gas recycle dari siklon dialirkan ke scrubber atau washing tower untuk mengambil urea yang tidak beraksi, dan gas digunakan sebagai fluidizing gas pada reaktor dan media pendingin pada desublimer.
b. Proses Chemie linz Proses ini ada dua tahap , tahap pertama yaitu molten urea
terdekomposisi dalam Fluidized Sand Bed Reaktor sehingga menjadi amonia dan asam isocyanic pada kondisi suhu 350 0C dan tekanan 0,35 Mpa. Amonia digunakan sebagai fluidizing gas. Panas yang dibutuhkan untuk dekomposisi disuplai ke reaktor oleh lelehan garam panas yang disirkulasi melalui koil pemanas. Tahap kedua, aliran gas kemudian diumpankan ke fixed bed reaktor dimana asam isocyanic dikonversi menjadi melamin pada suhu 450 0C dan tekanan mendekati tekanan atmosfer. Melamin dipisahkan dari hasil reaksi yang berupa fase gas melalui quenching dengan menggunakan air mother liquor yang berasal dari centrifuge. Quencher didesain khusus agar dapat bekerja dengan cepat sehingga mencegah hidrolisis melamin menjadi ammelide dan ammeline. Suspensi melamin dari quencer didinginkan lalu dikristalisasi menjadi melamin. Setelah di centrifuge, kristal dikeringkan dan dimasukkan ke penyimpanan.
c. Proses Stamicarbon Seperti pada proses BASF, proses DSM Stamicarbon
menggunakan reaktor satu stage. Proses berlangsung pada tekanan 0,7 Mpa, dengan fluidizing gas berupa amonia murni. Katalis yang digunakan berupa alumina dan silika.
Lelehan urea diumpankan kedalam reaktor bagian bawah. Katalis silika alumina difluidisasi oleh amonia yang masuk ke reaktor bagian bawah dari reaktor fluidized bed. Reaksi dijaga pada suhu 400 0C dengan mensirkulasi lelehan garam melewati koil pemanas dalam bed katalis.
Melamin yang terkandung dalam campuran zat keluaran reaktor kemudian di quencing. Pertama dalam quench cooler kemudian dalam
Universitas Sumatera Utara

scrubber untuk di srub dengan mother liquor dari centrifuge. Dari scrubber, suspensi melamin dialirkan kedalam kolom KO drum dimana sebagian dari amonia dan CO2 terlarut dalam suspensi dipisahkan, lalu campuran gas ini dialirkan ke absorber dan akan membentuk amonium karbamat dari KO drum kemudian produk dialirkan ke mixing vessel dan dicampur dengan karbon aktif. Kemudian dimasukkan dalam precoat filter kemudian airnya diuapkan didalam evaporator, kemudian dikristaliser dan pemisahan dari mother liquornya oleh centrifuge.

2. Proses Tekanan Tinggi Tanpa Menggunakan Katalis Reaksi yang terjadi pada tekanan tinggi dengan tekanan lebih dari 7 Mpa
dan suhu yang digunakan lebih dari 370 0C. Secara umum, lelehan urea dimasukkan dalam reaktor menjadi campuran
lelehan urea dan melamin. Proses ini menghasilkan melamin dengan kemurnian >94 %. Panas yang dibutuhkan untuk reaksi disupply dengan elektrik heater atau sistem heat transfer dengan menggunakan lelehan garam panas.

Mekanisme reaksi yang terjadi sebagai berikut :

3 (NH2)2CO urea

3 HOCN + 3 NH3 cyanic acid

3 HOCN

(NCOH)3 cyanuric acid

(NCOH)3 + 3 NH3

C3N3(NH2)3+ 3 H2O melamin

3 (NH2)2CO + 3 H2O 6 (NH2)2CO

6 NH3 + 3 CO2 C3N3(NH2)3 + 6 NH3 + 3 CO2

Pada proses dengan tekanan tinggi dikenal ada 3 macam proses, yaitu :

a. Proses Melamin Chemical Process

Proses ini menghasilkan melamin dengan kemurnian 96 – 99,5 %. Molten

urea yang dikonversi menjadi melamin dalam reaktor tubuler pada suhu 370 – 425 0C dan teakanan 11 – 15 Mpa, liquid melamin dipisahkan dari off gas

dalam gas separator dimana produk melamin akan terkumpul dibagian

Universitas Sumatera Utara

bawah. Produk yang keluar diquencing dengan NH3 cair pada unit pendingin, konversi yang dihasilkan adalah 99,5 %. Molten urea diumpankan ke reaktor pada suhu 1500C. Campuran hasil reaksi meninggalkan reaktor masuk ke quencher kemudian diquenching dengan amonia cair dan CO2 untuk mengendapkan melamin. Amonia dan CO2 terpisah dibagian atas quencher direcycle ke pabrik urea.
b. Proses Mont edison Proses ini berlangsung pada suhu 370 0C dan tekanan 7 Mpa.Panas reaksi disuplai dengan sistem pemanasan menggunakan lelehan garam. Hasil reaksi yang dihasilkan kemudian diquencing dengan amonia cair dan CO2 untuk mengendapkan melamin, sedangkan gas CO2 dan NH3 direcycle ke pabrik urea.
c. Proses Nissan Proses Nissan berlangsung pada suhu 400 0C dan tekanan 10 Mpa. Produk melamin yang dihasilkan didinginkan dan diturunkan tekanannya dengan larutan amonia, setelah melalui proses pemisahan produk melamin dikeringkan dengan prilling sehingga diperoleh melamin serbuk.
2.4 Pemilihan Proses Dari 2 klasifikasi proses pembuatan melamin, dipilih proses pembuatan
melamin dengan tekanan rendah, dikarenakan pada proses tekanan tinggi, tekanan produksi mencapai lebih dari 7 Mpa, sehingga membutuhkan spesifikasi alat yang memiliki kekuatan material yang khusus yaitu dari paduan titanium atau campuran logam lainnya yang non-korosif.
Dari ketiga metode proses pembuatan melamin dengan tekanan rendah, dipilih proses chemie linz, dengan menggunakan katalis alumina. Proses ini dipilih dikarenakan memiliki beberapa keunggulan dari proses yang lain yaitu, memiliki 2 buah reaktor sehingga reaksi pembentukan melamin terjadi secara 2 tahap dan dapat mengurangi lumping atau kondensasi katalis, Amonia dan karbon
Universitas Sumatera Utara

dioksida dipisahkan dalam dua aliran terpisah yang mudah digunakan untuk proses yang berbeda. Kekurangan proses ini yaitu membutuhkan energi besar, dikarenakan mengkonsumsi sekitar 14.500 BTU/lb melamin produk.
2.5 Pembuatan Melamin Bahan baku urea di dalam gudang (G-01) yang berwujud prill dengan
kemurnian 99,3 % berat disimpan di silo penyimpanan urea pada suhu kamar dan tekanan 1 atm. Dari silo penyimpanan, urea prill diumpankan ke melter untuk dilelehkan pada suhu 140 0C tekanan 1 atm. Pada kondisi ini urea meleleh dan kandungan airnya akan menguap, lelehan urea lalu dialirkan ke Fluidized Bed Reaktor (R-01). Kemudian urea yang terdekomposisi dalam Fluidized Bed Reaktor (R-01) sehingga menjadi amonia dan asam isocyanic pada kondisi suhu 350 0C dan tekanan 0,35 Mpa. Fluidizing gas berupa gas amonia diperoleh dari off gas yang dihasilkan dari hasil quenching (Q-01) melamin yang dipisahkan dalam Kolom absorbsi (ABS-01). Panas yang dibutuhkan untuk dekomposisi disuplai ke reaktor oleh lelehan garam panas yang disirkulasi melalui koil pemanas. Tahap kedua, aliran gas kemudian diumpankan ke fixed bed reaktor (R02) dengan katalis berupa alumina, dimana asam isocyanic dikonversi menjadi melamin pada suhu 450 0C dan tekanan mendekati tekanan atmosfer. Melamin dipisahkan dari hasil reaksi yang berupa fase gas melalui quenching (Q-01) dengan menggunakan air mother liquor yang berasal dari centrifuge (ST-01) dan air pendingin. Kemudian campuran melamin hasil dari sentrifuge (ST-01) dipompakan ke rotary dryer (RD-01) untuk mengeringkan kristal melamin. Produk kristal melamin tersebut disimpan di dalam gudang penyimpanan (G-02).
2.6 Pemurnian Produk Produk yang dihasilkan dalam reactor (R-02) dialirkan ke quencher (Q-01)
untuk memisahkan amoniak dan karbon dioksida dari melamin dengan air pendingin dan air mother liquer dari sentrifuse (ST-01). Suspensi Melamin yang keluar dari quencer didinginkan dan dialirkan ke sentrifuse (ST-01) untuk memisahkan cairan dari melamin, sedangkan gas CO2 dan amoniak dipanaskan
Universitas Sumatera Utara

dan menuju ke kolom absorbsi CO2 (ABS -01). Setelah di centrifuge (ST-01), kristal dikeringkan di rotary drayer (DR-01) dengan menggunakan aliran udara panas. Kemudian melamin prill dialirkan ke Gudang (G-02) melalui belt Conveyer (BC-01).
Universitas Sumatera Utara

BAB III NERACA MASSA

3.1 Neraca Massa disekitar Melter (M-01)

Tabel 3.1 Neraca Massa (M-01)

Komponen
U B W
Total

Alur Masuk (kg/jam) Alur 1 15.202,466 87,265 19,903 15.309,633 15.309,633

Alur Keluar (kg/jam)

Alur 2

Alur 3

15.202,466

0

87,265

0

0 19,903

15289,731

19,903

15.309,633

3.2 Neraca Massa disekitar Reaktor (R-01) Tabel 3.2 Neraca Massa (R-01)

Komponen
U B I A
Total

Alur Masuk

(kg/jam)

Alur 2

Alur 4

15.202,466

0

87,265

0

00

0 5637,394

15289,731

5637,394

20.927,011

Alur Keluar (kg/jam) Alur 5 760,123 87,265 10.347,047 9.732,690 20.927,011 20.927,011

3.3 Neraca Massa disekitar Reaktor (R-02)

Tabel L.A.3 Neraca Massa (R-02)

Komponen
U B I M A C Total

Alur Masuk (kg/jam) Alur 5 760,123 87,265 10.347,047 0 9.732,690 0 20.927,011

Alur Keluar (kg/jam) Alur 6 760,123 87,265 0 5.055,698 9.732,690 5.291,350 20.927,011

Universitas Sumatera Utara

3.4 Neraca Massa disekitar Quencher (Q-01) Tabel 3.4 Neraca Massa (Q-01)

Komponen
U B M A C W
Total

Alur Masuk (kg/jam)

Alur 6

Alur 7

760,123

0

87,265

0

5.055,698

0

9.732,690

0

5.291,350

0

0 16.741,610

20.927,011

16.741,610

37668,620

Alur Keluar (kg/jam)

Alur 8

Alur 9

0 760,123

0 87,265

0 5.055,698

9.732,690

0

5.291,350

0

837,080

15.904,530

15.861,681

21.806,939

37668,620

3.5 Neraca Massa disekitar Sentrifuse (ST-01)

Tabel 3.5 Neraca Massa (ST-01)

Komponen
U B M W
Total

Alur Masuk (kg/jam) Alur 9 760,123 87,265 5055,137 15904,528 21806,939 21806,939

Alur Keluar

(kg/jam)

Alur 10

Alur 11

760,123

0

87,265

0

5055,137

0

206,759 15697,7694

6109,170 15697,7694

21806,939

3.6 Neraca Massa disekitar Tangki Mother Liquor (ML-01)

Tabel 3.6 Neraca Massa (ML-01)

Komponen
W Total

Alur Masuk

(kg/jam)

Alur 11

Alur UT

15697,769 1043,839

16741,609

Alur Keluar (kg/jam) Alur 7 16741,609 16741,609

Universitas Sumatera Utara

3.7 Neraca Massa disekitar Dryer (DR-01)

Tabel 3.7 Neraca Massa (DR-01)

Komponen
U B M W
Total

Alur Masuk (kg/jam) Alur 10 760,123 87,265 5055,137 206,759 6109,170 6109,170

Alur Keluar (kg/jam)

Alur 13

Alur 12

759,743

0,370

87,107

0,154

5,055

5050,081

206,759

0

1058,664

5050,505

6109,170

3.8 Neraca Massa disekitar Absorbsi (ABS-01)

Tabel 3.8 Neraca Massa (ABS-01)

Komponen
A C W AK
Total

Alur Masuk

(kg/jam)

Alur 8

Alur 14

9732,690

5551,588

5291,911

0

837,080

0

00

15861,681 5551,588

21413,269

Alur Keluar

(kg/jam)

Alur 16

Alur 15

11198,2

0

00

0 837,080

0 9377,988

11198,2

10215,069

21413,269

3.9 Neraca Massa disekitar Vaporizer (V-01)

Tabel L.A.9 Neraca Massa (PA-01)

Komponen
A Total

Alur Masuk (kg/jam) Alur 18 11188,982 11188,982

Alur Keluar (kg/jam) Alur 17 11188,982 11188,982

Universitas Sumatera Utara

3.10 Neraca Massa disekitar Percabangan Ammonia (PA-01)

Tabel 3.10 Neraca Massa (PA-01)

Komponen
A Total

Alur Masuk (kg/jam) Alur 18 11188,982 11188,982

Alur Keluar

(kg/jam)

Alur 4

Alur 15

5637,394 5551,588

11188,982

Universitas Sumatera Utara

BAB IV NERACA PANAS

4.1 Neraca Panas di Sekitar Melter (M-01) Tabel 4. 1 Neraca Panas disekitar Melter (M-01)

Komponen
Urea Biuret Water Sub total Total

Input
Q1 (Kkal) 11616,810
217,576
99,669
11934,055 11934,055

Q2 (Kkal) 726251,221
6202,572
-
732453,793

Output

Q3 (Kkal)

Qhw (Kkal)

-

-

1056,691

1056,691 -1645932,999

11934,055

Qp (Kkal) 910666,493
2963,603
10726,474
924356,569

4.2 Neraca Panas di Sekitar Reaktor-01 Tabel 4. 2 Neraca Panas disekitar Reaktor-01

Komponen
Urea Biuret Amonia As.Isocyanic
Total

Q2 (kka l/jam) 726251,221
6202,572 -
732453,793

INPUT

Q4 Qsalt

(kkal/jam) (kkal/jam)

--

--

1083632,106

-

--

1083632,106 4664488,644

6480574,544

OUTPUT

Q5 QV (kkal/jam) (kkal/jam)

23578,701 3760903,998

2092,649

14425,779

1807938,878

-

810749,758

-

2644359,986 3775329,778

6480574,544

QReaksi (kka l/jam)
60884,780

4.3 Neraca Panas di Sekitar Furnace Tabel 4.3 Neraca Panas disekitar Furnace

Komponen
Urea Biuret Melamin Amonia
Total

INPUT

Q4a(kkal/jam) Qfuel(kkal/jam)

--

--

--

324667,931

-

324667,931 5423452,819

5748120,751

OUTPUT

Q4b(kkal/jam) Qsalt(kkal/jam)

--

--

--

1083632,106

-

1083632,106 4665054,284

5748120,751

Universitas Sumatera Utara

4.4 Neraca Panas di Sekitar Vaporizer Tabel 4.4 Neraca Panas disekitar Vaporizer

Komponen Amonia
Total

INPUT Q18 (kkal/jam) QV (kkal/jam)

399987,2069

399987,2069

3656,1512

403643,3581

OUTPUT Q17 (kkal/jam) Qhw (kkal/jam) 644394,1449 644394,1449 -240750,7868
403643,3581

4.5 Neraca Panas di Sekitar Reaktor-02

Tabel 4.5 Neraca Panas disekitar Reaktor-02

Komponen
Urea Biuret As.Isocyanic Melamin CO2 Ammonia
Total

INPUT Q5
(kka l/jam) 23578,701 2092,649 810749,758 -
1807938,878 2644359,986 2644359,986

Q6 (kka l/jam) 32322,045 2752,689
193728,339 515650,975 2455939,474 3200393,521

OUTPUT Qhw
(kka l/jam)
-543738,4318 2644359,986

Qreaksi (kka l/jam)
-12295,10397

4.6 Neraca Panas di Sekitar Quenching (Q-01)

Tabel 4.6 Neraca Panas disekitar Quenching (Q-01)

Komponen
Urea Biuret Melamin Ammonia CO2 Water
Total

INPUT

Q6(kkal/jam) Q7(kkal/jam)

32322,045

-

2752,689

-

193728,339

-

2455939,474

-

515650,975

-

- 83689,947

3200393,521

83689,947

3284083,469

OUTPUT

Q9(kkal/jam) Q8(kkal/jam)

62180,048

-

10607,128

-

408905,485

-

- 1040544,856

- 226655,514

1458430,916

76759,522

1940123,577 1343959,892 3284083,469

Universitas Sumatera Utara

4.7 Neraca Panas di Sekitar HE -01

Tabel 4.7 Neraca Panas disekitar HE-01

Komponen Ammonia CO2 Water
Total

INPUT Q8a(kkal/jam) 1040544,856 226655,514
76759,522 1343959,892 1343959,892

OUTPUT Q8b(kkal/jam) Qcw(kkal/jam) 481019,572 105110,088
36384,106 622513,766 721446,126
1343959,892

4.8 Neraca Panas di Sekitar HE -02 Tabel 4.8 Neraca Panas disekitar HE-02

Komponen
Urea Biuret Melamin Water
Total

INPUT Q9a(kkal/jam)
62180,048 10607,128 408905,485 1458430,916 1940123,577 1940123,577

OUTPUT

Q9b(kkal/jam)

Qcw(kkal/jam)

6389,246

2390,202

8854,868

877301,734

894936,049

1045187,528

1940123,577

4.9 Neraca Panas di Sekitar Dryer (DR-01)

Tabel 4.9 Neraca Panas disekitar Dryer (D-01)

Komponen
Urea Biuret Melamin Water
Total

IN
Q10 (kkal) 6389,246 2390,202
114207,233 11404,923 134391,603 134391,603

Q13 (kkal) 11030,452 4126,466 197,267 19748,196 35102,381

OUT

Q14 (kkal) Qudara (kkal)

5,518

-

2,064

-

197069,772

-

--

197077,354 -97788,132 134391,603

Universitas Sumatera Utara

4.10 Neraca Panas di Sekitar Absorbsi (ABS-01)

Tabel 4.10 Neraca Panas disekitar Absorbsi (ABS-01)

Komponen
Ammonia CO2 A. Karbamat Water
Total

INPUT Q14 Q8b (kkal/jam) (kkal/jam) 319726,213 481019,572
- 105110,088 -- 36384,106 319726,213 622513,766
942239,979

Q16 (kka l/jam) 573432,719
573432,719

OUTPUT Q15
(kka l/jam) -
340324,256 37665,479 377989,735 942239,979

Qreaksi (kka l/jam)
-9182,474

4.11 Neraca Panas di Sekitar Vaporizer (V-01)

Tabel 4.11 Neraca Panas disekitar Vaporizer (V-01)

Komponen Amonia
Total

INPUT

Q18 (kJ/jam) 427520

dQ/dt -

- 2270429,406 2697949,406

OUTPUT Q17 (kJ/jam)
2697949,406 -
2697949,406

4.12 Neraca Panas di Sekitar Heater (E-01) Tabel 4.12 Neraca Panas disekitar Heater (E-01)

Komponen Nitrogen Oksigen
Total

INPUT

Q19 (kJ/jam) Qhw (kJ/jam)

302660,7607

-

120820,9571

-

423481,7177 12819835,160

13243316,870

OUTPUT Q20 (kJ/jam) 9447294,635 3796022,240 13243316,870 13243316,870

Universitas Sumatera Utara

BAB V SPESIFIKASI PERALATAN

1. Gudang Bahan Baku Urea (G-01)

Fungsi

: Tempat bahan baku urea

Bentuk Bangunan : Gedung berbentuk persegi panjang ditutup atap

Bahan Konstruksi : Dinding : batu bata

Lantai

: aspal

Atap : asbes

Jumlah Kondisi Ruangan

: 1 unit : Temperatur: 300C

Kapasitas

Tekanan: 1 atm : 2.026,439 m3

Ukuran

:

 Panjang = 20,264 m

 Lebar = 20 m

 Tinggi = 10 m

2. Elevator (E-01)

Fungsi

: mengangkut urea dari gudang bahan baku ke silo

Jenis

: bucket elevator

Bahan Konstruksi : malleable cast iron

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 4,763 kg/s

Spesifikasi

:  Tinggi elevasi  Ukuran bucket  Jarak antar bucket  Kecepatan putaran

= 25 ft = 7,62 m = 8 x 51/2 x 71/4 in = 8 in = 28 rpm

Daya

: 1,912 Hp

Universitas Sumatera Utara

3. Tangki Pencair Urea (Melter) (M-01)

Fungsi

: tempat menampung dan mencairkan bahan baku urea

Bentuk

: silinder tegak, tutup ellipsoidal, alas datar

Bahan Konstruksi : carbon steel, SA-283, Grade C

Kondisi Penyimpanan : Tekanan = 1 atm = 14,696 psi

Kapasitas

Temperatur = 1400C : 13,918 m3

Ukuran

:

 Diameter Dan Tinggi Shell :

D = 2,199 m = 7,216 ft

Hs = 3,299 m = 10,823 ft

 Diameter Dan Tinggi Tutup:

D = 2,199 m = 7,216 ft

Ht = 3,849 m

 Tebal Dinding Silinder Tangki = 1,5 in

 Alat Pemanas Tangki:

Jumlah lilitan, Nt = 95,569 = 96 lilitan

Panjang koil

= 1.729,345 ft

4. Pompa (P-01)

Fungsi

: memompa urea cair ke reaktor (R-01)

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan Konstruksi : commercial steel

Kondisi Operasi: Temperatur = 1400C Densitas (ρ) = 1.320 kg/m3 = 82,405 lbm/ft3 Viskositas (μ) = 0,22 cP = 1,48x10-4 lb/ft.det

Laju alir massa (F)

= 15.309,6334 kg/jam = 9,3754 lbm/det

Universitas Sumatera Utara

Ukuran Daya

:

 Diameter optimum, Di,opt = 2,6023 in

 Diameter dalam (ID)

= 4,026 in = 0,3355 ft

 Diameter luar (OD)

= 4,5 in = 0,3749 ft

 Luas penampang dalam (At) = 0,088 ft2

: 0,855 Hp

5. Reaktor 1 (R-01)

Fungsi

: tempat mengkonversi urea menjadi asam isocyanic

Jenis

: reaktor unggun fluidisasi

kondisi operasi: Temperatur = 3500C

Tekanan = 0,35 Mpa = 3,454 atm

Reaksi

: 6 (NH2)2CO → 6 NH = C =O (g) + 6 NH3 (g)

Laju alir molten salt (F) = 371.782,6119 kg/jam

Ukuran

= 819.626,5694 lbm/jam

:

 Tebal Reaktor

= 0,6628 in

 Diameter Koil

= 9,5979 in

 Jumlah lingkaran koil = 21,802 lingkaran

6. Reaktor 2 (R-02)

Fungsi

: mereaksikan asam isocyanic menjadi melamin dan karbon

dioksida

Jenis

: fixed bed reactor

Bahan Kondisi operasi

: low alloy steel SA-318 : T = 4500C = 723 K

P = 1,5 atm

Laju massa gas (F) = 20.927,0109 kg/jam

Berat katalis

: 4.132,8788 kg

Ukuran reaktor

:

Universitas Sumatera Utara

 Volume total  Diameter tangki  Tinggi tangki  Tinggi tutup ellipsoidal (He)  Tinggi total reaktor  Tinggi bahan dalam tangki  Tebal tangki

= 3,2022 m3 = 51,398 in = 1,9583 m = 0,3264 m = 2,611 m = 1,6319 m = 1,3274 in

7. Quencher (Q-01)

Fungsi

: tempat untuk mendinginkan uap melamin

Bentuk

: silinder vertikal dengan alas bawah kerucut

Kondisi Operasi:

- Laju alir uap masuk

= 20.927,0109 kg/jam

- ρ uap campuran - ρ liquid campuran

= 70,9 kg/m3 = 970,6 kg/m3

- Persen berat cairan masuk = 0,4444%

- Persen uap masuk

= 0,5556%

Ukuran

:  Luas bejana (vessel area), A  Vapor volumetrik, Qv

= 6,0363 m3 = 0,08199 m3/s

 Diameter bejana, Dt= 2,773 m

= 9,0977 ft

 Tinggi quencher

= 3,5876 m

 Tebal dinding tangki, t

= 1,333 in ≈ 1,5 in

8. Tangki Penyimpanan Amonia (T-01)

Fungsi

: tempat meyimpan amonia

Bentuk

: silinder horizontal dengan alas dan tutup hemi