PENDAHULUAN 1.1.
Latar Belakang Seiring
dengan perkembangan
pembangunan, salah satu industri yang menjanjikan di bidang Teknik Kimia adalah
urea formaldehida. Kebutuhan impor urea formaldehida ke Indonesia saat ini mencapai
6.110 ton
sedangkan ekspor
urea formaldehida hanya 76,290 tontahun pada
tahun 2012 Data ekspor-impor BPS, 2012. Dengan
didirikannya pabrik
urea formaldehida diharapkan dapat memenuhi
kebutuhan dalam negeri yang semakin meningkat dan memberikan lapangan kerja
bagi masyarakat Indonesia. Urea formaldehida merupakan resin
hasil reaksi antara urea dan formaldehida yang
termasuk ke
dalam golongan
thermosetting artinya mempunyai sifat tahan terhadap asam, basa, tidak dapat
melarut dan tidak dapat meleleh. Resin urea formaldehida banyak dimanfaatkan dalam
industri perekatan, kayu lapis dan mebel yaitu sekitar 82 Meyer, 1979.
Urea formaldehida dihasilkan dari bahan baku metanol dan urea. Bahan baku ini
dapat diperoleh dari dalam negeri. Metanol diperoleh dari PT. Kaltim Methanol
Indonesia KMI di Bontang dan urea diperoleh dari PT Pupuk Kaltim. Dengan
pertimbangan adanya bahan baku yang cukup
maka memungkinkan
untuk mendirikan pabrik urea formaldehida di
Indonesia.
1.2. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian sebagai berikut : 1.
Mengurangi ketergantungan impor urea formaldehida dari luar negeri.
2. Melakukan diversifikasi produk yang
bernilai ekonomi tinggi sehingga dapat menambah devisa negara dan membuka
lapangan pekerjaan baru.
TINJAUAN PUSTAKA 2.1.
Kapasitas Rancangan Produksi
Berdasarkan data statistik perdagangan luar negeri Indonesia kebutuhan urea
formaldehida mengalami peningkatan dalam kurun waktu lima tahun terakhir yang
disajikan pada Tabel 1 berikut: Tabel 1 Data Impor Urea Formaldehida
Indonesia
Tahun Kebutuhan Impor
Tontahun
2009 1577,639
2010 3650,832
2011 4959,438
2012 6109,797
Badan Pusat Statistik, 2013
Gambar 1 Impor Urea Formaldehida di Indonesia Tahun 2009 -2012 Dari data diatas memperlihatkan bahwa
impor urea formaldehida cenderung mengalami kenaikan sesuai dengan persamaan garis lurus :
y = 1490x – 3x10
6
Dengan y adalah data impor urea formaldehida pada tahun tertentu dalam ton sedangkan x
adalah tahun.
Sehingga kebutuhan
urea formaldehida pada tahun 2020 dapat dihitung
sebesar 9800 tontahun. Melihat kebutuhan yang semakin bertambah tiap tahunnya maka
diputuskan pabrik
yang akan
dibangun berkapasitas 30.000 tontahun.
Berdasarkan pertimbangan ketersediaan bahan baku, tenaga kerja, pemasaran produk,
sarana transportasi,
energi, fasilitas
air, kemasyarakatan, pembuangan limbah, perijinan,
perpajakan, biaya konstruksi dan kebijakan pemerintah,
maka lokasi
pabrik urea
formaldehida ditetapkan di Bontang, Kalimantan Timur.
2.2. Proses Produksi Urea Formaldehida
Proses pembuatan urea formaldehida ini dibagi menjadi 2 buah unit:
A. Unit Formaldehide Plant
Tempat pembentukan
formaldehida. Formaldehida dapat dibuat dengan empat
cara yaitu: 1.
Proses Hidrokarbon 2.
Proses Incomplete Conversion and Distillative Recovery of Metanol
ICDRM 3.
Proses Complete Conversion of Metanol
4. Proses D.B. Western
Berdasarkan kelebihan dan kekurangan yang dimiliki oleh masing-masing proses
maka dipilih proses D.B. Western karena konversi yang tinggi yaitu 99 serta umur
katalis yang lebih panjang 12-18 bulan. Proses
ini merupakan
proses pembentukan
formaldehida atau
urea formaldehida secara kontiyu dengan bahan
baku metanol, oksigen dan urea. Katalis
y = 1490,x - 3E+06 R² = 0,979
1000 2000
3000 4000
5000 6000
7000
2008 2009
2010 2011
2012 2013
Im p
or ton
th
Tahun
yang digunakan adalah iron molydenum oxide. Metanol yang diuapkan direaksikan dalam
sebuah reaktor fixed bed multitube yang terdiri atas beberapa tube yang berisi katalis dengan
dikelilingi dowtherm A. Gas hasil reaksi yang mengandung gas formaldehida dilewatkan ke
menara absorber untuk diserap dengan larutan urea sehingga membentuk urea formaldehida.
B. Unit Urea Formaldehida Plant
Proses pembuatan urea formaldehida terjadi didalam absorber. Proses ini merupakan tahap
pembentukan monomer
metilolurea yang
merupakan reaksi metiolasi. Urea mengalami adisi ke formaldehida untuk memberikan
turunan metilol. Larutannya dijaga dalam suasana pH basa untuk mencegah terjadi
penggumpalan karena
turunan metilol
berkondensasi secara cepat pada kondisi asam. Reaksi :
2 CONH
2 2
+ CH
2
O CONH
2
CONH
2
Urea Formaldehida Metilol diurea CONH
2 2
+ CH
2
O HOCH
2
NHCONH
2
Urea Formaldehida Metilol urea
CONH
2
+ 2 CH
2
O NHCONHCH
2
OH
2
Urea Formaldehida Dimetilol urea
Reaksi kondensasi merupakan tahap pertumbuhan dan pembentukan rantai polimer
urea formaldehida. Struktur polimer sederhana yang paling mungkin terbentuk di sini adalah
polimer rantai lurus linier. Pada tahap kondensasi ini terbentuk hasil samping berupa
air. H
2
NCONHCH
2
OHn NHCONH
2
-CH
2
O-[NCONH
2
CH
2
O]
n- 2
NCONH
2
CH
2
OH + n-1 H
2
O Subekti, 1995
METODELOGI PENELITIAN 3.1.
Tinjauan Termodinamika
Secara termodinamika untuk menentukan sifat reaksi dapat dilihat dari harga entalpi
dan konstanta keseimbangan reaksi. Data ∆H
f ᴼ
pada suhu 298 K sebagai berikut: Reaksi utama :
CH
3
OH
g
+ ½ O
2g
HCHO
g
+ H
2
O
g
Diketahui pada suhu 25
o
C : ΔH
f o
CH
3
OHg = -48,08 kkalmol ΔH
f o
O
2g
= 0 kkalmol ΔH
f o
HCHOg = -28,29 kkalmol ΔH
f o
H
2
O
g
= -57,7979 kkalmol Perry, 2008 :
ΔH
r o
= Σ ΔH produk - Σ ΔH reaktan=
ΔH
f o
HCHO + ΔH
f o
H
2
O – ΔH
f o
CH
3
OH + ½
ΔH
f o
O
2
= -28,29-57,7979 - -48,08 + 0 = -86,0879 kkalmol + 48,98 kkalmol
= -38,0079 kkalmol Ternyata
ΔH reaksi menunjukkan harga negatif maka reaksi bersifat eksotermis.
Apabila ditinjau dari energi Gibbs ΔG
r
pada suhu 25
o
C diketahui data sebagai berikut:
ΔG
f o
CH
3
OHg = -38,62 kkalmol
ΔG
f o
O
2
g = 0
kkalmol ΔG
f o
HCHOg = -26,88 kkalmol
ΔG
f o
H
2
O
g
= -54,6351 kkalmol
Perry, 2008 ΔG
r o
= Σ ΔG produk - Σ ΔG reaktan=
ΔG
f o
HCHO + ΔG
f o
H
2
O – ΔG
f o
CH
3
OH + ½ ΔG
f o
O
2
= -26,88 - 56,6351 - -38,62+ 0 = -81,5151 kkalmol + 38,62 kkalmol
= -42,8951 kkalmol = -42895,1 kalmol
ΔG
r o
= - RT ln KK
298
= exp - ΔGRT
= exp 42895,1 1,987 x 298 = 2,893 x 10
31
Harga K pada suhu operasi 240ºC dapat dihitung sebagai berikut :
ΔG
r o
= - RT ln K
298
ln K
operasi
K
298
= -
∆G R
x T-
�
�
T x �
�
ln K
operasi
2,893 x 10
31
= 42895,1
1,987 x
513-298 513 x 298
= 4,435 x 10
44
Ternyata diperoleh harga K , hal ini menunjukkan bahwa reaksi yang berlangsung
adalah irreversibel.
3.2. Tinjauan Kinetika
Bila ditinjau dari segi kinetika persamaan pendekatan kecepatan reaksi pembentukan
formaldehida dari oksidasi metanol dan udara adalah sebagai berikut:
�
1
= �
�1
. �
�
. �
1 + ��
1
. �
�
. � + ��
2
. �
�
. �
. 3600 Dengan :
k = 5,37227.10
2
. exp -7055,14T ��
1
= 567,606 exp
-1125,96 T
��
2
= 8,36863 . 10
-5
exp 7124,14
T Subekti,1995
Dimana : r
1
= kecepatan reaksi kmolkg.kat.jam k
p1
= konstanta kinetika reaksi kmolkg kat.det.atm
T = suhu reaksi K P = tekanan atm
Y
m
= fraksi mol metanol αp
1
= konstanta kmolkmol CH
3
OH.atm αp
2
= konstanta kmolkmol CH
3
OH.atm
3.3. Spesifikasi Alat Utama Proses
