NASKAH PUBLIKASI Prarancangan Pabrik Formaldehida Dari Metanol Dan Udara Dengan Proses Silver Kapasitas 26.000 Ton Per Tahun.

NASKAH PUBLIKASI

PERANCANGAN PABRIK
FORMALDEHID DARI METANOL DAN UDARA
DENGAN PROSES SILVER
KAPASITAS 26.000 TON PER TAHUN

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh
Gelar Kesarjanaan Strata 1 Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta

Oleh :
Intan Kurnia Dewi
D 500 100 044

Dosen Pembimbing
1. Ir. H. Haryanto, AR., MS.
2. Ir. Herry Purnama, M.T., Ph.D.

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMMADIYAH SURAKARTA

SURAKARTA
2014

i

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
FAKULTAS TEKNIK
Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura Telp. (0271) 717417 Fax. 715448
Surakarta 57102
Website: http://www.ums.ac.id
Email: ums@ums.ac.id

Surat Persetujuan Artikel Publikasi Ilmiah
Yang bertanda tangan di bawah ini pembimbing skripsi/ tugas akhir :
Pembimbing I
:Ir. H. Haryanto AR., M.S.
NIP

: 196307051990031002

Pembimbing II

:Ir.

NIK

: 664

Herry Purnama, M.T.,Ph.D.

Telah membaca dan mencermati naskah artikel publikasi ilmiah, yang merupakan
ringkasan skripsi/ tugas akhir dari mahasiswa :
Nama
: Intan Kurnia Dewi
NIM
: D 500 100 044
Program Studi : TEKNIK KIMIA
Judul Skripsi PRARANCANGAN PABRIK FORMALDEHIDA

DARI METANOL DAN UDARA DENGAN PROSES

SILVER KAPASITAS 26.000 TON PER TAHUN
Naskah artikel tersebut, layak dan dapat disetujui untuk dipublikasikan.
Demikian persetujuan ini dibuat, semoga dapat dipergunakan seperlunya.
Surakarta, 10 Desember 2014
Pembimbing I
Pembimbing II

Ir. H. Haryanto AR., M.S.
NIP. 196307051990031002

Ir. Herry Purnama, M.T.,Ph.D.
NIK.664

ii

SURAT PERNYATAAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH

Bismillahirrahmanirohim
Yang bertanda tangan di bawah ini :

Nama
: Intan Kurnia Dewi
NIM
: D 500 100 044
Program Studi : TEKNIK KIMIA
Judul Skripsi PRARANCANGAN PABRIK FORMALDEHIDA

DARI METANOL DAN UDARA DENGAN PROSES
SILVER KAPASITAS 26.000 TON PER TAHUN
Dengan ini menyatakan bahwa saya menyetujui untuk :
1. Memberikan hak bebas royalty kepada Perpustakaan UMS atas penulisan karya
ilmiah saya, demi pengembangan ilmu pengetahuan
2. Memberikan hak menyimpan, mengalih mediakan/mengalih formatkan,
mengelola dalam bentuk pangkalan data (database), mendistribusikannya, serta
menampilkannya dalam bentuk softcopy untuk kepentingan akademis kepada
Perpustakaan UMS, tanpa meminta ijin dari saya selama tetap mencantumkan
nama saya sebagai penulis/pencipta.
3. Bersedia dan menjamin untuk menanggung secara pribadi tanpa melibatkan
pihak Perpustakaan UMS, dari semua bentuk tuntutan hokum yang timbul atas
pelanggaran hak cipta dalam karya ilmiah ini.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sesungguhnya dan semoga dapat
digunakan sebagaimana mestinya.

Surakarta, 10 Desember 2014

Intan Kurnia Dewi
D 500 100 044

iii

INTISARI
Perancangan pabrik formaldehida dari metanol dan udara dengan Proses
Silver kapasitas 26.000 ton per tahun direncanakan didirikan di Kawasan Industri
Bontang, Kalimantan Timur. Hal ini dikarenakan lokasi yang dipilih dekat dengan
produsen bahan baku metanol yaitu PT Kaltim Methanol Industri dengan
kapasitas produksi 660.000 ton per tahun. Pabrik direncanakan akan didirikan
pada tahun 2018 beroperasi secara kontinyu selama 330 hari per tahun dengan
jumlah karyawan sebesar 110 orang. Pabrik formaldehida memiliki nilai yang
menjanjikan dalam prospek perkembangan industri kimia. Formaldehida banyak
digunakan dalam industri kimia sebagai bahan pengawet, bahan setengah jadi,

melamin formaldehida, urea formaldehida, dah fenol formaldehida.
Tiga tahap proses pembuatan formaldehida dari metanol dan udara dimulai
dari tahap pertama yaitu tahap penguapan dan pemanasan bahan baku, tahap
kedua reaksi, dan tahap ketiga pelarutan. Pada pembentukan formaldehida dibantu
dengan katalis silver terjadi pada fasa gas menggunakan reaktor Fixed Bed
Multitube, pada suhu 750oC dan tekanan 1,01 atm. Reaksi yang terjadi dalam
reaktor berupa reaksi eksotermis, non-isothermal dan non-adiabatis. Pendingin
reaktor yang digunakan yaitu Molten Salt. Setelah terbentuk formaldehida
selanjutnya didinginkan hingga titik Dew Point sebagai kondisi pelarutan didalam
Absorber. Utilitas adalah salah satu faktor yang menunjang kelancaran suatu
proses produksi didalam pabrik. Total kebutuhan air = 8.114,6998 kg/jam,
kebutuhan steam yang disuplai dari boiler sebesar = 1.361,7456 kg/jam, total
kebutuhan listrik = 298,52 kW, total kebutuhan bahan bakar = 0,3253 m3/jam,
unit penyediaan udara tekan kapasitas udara tekan = 50 m3/jam.
Pabrik formaldehida memerlukan modal tetap sebesar Rp 99.919.522.428
dan modal kerja sebesar Rp 32.991.152.317 dari analisa ekonomi terhadap pabrik
formaldehida dengan kapasitas 26.000 ton per tahun menunjukkan keuntungan
sebelum pajak Rp 25.372.163.508 per tahun dan keuntungan setelah pajak
sebesar Rp 19.029.122.631 per tahun. Precent return on investment (ROI)
sebelum pajak sebesar 25,39% dan setelah pajak sebesar 19,04 %. Pay out time

(POT) sebelum pajak 2,83 tahun dan setelah pajak 3,44 tahun. Break event point
(BEP) sebesar 43,58 % dan Shut down point (SDP) sebesar 22,79%. Discounted
cash flow (DCF) sebesar 25,79%. Dari data kelayakan diatas disimpulkan, bahwa
pabrik formaldehida menguntungkan dan layak untuk didirikan.
Kata kunci : Formaldehida, Proses Silver, fixed bed multitube.

iv

Formaldehida

A. PENDAHULUAN

merupakan

senyawa kimia dari gugus aldehida
1.

yang

Latar Belakang

Negara Indonesia merupakan

paling

sederhana

tetapi

mempunyai nilai paling strategis

salah satu negara berkembang.

dalam

Pada era globalisasi sekarang ini,

industri, karena banyak industri

sektor industri dipilih sebagai jalur

yang menggunakan formaldehida

alternatif yang berperan sebagai

sebagai bahan bakunya. Bahan

pertumbuhan

baku

ekonomi.

Salah

perkembangan

pembuatan

dunia

formaldehida

satunya adalah industri kimia,

adalah metanol dan udara. Metanol

diharapkan

diperoleh

dapat

memberikan

dari

PT.

Kaltim

konstribusi yang lebih besar pada

Methanol Industri yang berlokasi

pertumbuhan

di Pulau Bunyu Kalimantan Timur.

ekonomi

negara

indonesia.

Dengan sangat mempertimbangkan

Indonesia sangat mengalami

adanya bahan baku metanol yang

ketergantungan dalam impor dari

dapat mencukupi maka sangat

luar negeri yang semakin besar

memungkinkan untuk mendirikan

dibandingkan dengan ekspornya,

pabrik formaldehida di Indonesia.

sehingga

untuk

ketergantungan
maka

menanggulangi
terhadap
suatu

2.

Penentuan Kapasitas Pabrik

usaha.

Dalam menentukan kapasitas

Salah satu usaha yaitu dengan

suatu rancangan pabrik merupakan

mendirikan suatu pabrik untuk

faktor yang sangat berpengaruh

memenuhi

terhadap perhitungan teknis dan

negeri.

diperlukan

impor

kebutuhan
Dengan

dalam

didirikannya

ekonomi.

Pabrik

formaldehida

pabrik maka akan menghemat

dengan

devisa

didirikan dengan kapasitas 26.000

peluang

negara
kerja

dan

membuka

yang

dpat

ton

per

proses

tahun

silver

akan

berdasarkan

mengurangi angka pengangguran

pertimbangan sebagai berikut :

serta kemiskinan.

a.

Kebutuhan
formaldehida

1

dari

impor

mengalami

kenaikan dan penurunan, akan
tetapi

Indonesia

mengimpor

tiap

Tabel 2. Daftar Pabrik Formaldehida di

masih

Indonesia

tahunnya

No

Nama produsen

Kapasitas
(ton/tahun)
24.540

dalam jumlah yang cukup

1

tinggi sekitar 3-400 ton per

2

tahun. Hal ini menjadi peluang

3

PT. Arjuna Utama Kimia
PT. Batu Penggal Chemical
Industry
PT. Duta Pertiwi Nusantara

untuk

pabrik

4

PT. Benua Multi Lestari

68.000

formaldehida dengan mengacu

5

28.000

pada kapasitas pabrik yang

6

telah

7

PT. Dyno Mugi Indonesia
PT. Gelora Citra Kimia
Abadi
PT. Korindo Abadi

8

PT. Cakram Utama Jaya

10.492

PT. Dover Chemical
PT. Intan Wijaya Chemical
10
Industry
11 PT. Kayu Lapis Indonesia

50.000

mendirikan

berdiri

di

Indonesia

sehinngga dapat menghemat
devisa

negara

dan

50.000

48.000
15.000

9

dapat

memberikan suatu pemasukan
negara melalui pajak. Dapat

61.500
40.000

12 PT. Korindo Ariatima sari
PT. Kurnia Kapuas Utama
13
Glues Industries
14 PT. Lakosta Indah

dilihat dari tabel 1. impor
formaldehida dan tabel 2.
Daftar pabrik formaldehida di
Indonesia.
Tabel 1. Data Impor Formaldehida
Tahun
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012

28.000

Kapasitas (ton/tahun)
5.001,96
10.007,60
10.068,30
6.399,17
3.132,09
4.175,26
3.571,61
19,075
3,444
318,051
78,051
445,077
229,231
83,26

15.000
38.000
30.000

15 PT. Nusa Prima Pratama
PT. Polmolite Adhesive
16
Industry
17 PT. Sabak Indah

28.000

45.000

18 PT. Superin

28.000

19 PT. Susel Prima Permai

38.000

20 PT. Uforin Projen Adhesive

30.000

21 PT. Wiranusa Trisatrya

90.000

36.000

Total Kapasitas ( ton / tahun )

b.

Ketersediaan
utama

801.532

bahan

baku

formaldehida adalah

metanol. Kebutuhan metanol
dapat dipenuhi oleh PT Kaltim
Methanol Industri dan dari
Perusahaan

2

Nasional

Pertamina

Pulau

katalis

Bunyu,

berfungsi

untuk

mempercepat suatu reaksi.

Kalimantan Timur.
2.

Tinjauan Termodinamika
Tabel 3. Data Panas Pembentukan

B. DESKRIPSI PROSES

1.

silver

Komponen

f oj/mol

CH2O

-115,9

CH3OH

-201,17

H2O

-241,8

dengan

H2

0

menggunakan katalis silver yaitu

O2

0

Dasar Reaksi
Konsep dasar dalam proses
pembuatan
metanol

formaldehida
dan

udara

dari

Reaksi 1

berdasarkan pada reaksi oksidasi.

CH3OH(g) + 1/2O2(g)  CH2O(g) +

Reaksinya sebagai berikut :

CH3OH(g) + 1/2O2(g)  CH2OH(g)

H2O(g)........................................(3)

Hro

+H2O(g).............................(1)


CH3OH(g)

CH2O(g)

:

=

Hfo

produk

-

Hfo

reaktan........................................(4)

+

Hro = (Hfo CH2O + Hfo H2O) –

H2(g).................................................(2)

(Hfo CH3OH + (1/2 Hfo O2

Reaksi dapat dilakukan dalam

Hro = (-115,9 + (-241,8) – (-201,17

reaktor fixed bed multitube yang

+ 0)

direaksikan pada suhu 300-7500C

Hro = -156530 Kj/kmol.

dan tekanan atmosferis dengan
perbandingan mol antara metanol

Reaksi 2

dan udara sebesar 1:0,4. Suhu

CH3OH(g)

reaktor

H2(g).............................................(5)

dipilih

dengan

:



+

pertimbangan bahwa pada suhu

Hro

tersebut dihasilkan konversi yang

reaktan..........................................(6)

optimal. Reaksi bersifat eksotermis

(Hfo CH3OH)

reaktor

pendingin

digunakan

reaktor.

Proses

produk

-

Hfo

Hro = (Hfo CH2O + Hfo H2) –

sehingga untuk mempertahankan
suhu

=

Hfo

CH2O(g)

Hro = (-115,9 + (0) – (-201,17)

suatu

Hro = +85,27 Kj/kmol.

ini

Pada reaksi 1

menggunakan katalis silver dimana

terjadi reaksi

eksotermis dan reaksi 2 terjjadi

3

reaksi

3.

endotermis.

Secara

yaitu udara dialirkan dengan

keseluruhan

reaksi

yang

menggunakan blower (G-115),

berlangsung

adalah

reaksi

dengan tekanan 1.01 atm pada

eksotermis.

suhu 35oC. Kemudian udara

Langkah-langkah Proses

dicampurkan

a. Tahap

penguapan

dan

Pada tahap penguapan dan
bahan

uap

metanol dalam mixing valve.

pemanasan bahan baku

pemanasan

dengan

baku,

Selanjutnya

masuk ke heat

exchanger

(E-114)

untuk

dilakukan pemanasan hingga
112oC.

metanol dalam kondisi cair

mencapai

disimpan

Campuran gas metanol dan

penyimpan

pada

tangki

metanol

(F-110)

udara

suhu

suhunya

diperbesar
750oC

pada suhu 35oC, tekanan 1 atm

hingga

dengan

pompa

(L-116A)

menggunakan furnace (Q-210).

dialirkan

menuju

ke

exchanger

(E-111)

mencapai

b. Tahap reaksi

heat

Pada

untuk

tahap

raksi

yaitu

didihkan. Selanjutnya masuk ke

pembentukan produk di reaktor

vaporizer

terjadi pada fase gas-gas dan

(V-112)

untuk

diuapkan hingga titik embunnya

masuk

yaitu 65,47oC pada tekanan

multitube pada suhu 750oC,

1,01 atm. Produk keluar dari

tekanan 1,01 atm. Reaksi yang

vaporizer

kemudian

akan

terjadi dalam reaktor bersifat

dipisahkan

antara

dan

eksotermis, non isotermal, non

menggunakan

adiabatik dengan menggunkan

separator (H-113), dimana hasil

media pendingin Molten Salt.

atas

Setelah

cairan dengan

separator

metanol

dan

gas

berupa
juga

gas

reaktor

proses

fixed

bed

pembentukan

sebagai

reaksi produk terjadi, kemudian

umpan yang akan dimasukkan

produk dikeluarkan dari reaktor

kedalam reaktor.

(R) pada suhu 335,66oC.

Perlakuan awal untuk udara
yang digunakan dalam proses

4

c. Tahap pelarutan produk
Dalam

proses

C.

SPESIFIKASI ALAT PROSES

pelarutan

produk, produk reaktor yang

1.

REAKTOR

tercampur antara formaldehida,

Kode

:R

metanol, dan air dimanfaatkan

Fungsi

:Tempat berlangsungnya

untuk membuat steam jenuh

reaksi oksidasi antara metanol dan

dengan

udara membentuk formaldehida.

menggunakan

waste

heat boiler (E-211), sehingga

Tipe

suhu produk akan turun dari

Kondisi Operasi :

335,66oC

Suhu

120oC.

menjadi

: Fixed bed multitube
: 300-750oC

Selanjutnya suhu pada produk

Tekanan : 1,01 atm

reaktor diturunkan dari 120oC

Spesifikasi :

menjadi suhu embun 56,34oC

Jumlah

dengan menggunakan cooler

Katalisator: Silver

(E-212A) agar suhunya sesuai

Pendingin : Molen Salt

dengan operasi pada absorber

Tinggi reaktor : 3,99 m

(D-310).

Harga

Kemudian

produk

: 1 buah

: $33.500,00

Tube :

yang

keluar dari reaktor dialirkan

Panjang : 2,75 m

menggunakan absorber (D-310)

Jumlah : 3340

pada suhu operari 56,34oC dan

Jumlah pass : 1

tekanan 1,0078 atm dengan

Material : Steel SA-240 Grade

media penyerap air. Hasil atas

C, type 347, (18 Cr-8 Ni-Cb)
a. Shell :

absorber berupa gas O2, N2, H2,
H2O dan CH2O. Produk bawah

Tebal : 0,875 in = 0,0222 m

absorber berupa cairan produk

Jumlah pass : 1

yang

Material : Steel SA-240 Grade

diinginkan.

formaldehida
dialirkan

Produk

C, type 347, (18 Cr-8 Ni-Cb)

kemudian

b. Head :

menuju ke tangki

penyimpanan

Bentuk : Torisperical dishead

produk

head

formaldehida (F-410).

5

Tinggi : 24,56 in = 0,6237 m

D.

Salah satu faktor yang dapat

Tebal : 1,625 in = 0,0413 m

menunjang

2. ABSORBER
Kode

b.

c.

kelancaran

suatu

proses produksi didalam suatu

: D-310

Fungsi : menyerap produk

pabrik yaitu penyediaan utilitas.

formaldehida

Untuk memenuhi kebutuhan air

dengan

cara

menggunakan penyerap air

suatu

Tipe

menggunakan

: Packing

pabrik,

umumnya

air

sumur,

air

sungai, dan air laut sebagai

Kondisi Operasi :

a.

UTILITAS

Suhu

: 56,34oC

sumbernya. Dalam perancangan

Tekanan

: 1 atm

pabrik

formaldehida

Spesifikasi :

menggunakan air yang berasal

Jumlah

dari air sungai yang berada di

: 1 buah

Packing :

Kawasan

Industri

Jenis :Rasching ring ceramic

Dalam

Tinggi : 5,38 m

utilitas yang diperlukan meliputi :

Head :

1. Unit

pabrik

Bontang.

formaldehida

penyediaan

dan

Bentuk : Torisperical

pengolahan air

Tebal : 0,19 in = 0,0048 m

Total

Tinggi : 10,34 in = 0,2627 m

8.114,6998 kg/jam

Material : Carbon Steel SA-

2. Unit penyediaan steam

kebutuhan

129 Grade C

Kebutuhan

Diameter menara :

dari

Diameter : 54 in = 1,3716 m

1.361,7456 kg/jam

Tebal : 0,19 in = 0,0048 m

steam

boiler

air

=

disuplai

sebesar

=

3. Unit penyediaan listrik

Tinggi : 6,32 m

Total kebutuhan listrik =

Material : Carbon Steel SA-

298,52 kW

129 Grade C

4. Unit penyediaan bahan bakar

Harga : $ 114.800,00

Total kebutuhan bahan bakar
= 0,3253 m3/jam

6

5. Unit penyediaan udara tekan

akan

didirikan

dapat

Kapasitas udara tekan = 50

menguntungkan atau tidak dan

m3/jam

layak untuk didirikan.
Analisa ekonomi dari pabrik

E.

MANAJEMEN

formaldehida

PERUSAHAAN

pabrik memerlukan modal tetap

Bentuk

perusahaan

yang

sebagai

berikut

sebesar Rp 99.919.522.428 dan

direncanakan pada perancangan

modal

pabrik formaldehida ini adalah

32.991.152.317

perseroan terbatas (PT), UMR

ekonomi

Bontang 2014 yaitu Rp 1.980.000

mengalami keuntungan sebelum

dengan demikian kenaikan UMK

pajak sebesar Rp 25.372.163.508

per tahun Rp 75.000 maka UMR

per tahun dan keuntungan setelah

Bontang

pajak sebesar Rp 19.029.122.631

tahun

2018

Rp

2.505.000

kerja

sebesar
dari

pabrik

Rp
analisa

formaldehida

per tahun. Precent return on
investment (ROI) sebelum pajak

F.

25,39%

ANALISIS EKONOMI

dan

setelah

pajak

Dalam prarancangan pabrik

19,04%. Pay out time (POT)

formaldehida diperlukan analisa

sebelum pajak 2,83 tahun dan

ekonomi

setelah pajak 3,44 tahun. Break

karena

untuk

mrndapatkan perkiraan tentang

event

kelayakan

43,58% dan Shut down point

investasi,

besarnya

point

(BEP)

sebesar

laba yang diperoleh, lamanya

(SDP)

modal

Discounted cash flow (DCF)

investasi

dapat

sebesar

22,79%

.

dikembalikan dan juga terjadinya

sebesar

titik

kelayakan diatas disimpulkan,

impas

atau

suatu

titik

25,79%.

Dari

data

dimana total biaya produksi sama

bahwa

dengan

keuntungan

menguntungkan dan pabrik layak

diperoleh.

Selain

ekonomi

itu

dimaksudkan

yang
analisa

pabrik

untuk didirikan.

untuk

mengetahui apakah pabrik yang

7

formaldehida

DAFTAR PUSTAKA

Badan Pusat Statistik, 2013, Statistik
Perdagangan

Luar

Negeri

Indonesia,

Export-Import,

Jakarta diakses tanggal 20
Kelayakan

Agustus 2013, jam 13.00 WIB

Ekonomi Pabrik Formaldehida dari

Widiyanti,Arin., 2006, Formaldehyde

Gambar

1.

Analisa

Metanol dan Udara dengan Proses

and

Adhesive

Silver.

http://news.detik.com//

Resin,

read/2006/01/03/160825/5115
54/10/, diterbitkan tanggal 3
januari 2006, diakses tanggal
20 Agustus 2013, jam 13.00
WIB.
Kirk, R.E. and Othmer, V.R., 1998,
Flow

Formaldehyde, vol.11, 4th ed.,

Terhadap Waktu Pabrik Formaldehida

John Wiley & Sons Inc., New

dari Metanol dan Udara dengan Proses

York.

Grafik

2.

Komulatif

Cash

Peter, M.S., Timmerhaus, K.D. and

Silver.

West,

R.E.,

2003,

Plant

Design and Economics for
Chemical Engineers, 5th ed.,
Mc-Graw Hill, New York.

8