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
1. Reaktor R-01
Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi oksidasi antara metanol sebesar 1575,69
kgjam dan udara sebesar 14966,36 kgjam membentuk formaldehida sebanyak
16542,02 kgjam Tipe : Fixed bed multitube reaktor
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 283 Grade C
Suhu : 240ºC Tekanan : 1,2 atm
Waktu tinggal : 0,615 detik Non adiabatis dan non isothermal
Spesifikasi :
a. Tube
: Panjang tube
: 4 cm ID
T
: 1,01 in = 0,256 m OD
T
: 1,25 in = 0,031 m At
: 0,8 in
2
= 0,00052 m
2
Jumlah tube : 3008
Susunan :Triangular dengan pitch
1,5625 in Jumlah pass : 1
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 283 Grade C
b. Shell
: ID
S
: 101,593 in = 2,580 m Tebal shell
: 0,25 in = 0,006 m Baffle space : 0,516 m
Jumlah pass : 1 Bahan konstruksi: Carbon Steel SA 283
Grade C c.
Head :
Bentuk :Torisperical dished head
Tinggi : 19,395 in = 0,493 m
Tebal : 0,25 in = 0,006 m
d. Reaktor
: Tinggi
: 19,393 in = 5,985 m Pressure drop : 0,172 atm
Jumlah : 1
2. Absorber AB-01
Fungsi : Menyerap gas formaldehida
CH
2
O sebanyak 16542,02 kgjam dengan absorben larutan urea
Tipe : Packed tower
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 283 Grade C
Kondisi operasi : Suhu : 75,89 Tekanan : 1 atm
Non adiabatis dan non isothermal Spesifikasi
: Packing
: Raschig ring Ukuran
: 0,038 m 1 ½ in Bahan
: Keramik Tinggi tumpukan: 5,989 m
Head :
Bentuk : Flanged and standart
dished head Tebal
: 0,005 m 316 in Tinggi
: 0,392 m Dimensi menara :
Diameter : 2 m
Tebal shell : 0,005 m 316 in
Tinggi : 7,775 m
Jumlah : 1 buah
3. Blower BL-01
Fungsi : Mengalirkan udara
sebanyak 14966,36 kgjam sebelum masuk ke HE-02
Tipe : Sentrifugal
Bahan konstruksi : Carbon steel Kondisi operasi :
Suhu masuk : 30ºC
Suhu keluar : 39,54ºC
Tekanan masuk : 1 atm Tekanan keluar : 1,5 atm
Kapasitas : 3,96 m
3
s Tenaga Blower : 1 HP
Tenaga motor : 1 HP
Jumlah : 1 buah
4. Filter FL-01
Fungsi : Menyaring debu dan
kotoran yang terdapat dalam udara umpan sebesar 14966,36 kgjam
Tipe : Dry filter
Bahan konstruksi : Carbon steel Kondisi operasi : Suhu : 30ºC
Tekanan : 1 atm Face area
: 0,377 m
3
s
Kapasitas : 2,359 m
3
s Ukuran
: 0,5 x 0,5 m Jumlah
: 1 buah
5. Heat Exchanger HE-01
Fungsi : Memanaskan metanol sebesar
1575,69 kgjam dari suhu 30ºC menjadi 80ºC sebelum masuk reaktor
Tipe : Double pipe heat exchanger
Bahan konstruksi: Anulus
: Carbon steel Tube
: Stainless steel Spesifikasi Tube:
Fluida panas : Gas buang dari incenerator OD
: 0,05 m ID
: 0,04 m Nominal size : 0,038 m 1 ½ in
No. Schedule : 40 Jumlah hairpins : 5
Panjang hairpins: 6,096 m Pressure drop : 4,08 psi
Spesifikasi Anulus: Fluida
: metanol OD
: 0,07 m ID
: 0,06 m Nominal size : 0,063 m 2 ½ in
No. Schedule : 40 Pressure drop : 1,52 psi
Rd : 0,0035
Jumlah : 1
6. Mixing Tank M-01
Fungsi : Tempat mencampur urea
sebesar 840,60 kgjam dengan air sebesar 1961,39 kgjam sebelum digunakan sebagai
penyerap formaldehida di absorber Tipe
: Silinder tegak yang dilengkapi jaket pemanas
Bahan konstruksi : Stainless steel Suhu
: 30ºC Tekanan
: 1 atm Shell
: Diameter
: 1,208 m Tinggi
: 1,208 m Volume
: 1,383 m
3
Tebal : 0,005 m 316 in
Head :
Tinggi : 0,261 m
Tebal : 0,005 m 316 in
Pengaduk :
Jenis : Turbin dengan 6 blade
disk standar Diameter
: 0,403 m Tinggi
: 0,081 m Lebar
: 0,1 m Lebar baffle : 0,034 m
Jumlah impeler : 1 buah Daya motor
: 3 HP Tinggi mixer
: 1,731 m Jumlah
: 1 buah
7. Incenerator I-01
Fungsi : Membakar gas
formaldehida sebesar 15556,11 kgjam yang tidak terjerap di menara absorber
Bahan konstruksi : Carbon steel Tipe
: Box Overall thermal eficiency: 75
Excess air : 25
Heat duty : 862269,839 Kjjam
Spesifikasi
Shell : Tinggi
: 3,048 m Lebar
: 1,524 m Panjang
: 3,048 m Tube :
ID : 0,078 m
OD : 0,089 m
Nominal pipe size: 0,076 m 3 in Jumlah
: 39 buah
3.4. Langkah Operasi