PABRIK UREA FORMALDEHYDE CONCENTRATE DARI METANOL DENGAN OKSIDASI MENGGUNAKAN KATALIS SILVER.

PABRIK UREA FORMALDEHYDE CONCENTRATE

DARI METANOL DENGAN OKSIDASI

MENGGUNAKAN KATALIS SILVER

PRA RENCANA PABRIK

Oleh :

MOH.ISKAK

NPM : 0631010045

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL "VETERAN"

JAWA TIMUR

LEMBAR PENGESAHAN

PRA RENCANA PABRIK

PABRIK UREA FORMALDEHYDE

CONCENTRATE DARI METANOL DENGAN

OKSIDASI MENGGUNAKAN KATALIS

SILVER

Oleh :

MOH.ISKAK NPM : 0631010045

Surabaya, 8 Oktober 2010

Telah disetujui untuk mengikuti Ujian Lisan periode I tahun 2010/2011 Pembimbing

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” JAWA TIMUR FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

LEMBAR PERSETUJUAN

NAMA : MOH. ISKAK

NPM / JURUSAN : 0631010045 / TEKNIK KIMIA

Telah menyelesaikan tugas akhir dan disetujui untuk mengikuti Ujian Negara Lisan Gelombang V Tahun Akademik 2009 – 2010

1. PRA RENCANA

Judul : PABRIK UREA FORMALDEHYDE CONCENTRATE

(UFC) DARI METANOL DENGAN OKSIDASI MENGGUNAKAN KATALIS SILVER

2. SKRIPSI

Judul : PEMBUATAN PUPUK CAIR DARI DAUN DAN BUAH

KERSEN DENGAN PROSES EKSTRAKSI DAN

FERMENTASI

3. LKN

Judul : UNIT AIR SEPARATION PLANT

PT. SAMATOR GAS INDUSTRI GRESIK

Surabaya, Mei 2010

Dosen Pembimbing Dosen Pembimbing Dosen Pembimbing Pra Rencana Skripsi LKN

Kata Pengantar

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate i

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Tuhan YME atas karunia dan rahmat-Nya, sehingga kami dapat menyelesaikan dengan baik pra rencana pabrik ini yang berjudul Pabrik urea formaldehyde foncentrate dari metanol dengan oksidasi menggunakan katalis silver.

Pra rencana ini disusun untuk memenuhi tugas yang diberikan kepada mahasiswa jurusan Teknik Kimia Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur, sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana Teknik Kimia.

Sebagai dasar penyusunan pra rencana pabrik ini adalah teori yang diperoleh selama kuliah, data-data dari majalah maupun literatur yang ada. Selanjutnya, dengan tersusunnya pra rencana pabrik ini, kami menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Ir. Sutiyono, MT, selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.

2. Ir. Retno Dewati, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.

3. Prof.Dr.Ir.Soemargono,SU, selaku dosen pembimbing.

4. Bapak dan Ibu Dosen Teknik Kimia, FTI, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.

5. Serta semua pihak yang banyak membantu terselesaikannya Tugas Akhir Pra Rencana.

Kata Pengantar

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate ii

Kami menyadari bahwa masih banyak terdapat kekurangan dalam penyusunan pra rencana pabrik ini, oleh karena itu segala saran dan kritik yang bersifat membangun dan bermanfaat bagi kesempurnaan laporan ini akan kami terima dengan senang hati.

Akhir kata, semoga pra rencana pabrik ini dapat memberi manfaat bagi kita semua.

Surabaya, Oktober 2010

Daftar Isi i

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate iv

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i DAFTAR ISI ... iii INTISARI ... iv I PENDAHULUAN ... I – 1 II URAIAN DAN PEMILIHAN PROSES ... II – 1 III NERACA MASSA ... III – 1 IV NERACA PANAS ... IV – 1 V SPESIFIKASI PERALATAN ... V – 1 VI PERENCANAAN ALAT UTAMA ... VI – 1 VII INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ... VII – 1 VIII UTILITAS ... VIII – 1 IX LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ... IX – 1 X ORGANISASI PERUSAHAAN ... X – 1 XI ANALISA EKONOMI ... XI – 1 XII DISKUSI DAN KESIMPULAN ... XII – 1 DAFTAR PUSTAKA

APPENDIX :

A. PERHITUNGAN NERACA MASSA ... A – 1 B. PERHITUNGAN NERCA PANAS ... B – 1 C. PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN ... C – 1 D. PERHITUNGAN ANALISA EKONOMI ... D – 1

Intisari

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate v

INTISARI

Tujuan pra rencana pabrik ini adalah untuk memenuhi kebutuhan asetic acid dalam negeri yang selama ini sebagian masih mengimpor dari beberapa negara.

Acetic acid diproduksi dengan cara mereaksikan Butana dan Oksigen dalam multitube reactor pada suhu 170 oC dan tekanan 45 atm, produk luar reactor yang berupa fase gas kemudian didinginkan menjadi fase liquid, liquida yang terbentuk kemudian diseparasi dengan menggunakan kolom distilasi dengan didasarkan perbedaan titik didih. Hasil produk berupa acetic acid liqui dan hasil samping berupa aceton, asam formiat dan methanol.

Pabrik ini direncanakan bekerja secara kontinue dengan waktu produksi 330 hari/tahun. Perencanaan pabrik ini ditetapkan sebagai berikut :

1. Kapasitas produksi : 50.000 ton/tahun 2. Bentuk organisasi : perseroan terbatas 3. Sistem organisasi : staf dan garis

4. Lokasi pabrik : Bontang, Kalimantan Timur 5. Produk

a. Produk Utama

− Acetic Acid : 6367,8158 kg/jam b. Produk Samping

− Larutan Formiat : 1110,8686 kg/jam

− Methanol : 63,73156 kg/jam

Intisari

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate vi

6. Bahan Baku

a. Butana : 3410,7974 kg/jam

7. Kebutuhan Utilitas

a. Listrik : 1331 Kwh

b. Air : 123020,3595 ft3/hari

c. Bahan Bakar : 55209,556 liter/hari 8. Analisa Ekonomi

a. Permodalan

− Modal Tetap (FCI) : Rp 123.918.423.187

− Modal Kerja (WCI) : Rp 69.741.937.716

− Modal Total (TCI) : Rp 193.660.360.903 b. Penerimaan dan Pengeluaran

− Hasil Penjualan : Rp 340.385.718.008

− Biaya Produksi Total : Rp 278.967.750.864

− Laba setelah Pajak : Rp 42.992.557.001 c. Rentabilitas Perusahaan

− Masa Konstruksi : 2 tahun

− Investasi Akhir Konstruksi : Rp 244.399.375.460

− Umur Pabrik : 10 tahun

− Bunga : 12 %

− Inflasi : 10 %

− Laju Pengembalian Modal : 19,5901 %

− Waktu Pengembalian Modal : 4 tahun 6 bulan

Intisari

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate vii

Dari uraian di atas, dipandang dari segi teknis maupun ekonomis dapat dinyatakan bahwa Pra Rencana Pabrik Acetic Acid dari Butana dengan Proses Oksidasi layak untuk didirikan.

v

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1. Data Impor Urea Formaldehyde Concentrate I-7 Tabel VIII.2.1. Jumlah steam yang dibutuhkan VIII-3

Tabel VIII.2.2. Jumlah air proses VIII-8

Tabel VIII.2.3. Jumlah air umpan boiler VIII-9

Tabel VIII.2.4. Jumlah air pendingin VIII-9

Tabel VIII.3.1. Kebutuhan listrik untuk alat proses dan utilitas VIII-52 Tabel IX.3.1. Rencana pembagian areal tanah IX-8 Tabel X.1. Jadwal keja masing – masing regu X-10 Tabel XI.1. Biaya total produksi untuk kapasitas 60%,80% dan 100%. XI-7 Tabel XI.2. Modal pinjaman selama masa kontruksi XI-8 Tabel XI.3. Modal sendiri selama masa kontruksi XI-8

Tabel XI.4. Cash flow XI-9

Tabel XI.5. Discounted cash flow untuk nilai i XI-9

Tabel XI.6. Rate on equity XI-10

Tabel XI.7. Perhitungan waktu pengembalian modal XI-12 Tabel XI.8. Tabel data untuk grafik BEP XI-14

vi

DAFTAR GAMBAR

Gambar II.1. Flowsheet Formaldehyde Plant dengan katalis perak II-2 Gambar II.2. Flowsheet Formaldehyde Plant dengan oksida logam II-3

Gambar II.3. Flowsheet pengembangan II-6

Gambar IX.3.1. Lay out daerah proses IX-7

Gambar IX.3.2. Lay out Pabrik IX-8

vii

DAFTAR ISI

Lembar Pengesahan

Kata Pengantar ………... Intisari ………. Daftar Tabel ……… Daftar Gambar ………

I iii v vi

Daftar Isi ……….. vii

I PENDAHULUAN ………... I-1 II PEMILIHAN DAN URAIAN PROSES ... II-1 III NERACA MASSA ... III-1 IV NERACA PANAS ... IV-1 V SPESIFIKASI ALAT ... V-1 VI PERANCANGAN ALAT UTAMA ... VI-1 VII INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ... VII-1 VIII UTILITAS ... VIII-1 IX LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ... IX-1 X SUSUNAN ORGANISASI PERUSAHAAN ... X-1 XI ANALISA EKONOMI ... XI-1 XII KESIMPULAN DAN PEMBAHASAN ... XII-1 DAFTAR PUSTAKA ...

Pendahuluan

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate

I - 1 BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Indonesia sebagai Negara berkembang yang sedang giatnya melaksanakan pembangunan terutama dari sektor industri. Salah satu industri di Indonesia yang sedang berkembang adalah industri kimia, yang akhir – akhir ini mengalami peningkatan baik secara kualitas maupun kuantitasnya, sehingga kebutuhan akan bahan baku dan bahan penunjang akan meningkat pula.

Saat ini Indonesia masih tergantung pada negara lain dalam memenuhi bahan baku maupun bahan sebagai bahan Oleh karena itu perlu adanya pembangunan dalam industri kimia.

Sektor Industri Kimia merupakan dasar bagi pengembangan industri kimia anorganik dan organik. Hal itu diperlukan bagi negara yang sedang berkembang seperti Indonesia. Berdasarkan hal tersebut dan ditinjau kedepan maka direncanakan pendirian Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate (UFC). Hal ini disebabkan oleh beberapa faktor antara lain : Pertumbuhan penduduk semakin meningkat, kebutuhan UFC seiring dengan pertumbuhan penduduk dan industri lain semakin meningkat pula seperti Industri Kayu dan Industri Pupuk. Pada Industi Kayu Urea Formaldehyde digunakan sebagai perekat untuk memproduksi

particleboard, Plywood, dan mebel. Untuk industri pupuk terutama pupuk Urea untuk meningkatkan mutu pupuk urea agar mutu prill tahan lama, tidak cacking

Pendahuluan I - 2

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate

1.2. Perkembangan Industri Kimia Indonesia

Dari tahun – ketahun perkembangan industri kimia di Indonesia mengalami peningkatan baik secara kwantitas maupun kualitas. Dengan kemajuan ini menyebabkan kebutuhan bahan baku ataupun bahan pendukung dalam memproduksi suatu bahan kimia akan mengalami kenaikan pula.

Di Indonesia UFC sampai saat ini tidak dikonsumsi pasar secara umum karena produksi ini hanya digunakan sebagai bahan perekat pada industri kayu dan bahan additive untuk anti cacking agent terhadap urea.

1.3. Manfaat Pendirian Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate

Manfaat pendirian pabrik Urea Formaldehyde Concentrate ini untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri sehingga dapat mengurangi impor Urea Formaldehyde Concentrate. Selain itu, pendirian ini dapat mendorong industri kimia menciptakan lapangan pekerjaan, mengurangi pengangguran, dan dapat menumbuhkan dan memperkuat perekonomian di Indonesia.

1.4. Spesifikasi Bahan baku dan Produk 1.4.1. Spesifikasi dan sifat – sifat bahan baku 1. Metanol

Spesifikasi Bahan Baku Metanol

- Kadar methanol : 98 % berat

- Rumus kimia : CH3OH

(http://Nexant silver catalyst.com)

Pendahuluan I - 3

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate

- Titik didih : 64,7°C

- Titik beku : -97,7°C

- Densitas : 0,79609 gr/cc

- Viscositas : 0,6405 cp pada 15°C

- Larutan jernih tak berwarna

- Dapat larut dalam air.

(Geesner G,Hawlay, ed.9, hal 667) 2. Urea

Spesifikasi Bahan Baku Urea

- Kadar Urea : 99.5 % berat

- Kandungan Nitrogen : 46% berat (minimal)

- Kandungan Air : 0,5 % berat (maksimal)

- Ukuran butiran : 1 – 3,35 mm

- Rumus kimia : NH2CNH2O

(http://Pupuk kaltim.html)

Sifat – sifat fisik dari Urea sebagai berikut :

- Titik didih : Decomposes

- Titik lebur : 132 - 135°C

- Spesifik gravity : 1,32 pada 20°C

- Bentuk fisik : Kristal berwarna puth bersifat higroskopis

- Pelarut : Air, Etanol, Chloroform, Eter (Geesner G,Hawlay,ed.9 hal 1073)

Pendahuluan I - 4

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate

Spesifikasi Bahan Baku Oksigen

Oksigen yang digunakan dalam proses oksidasi – dehidrogenasi methanol menghasilkan formaldehyde diambil dari udara bebas dimana oksigen yang terkandung yang diharapkan mendekati 21%

(http://Nexant silver catalyst.com)

Sifat – sifat fisik dari Oksigen sebagai berikut :

- Massa jenis liquid : 0,645 kg/lt

- Massa jenis gas : 1,2505 kg/m3

- Suhu liquid : -183°C

- Suhu kritis : -118,8°C

- Tekanan kritis : 49,7 atm

- Spesific heat : 0,2177 kkal/kg°C (Geesner G,Hawlay, ed.9 hal 721)

4. Ammonium hidroksida

Spesifikasi bahan pembantu Ammonium hidroksida

- Kadar : 5% berat

- Rumus kimia : NH4OH

(http://majari magazine – Urea formaldehyde.com)

Sifat – sifat fisik dari NH4OH

- Titik didih : 48°C (larutan 30%)

- Titik lebur : -72°C

Pendahuluan I - 5

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate

- pH : 13,8 (larutan 30%)

- Larutan jernih tak berwarna

(http://www.jtbaker.com/msds/englishhtml/a5916.htm) 5. Sodium carbonat monohidrat

Spesifikasi bahan pembantu Sodium carbonat monohidrat

- Kadar : 100% berat

- Rumus kimia : Na2CO3.H2O

(http://majari magazine – Urea formaldehyde.com)

Sifat – sifat fisik bahan

- Titik lebur : 851˚C

- Kelarutan : 33% dalam air

- Bentuk Kristal, berwarna putih

- pH : 11,6 (1 % larutan)

(http://avogadro.chem.iastate.edu/MSDS/Na2CO3-H2O.htm) 1.5. Produk

Spesifikasi produk

- Kadar padatan : 28 – 31% berat

- Kadar metanol : 0,2% berat (maksimum)

- Kadar asam format : nol

- Rumus kimia : (CH2OH)2NCON(CH2OH)2

Sifat – sifat fisik produk

- Titik didih : 212°F

Pendahuluan I - 6

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate

- Densitas : 1,3606 gr/cc

- pH : 8 – 9

- Specific head : 0,586 cal/g°C

(http://www.georgia – pacific resin.htm)

1.6. Kegunaan Produk

Urea formaldehyde banyak digunakan untuk berbagai tujuan seperti : 1. Bahan adhesif

2. Papan fiber berdensitas medium 3. Hardwood plywood

4. Laminasi

5. Produk furniture, panel dan lain – lain.

6. Sebagai perekat urea agar tidak mudah pecah. (http://majari magazine – Urea formaldehyde.com)

1.7. Aspek ekonomi

Kebutuhan urea formaldehyde concentrate di Indonesia khususnya, semakin meningkat dengan peningkatan pertumbuhan kapasitas pada bidang industri kimia. Kebutuhan urea formaldehyde concentrate di Indonesia dipenuhi oleh beberapa negara pengimpor. Sampai saat ini Indonesia masih membutuhkan urea formaldehyde concentrate dari negara – negara penghasil urea formaldehyde concentrate

Pendahuluan I - 7

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate

Tabel 1.1. Data Impor urea formaldehyde concentrate Tahun Jumlah (ton/tahun)

2002 63447

2003 68552

2004 70266

2005 69958

2006 72268

2007 75663

2008 78209

Sumber : Biro Pusat Statistik (BPS) Surabaya

Berdasarkan data tersebut di atas, maka produksi urea formaldehyde di Indonesia masih perlu ditingkatkan untuk memenuhi kebutuhan Indonesia akan urea formaldehyde

Dengan metode least square data - data tabel 1.1 diatas dilakukan pendekatan atau penafsiran impor pada awal tahun dimana data – data tersebut dibentuk dalam persamaan

y = a + bx keterangan :

y = impor pada tahun ke-n x = tahun ke-n

X Y X2 Y2 X.Y

2002 63447 4008004 4025521809 127020894

2003 68552 4012009 4699376704 137309656

2004 70266 4016016 4937310756 140813064

2005 69958 4020025 4894121764 140265790

2006 72268 4024036 5222663824 144969608

2007 75663 4028049 5724889569 151855641

2008 78209 4032064 6116631215 157043460

Pendahuluan I - 8

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate

= 28

= 139719234,7

= 60509,68

= 2161,06

Rata – rata y = Σx / 7 = a = 71194,06

Rata – rata x = Σx / 7 = c = 2005 y = a + b(x-c)

= 71194,06 + 2161,06 (x – 2005) = -4261730,9 + 2161,06x ...(1)

Dari persamaan 1 dipeoleh jumlah impor pada tahun 2010 sebesar y = -4261730,9 + 2161,06(2010)

= 82000 ton/th

Untuk rencana kapasitas produksi pabrik, maka digunakan 50% dari kapasitas produksi pabrik = 50% x 82000 = 41000 ton/tahun

( )

_∑

( )

∑

∑

− = − n x x x x 2 2 2

( )

_∑

( )

∑

∑

− = − n y y y y 2 2 2

( )( )

_∑

∑ ∑

∑

− − = − n y x xy y y x x

( )( )

( )

∑

∑

− − − = x x y y x x b

Pendahuluan I - 9

Uraian Proses II - 1

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate BAB II

SELEKSI DAN URAIAN PROSES

2.1.Macam Proses

Dalam pra rencana pabrik Urea Formaldehyde Concentrate ini terdiri dari 2 unit yaitu :

1. Unit Formaldehyde Plant

2. Unit Urea Formaldehyde Concentrate Plant

2.2. Unit Formaldehyde Plant

Formaldehyde pertama kali diproduksi di United States pada tahun 1901. Formaldehyde diproduksi dengan 2 metode : proses katalis perak dan proses oksida logam. Proses katalis perak merupakan proses utama dan tercatat 75 % pabrik pembuatan Formaldehyde dengan katalis perak , sedangkan proses katalis oksida logam tercatat sisanya 25%. Kedua proses tersebut menggunakan bahan baku metanol.

2.2.1. Proses Katalis Perak

Formaldehyde terbentuk dengan mereaksikan uap methanol dengan oksigen didalam katalis perak pada tekanan atmosfir dan pada temperatur 600 -650_°C terjadi 2 reaksi secara simultan.

Reaksi yang terjadi :

CH3OH + 1/2O2 HCHO + H2O ..(2-1)

Uraian Proses II - 2

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate

Gambar 2.1. Flowsheet Formaldehye Plant dengan Katalis Perak

50 – 60% Formaldehyde terbentuk dengan reaksi eksotermis.massa penggunaan katalis 2 tahun tergantung kemurnian metanol.

(kirk othmer, vol 11, ed 3 hal 237 – 239)

Produk samping berupa karbon monoksida, karbon dioksida, methyl format dan asam format.

HCHO CO + H2 …(2-3)

HCHO + 1/2O2 CHOOH …(2-4)

HCHO + O2 CO2 + H2O …(2-5)

2 HCHO HCOOCH3 …(2-6)

(http://hdl.handle.net/2123/2013) Produk yang keluar dari reaktor kemudian didinginkan dan dialirkan ke Absorber untuk memisahkan Formaldehyde dari campuran gas. Dari dasar absorber dialirkan ke kolom distilasi dimana methanol yang tidak terkonversi dipisahkan dari campuran larutan Formaldehyde. Keluar dari bottom larutan

Uraian Proses II - 3

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate

Formaldehyde dialirkan ke anion exchanger untuk menghilangkan asam format yang terkandung didalamnya.

(kirk othmer, vol 11, ed 3 hal 237 – 239)

Proses katalis perak membeikan konversi metanol 75 – 85% dengan overall plant yield 90 -92%.

(http://Nexant silver catalyst.com)

2.2.2. Proses Katalis Oksida Logam

Formaldehyde terbentuk dengan mereaksikan uap methanol dengan udara didalam katalis oksida logam pada tekanan atmosfir dan pada temperatur 300 - 400_°C. Produk samping berupa karbon monoksida, dimethyl eter dan sedikitnya karbon dioksida dan asam format.

Reaksi yang terjadi :

CH3OH + 1/2O2 HCHO + H2O …(2-7)

Uraian Proses II - 4

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate

Reaktor yang digunakan merupakan reaktor multitube. Produk keluar dari reaktor dilewatkan melaului dasar absorber. Gas buang dari absorber sebagian cukup besar 3 – 3,5 kali volume gas pada proses oksidasi metanol menggunakan katalis perak. Maka kolom absorber untuk katalis oksida logam jauh lebih besar daripada absorber dengan menggunakan katalis perak.

(kirk othmer, vol 11, ed 3 hal 237 – 239)

Proses oksidasi metanol dengan menggunakan katalis oksida logam memberikan konversi metanol 92 – 94% dengan overall plant yield 90 – 92%.

(http://Nexant silver catalyst.com)

2.3. Unit Urea Formaldehyde Concenterate

Urea formaldehyde terbentuk oleh reaksi urea dengan formaldehyde didalam reaktor berpengaduk.

Reaksi yang terjadi :

4 HCHO + NH2CNH2O (CH2OH)2NCON(CH2OH)2 …(2-8).

Konversi = 99%

Dalam pembuatan Urea formaldehyde concentrate, disamping formaldehyde dan urea sebagai bahan baku pembantu lainnya adalah

a. NH4OH 5% dimana larutan ini digunakan sebagai katalis.

b. Na2CO3H2O digunakan sebagai buffer agar kondisi reaksi dijaga tetap 8 –

9. Jika tidak dijaga tetap akan terjadi reaksi Cannizaro yaitu reaksi diproporsionasi formaldehid menjadi alkohol dan asam karboksilat.

Uraian Proses II - 5

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate (http://majari magazine – Urea formaldehyde.com) 2.4. Seleksi proses

No Parameter Katalis perak Katalis oksida logam

1 Bahan baku Metanol Metanol

2 Suhu reaksi 600 - 650˚C 300 - 400˚C

3 Jenis reaktor Fixed bed Multitube

4 Daya tahan katalis Tinggi Rendah

5 Mutu produk 55% formaldehyde

dengan < 1% metanol

55% formaldehyde dengan 1,5% metanol

Dari tabel diatas dipilih katalis perak dengan pertimbangan sebagai berikut : 1. Jenis reaktor yang digunakan untuk katalis perak yaitu fixed bed lebih

sederhana daripada reaktor multitube pada katalis oksida logam.

2. Katalis perak mempunyai daya tahan tinggi, kuat terhadap suhu yang tinggi dan massa penggunaan cukup lama yaitu 2 tahun, berbeda dengan katalis oksida logam daya tahan rendah dan mengakibatkan konversi menurun.

3. Hasil produk untuk katalis oksida logam masih mengandung metanol 1,5%, sedangkan untuk membuat urea formaldehyde kandungan metanol harus dibawah 1%.

Uraian Proses II - 6

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate 2.5. Uraian Proses

Flowsheet pengembangan

Pertama – tama bahan baku metanol dengan kadar 98% berat dari tangki penampung F-111 dipompa L-113 ke tangki umpan F-112 bersamaan dengan recycle metanol dari distilasi. Kemudian dipompa L-114 menuju vaporizer V-115 untuk diuapkan dengan suhu 70˚C. uap metanol kemudian dicampur dengan udara yang sudah dipanaskan pada suhu yang sama. Campuran uap metanol dan udara kemudian diumpankan gas heater 1 untuk pemanasan sampai dengan suhu 304˚C. karena suhu masuk reaktor 600˚C maka campuran uap metanol dan udara dipanaskan lagi ke gas heater 2 sampai dengan suhu 600˚C.

Pada reaktor R-210 terjadi oksidasi metanol membentuk formaldehyde pada suhu 620˚C dengan bantuan katalis perak.

Uraian Proses II - 7

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate

Reaksi yang terjadi :

CH3OH + 1/2O2 HCHO + H2O

CH3OH HCHO + H2O

Konversi metanol = 83% (http://Nexant silver catalyst.com) Reaksi samping :

HCHO CO + H2

HCHO + 1/2O2 CHOOH

HCHO + O2 CO2 + H2O

2 HCHO HCOOCH3

Produk gas reaktor sebelum masuk absorber D-220 diumpankan ke waste heat boiler E-211 untuk pembangkit steam. karena suhu masuk absorber E-220 140_°C, maka gas yang keluar pada suhu 200_°C dilewatkan ke cooler E-212 untuk diturunkan suhunya sampai 140_°C. Setelah diumpankan ke absorber D-220. Produk formaldehyde dipisahkan dari campuran gas dengan menggunakan air proses. Produk atas kolom absorber berupa gas buang, sedangkan produk bawah berupa larutan formaldehyde. karena masih mengandung metanol maka larutan formaldehyde diumpankan ke distilasi D-230 untuk memisahkan metanol dari larutan formaldehyde. Produk distilat berupa metanol didistribusikan sebagian sebagai refluks kolom distilasi D-230 dan sebagian direcycle ke tangki umpan F-112.

Produk bottom distilasi berupa larutan formaldehyde dengan kadar 55% dilewatkan reboiler E-234, dimana sebagian diuapkan menuju kolom distilasi D-230, sedangkan liquid dilewatkan ke cooler E-235 untuk diturunkan suhunya

Uraian Proses II - 8

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate

sampai 40˚C. larutan formaldehyde yang sudah didinginkan diumpankan ke anion exchanger untuk memisahkan asam format dari larutan formaldehyde.

Larutan formaldehyde kemudian diencerkan sampai kadar 37% ke dalam tangki pengencer F-239. Kemudian diumpankan ke reaktor R-310 sebelumnya dipanaskan terlebih dahulu kedalam heater E-243 sampai suhu 70˚C. urea dari gudang penampung F-244 diumpankan ke reaktor R-310 dengan bantuan screw conveyor J-245 dan bucket elevator J-246. Didalam reaktor R-310 terjadi reaksi antara formaldehyde dengan urea membentuk urea formaldehyde concentrate. Reaksi yang terjadi :

4 HCHO + NH2CNH2O (CH2OH)2NCON(CH2OH)2

Konversi = 99% ((http://majari magazine – Urea formaldehyde.com)

Selain bahan baku ada juga bahan pembantu lainnya seperti NH4OH 5% yang

digunakan sebagai katalis dan Na2CO3H2O yang digunakan sebagai buffer agar

reaksi dijaga tetap pada pH 8 – 9, jika tidak dijaga akan terjadi reaksi cannizaro

Uraian Proses II - 9

Neraca Massa

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate III - 1

BAB III NERACA MASSA Kapasitas Produksi : 41.000 ton/tahun

Waktu Operasi : 300 hari

1. Tangki Umpan (F – 112)

Masuk Kg Keluar Kg

Bahan baku dari F - 111 : Bahan baku campuran ke V - 115

CH3OH 2263,7451 CH3OH 2844,6891

H2O 46,1989 HCHO 32,1000

Jumlah 2309,9440 HCOOH 0,0161

Recycle dari D – 150 : H2O 137,9968

CH3OH 580,9440

HCHO 32,1000

HCOOH 0,0161

H2O 91,7979

Jumlah 704,8580

Total 3014,8020 Total 3014,8020

2. Vaporizer (V – 115)

Masuk Kg Keluar Kg

Feed masuk dari F – 112 : Produk uap dan cair ke F - 116

CH3OH 2844,6891 CH3OH 3555,8614

Neraca Massa III - 2

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate

HCOOH 0,0161 HCOOH 0,0201

H2O 137,9968 H2O 172,4960

Jumlah 3014,8020 Jumlah 3768,5025

Recycle dari F – 116 :

CH3OH 711,1723

HCHO 0,0250

HCOOH 0,0040

H2O 34,4992

Jumlah 753,7005

Total 3768,5025 Total 3768,5025

3. Drum Separator (F – 116)

Masuk kg Keluar kg

Produk uap + cair dari V - 115 Produk uap ke MP

CH3OH 3555,8614 CH3OH 2844,6891

HCHO 40,125 HCHO 32,1000

HCOOH 0,0201 HCOOH 0,0161

H2O 172,4960 H2O 137,9968

Jumlah 3014,8020

CH3OH 711,1723

HCHO 0,0250

HCOOH 0,0040

Neraca Massa III - 3

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate

Jumlah 753,7005

Total 3768,5025 Total 3768,5025

4. Mixing point (MP)

Masuk Kg Keluar Kg

Uap metanol dari F - 116 : Uap metanol + udara ke R – 130 :

CH3OH 2844,6891 CH3OH 2844,6891

HCHO 32,1000 HCHO 32,1000

HCOOH 0,0161 HCOOH 0,0161

H2O 137,9968 H2O 202,8205

O2 755,2272

Udara dari E – 119 : N2 2485,9562

O2 755,2272

N2 2485,9562

H2O 64,8237

Total 6320,8136 Total 6320,8136

5. Reaktor Fixed Bed (R – 210)

Masuk Kg Keluar Kg

Uap metanol + udara dari MP Produk gas ke D – 140 :

CH3OH 2844,6891 HCHO 1118,4411

HCHO 32,1000 H2O 567,5273

Neraca Massa III - 4

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate

H2O 202,8205 H2 108,8806

O2 755,2272 N2 2485,9562

N2 2485,9562 CO 610,1892

CO2 319,9192

HCOOH 0,2938

HCOOCH3 0,4520

Total 6320,8136 Total 6320,8136

6. Absorber (D – 220)

Masuk Kg Keluar Kg

Gas masuk dari R - 130 : Gas buang dari D - 140 :

HCHO 1118,4411 HCHO 4,0679

H2O 567,5273 H2O 461,0319

CH3OH 755,2292 CH3OH 158,1972

H2 108,8806 H2 108,8806

N2 2485,9562 N2 2485,9562

CO 610,1892 CO 610,1892

CO2 319,9192 CO2 319,9192

HCOOH 0,2938 HCOOCH3 0,4520

HCOOCH3 0,4520 Jumlah 4502,6213

Jumlah 6320,8136 Produk bottom ke D – 150 :

Air Proses : CH3OH 597,0300

Neraca Massa III - 5

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate

HCOOH 0,2938

H2O 967,8231

Jumlah 2679,5200

Total 7182,1413 Total 7182,1413

7. Distilasi (D – 230)

Masuk Kg Keluar Kg

Produk bottom dari D - 140 : Produk Distilat ke F - 112

CH3OH 597,0300 CH3OH 580,9440

HCHO 1114,3731 HCHO 32,1000

HCOOH 0,2938 HCOOH 0,0161

H2O 967,8231 H2O 91,7979

Jumlah 704,8580

Produk bottom ke A - 156

HCHO 1082,2686

H2O 876,0253

CH3OH 16,0860

HCOOH 0,2777

Jumlah 1974,6575

Total 2679,5200 Total 2679,5200

8. Ion exchanger (A – 236)

Masuk Kg Keluar Kg

Neraca Massa III - 6

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate

HCHO 1082,2686 HCHO 1082,2686

H2O 876,0253 H2O 876,0253

CH3OH 16,0860 CH3OH 16,0860

HCOOH 0,2777 Jumlah 1974,3799

Jumlah 1974,6575 Blowdown

Exchanger media : Zeolith 8,2 x 10-6

Zeolith 8,2 x 10-6 APS 0,065

APS 0,065 HCOOH 0,27770

Jumlah 0,0650

Total 1974,7225 Total 1974,7225

9. Tangki Pengencer (F – 239)

Masuk Kg Keluar Kg

Produk bottom dari D – 150 : Formaldehyde 37% ke R – 180

HCHO 1082,2686 HCHO 1082,2686

H2O 876,0253 H2O 1836,5344

CH3OH 16,0860 CH3OH 16,0860

Jumlah 1974,3799

Pengenceran :

H2O 960,5091

Neraca Massa III - 7

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate

10.Reaktor Berpengaduk (R – 310)

Masuk Kg Keluar Kg

Formaldehyde 37% dari F – 159 : Produk UFC ke F – 182

HCHO 1082,2686 HCHO 1082,2686

H2O 1836,5344 H2O 1836,5344

CH3OH 16,0860 CH3OH 16,0860

Jumlah 2934,8889 NH4OH 5% 2103,5395

Urea 98% 546,6561 Na2CO3H2O 21,6369

NH4OH 5% 2103,5395 UFC 1607,1688

Na2CO3H2O 21,6369

Neraca Panas

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate IV - 1

BAB IV NERACA PANAS

Kapasitas Produksi : 41.000 ton/th Waktu operasi : 300 hari/tahun

Satuan : kkal/jam

Suhu Referensi : 25°C

1. Tangki umpan (F – 112)

Masuk kkal Keluar kkal

Entalpi metanol dari F – 111 : Entalpi metanol ke V – 115 :

CH3OH 1806,6207 CH3OH 11429,6860

H2O 61,9216 HCHO 673,5849

Jumlah 1868,5421 HCOOH 0,0826

Entalpi recycle metanol dari D – 150 : H2O 1322,0402

CH3OH 7136,9804

HCHO 1450,8805

HCOOH 0,1763

H2O 1842,1198

Jumlah 10430,1569

Total 12298,6991 Total 12298,6991

2. Vaporizer (V – 115)

Masuk kkal Keluar kkal

Entalpi metanol dari F - 112 : Entalpi uap metanol ke E - 120

CH3OH 11429,6860 CH3OH 205921,2819

HCHO 673,5849 HCHO 7217,2298

HCOOH 0,0826 HCOOH 1,9933

Neraca Panas IV - 2

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate

Jumlah 12298,6991 Jumlah 290187,3988

Entalpi recycle metanol dari F - 112 Entalpi metanol cair ke V - 115

CH3OH 8032,1390 CH3OH 8032,1390

HCHO 332,8482 HCHO 332,8482

HCOOH 0,0405 HCOOH 0,0405

H2O 637,9125 H2O 637,9125

Jumlah 9002,9402 Jumlah 9002,9402

Q supply 286065,2686 Q loss 14303,2634

Total 313493,6024 Total 313493,6024

3. Heater udara (E – 119)

Masuk kkal Keluar kkal

Entalpi udara dari G - 118 : Entalpi udara ke E - 120

O2 797,2987 O2 6589,0450

N2 3093,4973 N2 25494,6877

H2O 144,8392 H2O 1198,6319

Jumlah 4035,6352

Q supply 30786,0310

Q loss 1539,3016

Total 34821,6662 Total 34821,6662

4. Gas heater 1 (E – 120)

Masuk kkal Keluar kkal

Entalpi metanol +udara dari MP : Entalpi metanol + udara ke E 121 :

CH3OH 205921,2819 CH3OH 297408,5773

HCHO 7217,2298 HCHO 29731,5145

HCOOH 1,9933 HCOOH 13820,8106

H2O 78245,5257 H2O 1,5161

Neraca Panas IV - 3

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate

O2 6589,0450 O2 51697,2550

Jumlah 323469,7634 Jumlah 590123,1644

Entalpi flue gas dari R – 130 : Entalpi flue gas ke E – 131:

HCHO 1149234,5027 HCHO 961108,4673

CH3OH 174115,8858 CH3OH 148214,4490

H2O 163524,7164 H2O 142758,3303

N2 382089,7022 N2 334799,3390

H2 211483,3165 H2 188794,6812

CO 403992,3479 CO 321882,1129

CO2 48088,0316 CO2 41718,5623

HCOOH 59,5338 HCOOH 51,0953

HCOOCH3 201,3075 HCOOCH3 164,8090

Jumlah 2532789,3445 Jumlah 2139491,8463

Q loss 126639,4672

Total 2856259,1079 Total 2856259,1079

5. Gas heater 2 (E – 125)

Masuk kkal Keluar kkal

Entalpi metanol + udara dari E – 120: Entalpi metanol + udara ke R -130 :

CH3OH 297408,5773 CH3OH 627457,4011

HCHO 29731,5145 HCHO 56303,0528

HCOOH 13820,8106 HCOOH 31405,2358

H2O 1,5161 H2O 3,1244

N2 197463,4908 N2 368508,4467

O2 51697,2550 O2 96475,2587

Jumlah 590123,1644 Jumlah 1180152,5195

Q supply 621083,5320 Q loss 31054,1769

Neraca Panas IV - 4

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate

6. Reaktor Fixed bed (R – 210)

Masuk kkal Keluar kkal

Entalpi metanol +udara dari E - 121 : Entalpi produk gas ke E - 131 :

CH3OH 627457,4011 HCHO 1149234,5027

HCHO 56303,0528 CH3OH 174115,8858

HCOOH 31405,2358 H2O 163524,7164

H2O 3,1244 N2 382089,7022

N2 368508,4467 H2 211483,3165

O2 96475,2587 CO 403992,3479

Jumlah 1180152,5195 CO2 48088,0316

Entalpi reaksi Eksotermis :

HCOOH 59,5338

1431602,8911 HCOOCH3 201,3075

Jumlah 2532789,3445

Q terserap 78966,0661

Total 2611755,4106 Total 2611755,4106

7. Absorber (D – 220)

Masuk kkal Keluar kkal

Entalpi gas masuk dari E - 131 : Entalpi gas buang :

HCHO 141821,9735 HCHO 142,1156

CH3OH 25148,7593 CH3OH 1510,1591

H2O 29537,8561 H2O 7234,6990

N2 71220,8322 N2 21651,4240

H2 42885,2097 H2 13167,9831

CO 37043,5088 CO 9952,5175

CO2 7900,0375 CO2 2272,5223

HCOOH 8,8067 HCOOCH3 5,7458

HCOOCH3 21,4471 Jumlah 55937,1664

Neraca Panas IV - 5

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate

150 :

HCHO 56706,8203

CH3OH 8321,5453

HCOOH 3,6209

H2O 21733,3009

Jumlah 86765,2874

Entalpi Pelarutan

11721,9846

Q terserap 203088,5052

Total 357512,9436 Total 357512,9436

8. Heater Distilasi (E – 222)

Masuk kkal Keluar kkal

Entalpi produk bottom dari D – 140: Entalpi Produk ke R -130 :

HCHO 56706,8203 HCHO 69740,2115

CH3OH 8321,5453 CH3OH 10073,4090

HCOOH 3,6209 HCOOH 4,4356

H2O 21733,3009 H2O 26400,1592

Jumlah 86765,2874 Jumlah 106218,2153

Q supplay 20476,7662 Qloss 1023,8383

Total 107242,0536 Total 107242,0536

9. Distilasi (D – 230)

Masuk kkal Keluar kkal

Entalpi produk bottom dari E – 141: Entalpi Produk Distilat ke F -112 :

HCHO 69740,2115

CH3OH 10073,4090 HCHO 1459,5767

Neraca Panas IV - 6

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate

H2O 26400,1592 HCOOH 0,1738

Jumlah 106218,2153 H2O 1842,1198

QR 235540,6338 Jumlah 10438,8506

Entalpi Produk bottom ke E - 155

HCHO 77111,1621

CH3OH 307,7933

HCOOH 4,7598

H2O 26966,0344

Jumlah 104389,7496

QK 215153,2172

Total 341758,8491 Total 341758,8491

10.Cooler (E – 235)

Masuk kkal Keluar kkal

Entalpi produk bottom dari E – 154 : Entalpi Produk bottom ke A – 156 :

HCHO 77111,1621

CH3OH 307,7933 HCHO 15865,6471

HCOOH 4,7598 CH3OH 64,7965

H2O 26966,0344 HCOOH 0,993

H2O 5878,4705

Jumlah 21809,9075

Q terserap 82579,8421

Total 104389,7496 Total 104389,7496

11.Ion Exchange (A – 236)

Masuk kkal Keluar kkal

Entalpi larutan Formaldehyde dari E – 155 :

Entalpi Produk bottom ke A – 156 :

Neraca Panas IV - 7

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate

HCHO 15865,6471

CH3OH 64,7965 HCHO 11510,4331

HCOOH 0,993 CH3OH 47,3688

H2O 5878,4705 H2O 4308,9898

Jumlah 15866,7917

Blowdown

HCOOH 0,7257

Q terserap 5942,3902

Total 21809,9075 Total 21809,9075

12.Tangki Pengencer (F – 239)

Masuk kkal Keluar kkal

Entalpi Formaldehye 55% dari A – 156 :

Entalpi Formaldehyde 37% ke E - 163 :

HCHO 11510,4331 HCHO 10061,5995

CH3OH 47,3688 CH3OH 41,4384

H2O 4308,9898 H2O 7909,8733

Jumlah 15866,7917

Pengencer

H2O 2146,1195

Total 18012,9112 Total 18012,9112

13.Heater Reaktor (E – 243)

Masuk kkal Keluar kkal

Entalpi Formaldehyde 37% dari F – 159:

Entalpi Formaldehyde 37% ke R – 180:

HCHO 10061,5995 HCHO 49247,9968

CH3OH 41,4384 CH3OH 198,9528

H2O 7909,8733 H2O 37095,7225

Neraca Panas IV - 8

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate

Q supplay 72136,5904 Qloss 3606,8295

Total 90149,5016 Total 90149,5016

14.Reaktor berpengaduk (R – 310)

Masuk kkal Keluar kkal

Entalpi Formaldehyde 37% dari E – 163:

Entalpi Produk UFC ke E – 181:

HCHO 49247,9968 HCHO 609,6893

CH3OH 198,9528 CH3OH 245,0243

H2O 37095,7225 H2O 45391,0484

Jumlah 86542,7225 NH4OH 5% 99497,4205

Urea 98% 857,1567 Na2CO3H2O 34391,7839

NH4OH 5% 2303,6087 UFC 51799,0514

Na2CO3H2O 3126,5258 Jumlah 231934,0178

Q supplay 1982300,8529 Entalpi reaksi Endoterm

1744081,7557

Q loss 97989,1114

Total 2074004,8849 Total 2074004,8849

15.Cooler (E – 311)

Masuk kkal Keluar kkal

Entalpi UFC dari R - 180 : Entalpi UFC ke F – 182 :

HCHO 609,6893 HCHO 104,4992

CH3OH 245,0243 CH3OH 43,0288

H2O 45391,0484 H2O 8211.4107

NH4OH 5% 99497,4205 NH4OH 5% 18090,4107

Na2CO3H2O 34391,7839 Na2CO3H2O 6253,0516

UFC 51799,0514 UFC 9418,0093

Neraca Panas IV - 9

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate

Q terserap 189813,5780

Spesifikasi Alat

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate V - 1

BAB V

SPESIFIKASI PERALATAN

1. Tangki penampung metanol (F-111)

Fungsi : menyimpan bahan baku metanol selama 7 hari.

Tipe : Silinder tegak dengan tutup atas berbentuk standart dishead dan tutup bawah berbentuk plat datar.

Bahan konstruksi : Carbon steel, SA-283 Grade 3 type 304

Volume tangki : 4287,8584 cuft Diameter tangki : 18 ft

Tinggi tangki : 18 ft Tebal shell

Tebal tutup atas Tebal tutup bawah

: : :

¼ in ¼ in ¼ in

Jumlah : 3 buah.

2. Tangki umpan (F – 112)

Fungsi : Untuk menampung recycle metanoldan fresh metanol Tipe : Silinder tegak dengan tutup atas berbentuk standart

dishead dan tutup bawah berbentuk plat datar. Bahan konstruksi : Carbon steel, SA-283 Grade 3 type 304

Volume tangki : 176,3480 cuft Diameter tangki : 5 ft

Spesifikasi Alat V - 2

Pra Rencana Pabrik Urea Fomaldehyde Concentrate

Tinggi tangki : 8 ft Tebal shell

Tebal tutup atas Tebal tutup bawah

: : :

3/16 in 3/16 in ¼ in

Jumlah : 1 buah.

3. Pompa tangki umpan (L - 113)

Fungsi : Mengalirkan bahan dari tangki penampung ke tangki umpan.

Tipe : Centrifugal pump

Bahan konstruksi : Commercial steel Rate volumetrik : 12,7293 gpm Total dynamic head : 31,3694 ft lbf/lbm

Effisiensi motor : 80 %

Power : 2,1 hp

Jumlah : 1 buah.

4. Pompa Vaporizer (L - 114)

Fungsi : Mengalirkan bahan dari tangki umpan ke vaporizer

Tipe : Centrifugal pump

Bahan konstruksi : Commercial steel Rate volumetrik : 20,7669 gpm Total dynamic head : 20,7669 ft lbf/lbm

Spesifikasi Alat V - 3

Pra Rencana Pabrik Urea Fomaldehyde Concentrate

Effisiensi motor : 80 %

Power : 2 hp

Jumlah : 1 buah.

5. Vaporizer (V – 115)

Fungsi : Untuk meguapkan metanol

Tipe : Shell and tube

Bahan konstruksi : Carbon steel

Diameter luar tube : 1 in Diameter dalam tube : 0,87 in Panjang tube : 16 ft Luas permukaan tube : 0,594 in2

Pitch : 1 ¼ in

Diameter dalam shell : 15 ¼ in

Baffle space : 5 in

Jumlah : 1 buah.

6. Drum Separator (F – 116)

Fungsi : Untuk memisahkan uap dan dan cairan metanol dari

vaporizer.

Tipe : Silinder horizontal dengan tutup dished head.

Bahan konstruksi : Carbon steel, SA-283 Grade 3 type 304

Spesifikasi Alat V - 4

Pra Rencana Pabrik Urea Fomaldehyde Concentrate

Diameter tangki : 3,7725 ft Panjang tangki : 11,3175 ft Tebal shell

Tebal tutup

: :

¼ in ¼ in

Jumlah : 1 buah.

7. Filter Air (H – 117)

Fungsi : Menyaring udara bebas sebelum dihembuskan ke

heater. Tipe

Kapasitas filter

: :

Dry – type airmart dust arrester.

101229,0181 cuft/jam Resistansi : 0,5 dalam air

Ukuran filter : 20˝ x 20˝

Power : 1 hp

Filter medium : Glass fiber.

Jumlah : 1 buah

8. Blower (G – 118)

Fungsi : Untuk menghembuskan udara bebas ke heater.

Tipe : Centrifugal Turbo Blower

Rate udara : 1687,1503 cuft/mnt.

Power : 68 hp

Spesifikasi Alat V - 5

Pra Rencana Pabrik Urea Fomaldehyde Concentrate

Jumlah : 1

9. Heater Udara (E – 119)

Fungsi : Untuk memanaskan udara sebelum

bercampur dengan metanol.

Tipe : Double pipe

Bahan konstruksi : Carbon steel

Diameter luar pipa (do) : 1,66 in Diameter dalam pipa (di) : 1,38 in

Panjang pipa (L) : 24 ft

Jumlah hair pin (N) : 1 buah Luas permukaan pipa (Ap) : 1,5 in2 Luas permukaan annulus (Aan) : 1,19 in2 Diameter dalam annulus (de’) : 0,915 in Diameter luar annulus (de) : 1,57 in

Jumlah : 1 buah.

10. Gas heater 1 (E – 120)

Fungsi : Untuk menaikkan suhu uap methanol + udara dari 66°C - 340°C

Tipe : 1 – 2 shell and tube exchanger

Bahan konstruksi : Carbon steel

Spesifikasi Alat V - 6

Pra Rencana Pabrik Urea Fomaldehyde Concentrate

Diameter dalam tube : 0,62 in Panjang tube : 10 ft Luas permukaan tube : 0,302 in2

Pitch : 1 in square pitch

Diameter dalam shell : 12 in

Baffle space : 3 in

Jumlah : 1 buah.

11. Filter air (H-121)

Fungsi : Menyaring udara bebas sebelum

dihembuskan ke heater. Tipe

Kapasitas filter

: :

Dry – type airmart dust arrester.

101229,0181 cuft/jam Resistansi : 0,5 dalam air

Ukuran filter : 20˝ x 20˝

Power : 1 hp

Filter medium : Glass fiber.

Jumlah : 1 buah

12.Blower (G – 122)

Fungsi : Untuk menghembuskan udara bebas ke Burner.

Tipe : Centrifugal Turbo Blower

Spesifikasi Alat V - 7

Pra Rencana Pabrik Urea Fomaldehyde Concentrate

Power : 20 hp

Bahan : Carbon steel

Jumlah : 1

13.Tangki penampung bahan bakar (F – 123) Fungsi : Tangki penyimpan bahan bakar

Tipe : Standard Vessel API Standard 12-D ( 100,101 ) Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 grade C

Kapasitas nominal : 2000 bbl Diameter : 29 ft Tinggi tangki : 16 ft

Jumlah : 1 buah.

14.Pompa (L – 124)

Fungsi : Mengalirkan bahan dari tangki penampung ke burner.

Tipe : Centrifugal pump

Bahan konstruksi : Commercial steel

Rate volumetrik : 1,6561 gpm Total dynamic head : 62,9306 ft lbf/lbm

Effisiensi motor : 80 %

Power : 1,1 hp

Spesifikasi Alat V - 8

Pra Rencana Pabrik Urea Fomaldehyde Concentrate

15.Gas Heater 2 (E – 125)

Fungsi : Untuk menaikkan suhu uap methanol + udara dari 304°C - 600°C

Tipe : 1 – 2 shell and tube exchanger

Bahan konstruksi : Carbon steel

Diameter luar tube : ¾ in Diameter dalam tube : 0,62 in Panjang tube : 10 ft Luas permukaan tube : 0,302 in2

Pitch : 1 in square pitch

Diameter dalam shell : 12 in

Baffle space : 3 in

Jumlah : 1 buah.

16.Reaktor fixed bed (R – 210)

Fungsi : Untuk mereaksikan metanol dengan oksigen menghasilkan formaldehyde

Tipe : Fixed bed catalyst

Bahan konstruksi : Palte steel SA – 240 grade 347

Volume reaktor : 90,8790 cuft Diameter reaktor : 3,9943 ft Tinggi reaktor : 3,8381 ft Tebal shell : 3/4 in

Spesifikasi Alat V - 9

Pra Rencana Pabrik Urea Fomaldehyde Concentrate

Tebal tutup : 1 3/8 in

Jumlah : 1 buah.

17.Waste Heat Boiler (E – 211)

Fungsi : Untuk menghasilkan steam dengan menggunakan gas panas.

Tipe : Smoke tube IBR

Diameter luar tube : 1 in Diameter dalam tube : 0,87 in Panjang tube

Luas permukaan tube : :

13,970 ft 0,594 in2 Pitch

Diameter dalam shell

Baffle

Jumlah

: : : :

1 ¼ in 4,7 ft 5 in 1 buah

18.Cooler (E-212)

Fungsi : Untuk mendinginkan bahan yang keluar dari reboiler.

Tipe : 1 – 2 shell and tube exchanger

Bahan konstruksi : Carbon steel

Diameter luar tube : ¾ in Diameter dalam tube : 0,62 in

Spesifikasi Alat V - 10

Pra Rencana Pabrik Urea Fomaldehyde Concentrate

Panjang tube : 12 ft Luas permukaan tube : 0,302 in2

Pitch : 1 in square pitch

Diameter dalam shell : 12 in

Baffle space : 3 in

Jumlah : 1 buah.

19.Absorber(D – 220)

Fungsi : Untuk memisahkan formaldehyde dari campuran gas.

Tipe : Packed column

Bahan konstruksi : Stainless steel SA – 240 grade M tipe 316 Diameter kolom : 8,8542 ft

Tinggi kolom : 39,6665 ft Tinggi packing : 31,9877ft Tebal shell

Tebal tutup

: :

¼ in ¼ in

Jumlah : 1 buah.

20.Pompa (L - 221)

Fungsi : Mengalirkan bahan dari absorber ke distilasi

Tipe : Centrifugal pump

Bahan konstruksi : Commercial steel

Spesifikasi Alat V - 11

Pra Rencana Pabrik Urea Fomaldehyde Concentrate

Total dynamic head : 136,4 ft lbf/lbm

Effisiensi motor : 80 %

Power : 2,1 hp

Jumlah : 1 buah.

21.Heater Distilasi (E – 222)

Fungsi : Untuk untuk menaikkan suhu sebelum

masuk ke distilasi.

Tipe : Double pipe

Bahan konstruksi : Carbon steel

Diameter luar pipa (do) : 1,66 in Diameter dalam pipa (di) : 1,38 in Panjang pipa (L) : 62,5839 ft Jumlah hair pin (N) : 5 buah Luas permukaan pipa (Ap) : 1,5 in2 Luas permukaan annulus (Aan) : 1,19 in2 Diameter dalam annulus (de’) : 0,915 in Diameter luar annulus (de) : 1,57 in

Jumlah : 1 buah.

22.Distilasi (D – 230)

Fungsi : Untuk memisahkan methanol dari larutan

Spesifikasi Alat V - 12

Pra Rencana Pabrik Urea Fomaldehyde Concentrate

Tipe : Bubble cap distillation

Bahan konstruksi : Stainless steel SA – 240 grade M tipe 316 Diameter kolom : 2,000 ft

Tinggi kolom : 70,1829 ft Tebal shell : 3/16 in Tebal tutup : ¼ in Jumlah tray : 31 buah Jarak antar tray : 24 in

Jumlah : 1 buah.

23. Kondensor (E – 231)

Fungsi : Untuk mengkondensasi bahan yang keluar dari distilasi (D – 150).

Tipe : 1 – 2 shell and tube exchanger

Bahan konstruksi : Carbon steel

Diameter luar tube : ¾ in Diameter dalam tube : 0,62 in Panjang tube : 12 ft Luas permukaan tube : 0,302 in2

Pitch : 1 in square pitch

Diameter dalam shell : 15 in

Baffle space : 3 in

Spesifikasi Alat V - 13

Pra Rencana Pabrik Urea Fomaldehyde Concentrate

24.Akumulator (F – 232)

Fungsi : Untuk menampung distilat dari kondensor. Tipe : Silinder horizontal dengan tutup dished head.

Bahan konstruksi : Carbon steel, SA-283 Grade 3 type 304

Volume tangki : 31,6143 cuft Diameter tangki : 2,7366 ft Panjang tangki : 8,2098 ft Tebal shell : 3/16 in

Jumlah : 1 buah.

25.Pompa refluks (L – 233)

Fungsi : Mengalirkan bahan dari akumulator ke bagian atas distilasi (D – 150) dan ke tangki umpan (F – 112).

Tipe : Centrifugal pump

Bahan konstruksi : Commercial steel

Rate volumetrik : 6,7166 gpm Total dynamic head : 146,2642 ft lbf/lbm

Effisiensi motor : 80 %

Power : 2 hp

Spesifikasi Alat V - 14

Pra Rencana Pabrik Urea Fomaldehyde Concentrate

26.Reboiler (E – 234)

Fungsi : Untuk memanaskan kembali bahan yang keluar dari bottom distilasi (D – 150).

Tipe : 1 – 2 shell and tube exchanger

Bahan konstruksi : Carbon steel

Diameter luar tube : 1 in Diameter dalam tube : 0,834 in Panjang tube : 12 ft Luas permukaan tube : 0,546 in2 Diameter dalam shell : 15 ¼ in

Jumlah : 1 buah.

27. Cooler (E – 235)

Fungsi : Untuk mendinginkan bahan yang keluar dari reboiler.

Tipe : 1 – 2 shell and tube exchanger

Bahan konstruksi : Carbon steel

Diameter luar tube : ¾ in Diameter dalam tube : 0,62 in Panjang tube : 12 ft Luas permukaan tube : 0,302 in2

Pitch : 1 in square pitch

Spesifikasi Alat V - 15

Pra Rencana Pabrik Urea Fomaldehyde Concentrate

Baffle space : 3 in

Jumlah : 1 buah.

28.Kation exchanger (A - 236)

Fungsi : Untuk menukar ion positif pada bahan dengan resin positif

Tipe : Silinder tegak dengan tutup atas dan bawah berbentuk

standart dished head.

Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 283 grade C

Volume : 35,2107 cuft Diameter : 2,5609 ft Tinggi : 2,9740 ft Tebal shell : 3/16 in Tebal tutup atas : 3/16 in Tebal tutup bawah : 3/16 in

Jumlah : 1 buah.

29.Anion exchanger (A – 237)

Fungsi : Untuk menukar ion negatif pada bahan dengan resin negatif.

Tipe : Silinder tegak dengan tutup atas dan bawah berbentuk

standart dished head.

Spesifikasi Alat V - 16

Pra Rencana Pabrik Urea Fomaldehyde Concentrate

Volume : 35,2107 cuft Diameter : 2,5609 ft Tinggi : 2,9740 ft Tebal shell : 3/16 in Tebal tutup atas : 3/16 in Tebal tutup bawah : 3/16 in

Jumlah : 1 buah.

30.Pompa (L – 238)

Fungsi : Mengalirkan bahan dari anion exchanger ke tangki pengencer.

Tipe : Centrifugal pump

Bahan konstruksi : Commercial steel

Rate volumetrik : 15,4405 gpm Total dynamic head : 72,1646 ft lbf/lbm

Effisiensi motor : 80 %

Power : 2 hp

Jumlah : 1 buah.

31.Tangki pengencer (F – 239)

Fungsi : Mengencerkan bahan sebelum masuk reaktor (R – 180) Tipe : Silinder tegak dengan tutup atas dan bawah berbentuk

Spesifikasi Alat V - 17

Pra Rencana Pabrik Urea Fomaldehyde Concentrate

Bahan konstruksi : Carbon steel, SA-283 Grade C Volume tangki : 163,4146 cuft

Diameter tangki : 5,1775 ft Tinggi tangki : 7,2420 ft Tebal shell : ¼ in Tebal tutup atas : 3/16 in Tebal tutup bawah : 3/16 in

Jumlah : 1 buah.

32.Tangki penampung formaldehyde 37% (F – 240)

Fungsi : Menampung bahan sebelum masuk reaktor (R – 180) Tipe : Silinder tegak dengan tutup atas berbentuk standart

dishead dan tutup bawah berbentuk plat datar. Bahan konstruksi : Carbon steel, SA-283 Grade C

Volume tangki : 238,7705 cuft Diameter tangki : 6 ft

Tinggi tangki : 9 ft Tebal shell : 3/16 in Tebal tutup atas : 3/16 in Tebal tutup bawah : ¼ in

Jumlah : 1 buah.

Spesifikasi Alat V - 18

Pra Rencana Pabrik Urea Fomaldehyde Concentrate

Fungsi : Mengalirkan bahan dari tangki penampung ke reaktor.

Tipe : Centrifugal pump

Bahan konstruksi : Commercial steel

Rate volumetrik : 23,8168 gpm Total dynamic head : 102,3592 ft lbf/lbm

Effisiensi motor : 83 %

Power : 3 hp

Jumlah : 1 buah.

34.Heater reaktor (E – 243)

Fungsi : Untuk untuk menaikkan suhu sebelum

masuk reaktor.

Tipe : Double pipe

Bahan konstruksi : Carbon steel

Diameter luar pipa (do) : 1,66 in Diameter dalam pipa (di) : 1,38 in Panjang pipa (L) : 83,4460 ft Jumlah hair pin (N) : 6 buah Luas permukaan pipa (Ap) : 1,5 in2 Luas permukaan annulus (Aan) : 1,19 in2 Diameter dalam annulus (de’) : 0,915 in Diameter luar annulus (de) : 1,57 in

Spesifikasi Alat V - 19

Pra Rencana Pabrik Urea Fomaldehyde Concentrate

35.Gudang penampung Urea (F – 244)

Fungsi : Menampung bahan baku urea selama 7 hari Tipe : Gudang berbentuk persegi panjang

Bahan konstruksi : Beton Volume : 155,7591 m3

Panjang : 7 m

Lebar : 7 m

Tinggi : 3,4 m

Jumlah : 1 buah.

36.Screw conveyor (J – 245)

Fungsi : Mengangkut bahan dari gudang penampung ke

bucket elevator.

Tipe : Plaint spouts or chutes

Kapasitas : 13,100 cuft/jam Diameter of flight : 10 in

Diameter of pipe : 2,5 in Diameter of shaft

Hanger centers

: :

2 in 10 ft Kecepatan putaran : 40 rpm Power total : 5 hp

Spesifikasi Alat V - 20

Pra Rencana Pabrik Urea Fomaldehyde Concentrate

37.Bucket elevator (J – 246)

Fungsi : Memindahkan bahan dari screw conveyor ke

hopper

Tipe : Continous discharge bucket elevator

Kapasitas maksimum : 14 ton/jam Ukuran : 6 x 4 x 4 ¼ - 12 Ukuran feed max : 2 in

Bucket speed : 225 ft/menit

Putaran head shaft : 43 rpm Lebar belt : 7 in Power total : 2 hp

Jumlah : 1 buah.

38.Hopper (J-247)

Fungsi : Mengatur bahan sebelum masuk reaktor

Tipe : Silinder tegak,tutup bawah conis dan tutup atas datar.

Volume : 13,0997 cuft

Diameter : 2,0282 ft

Tinggi : 4,0565 ft

Tebal shell : 3/16 in Tebal tutup atas : 3/16 in

Spesifikasi Alat V - 21

Pra Rencana Pabrik Urea Fomaldehyde Concentrate

Tebal tutup bawah : 3/16 in

Bahan kontruksi : Carbon steel SA-283 grade C ( Brownell : 253 )

Jumlah : 1 buah.

39.Gudang penampung Na2CO3H2O (F – 248)

Fungsi : Menampung bahan baku Na2CO3H2O selama 30 hari

Tipe : Gudang berbentuk persegi panjang Bahan konstruksi : Beton

Volume : 15,6860 m3

Panjang : 3 m

Lebar : 3 m

Tinggi : 1,9 m

Jumlah : 1 buah.

40.Screw conveyor (J – 249)

Fungsi : Mengangkut bahan dari gudang penampung ke

bucket elevator.

Tipe : Plaint spouts or chutes

Kapasitas : 0,308 cuft/jam Diameter of flight : 10 in

Diameter of pipe : 2,5 in Diameter of shaft : 2 in

Spesifikasi Alat V - 22

Pra Rencana Pabrik Urea Fomaldehyde Concentrate

Hanger centers : 10 ft

Kecepatan putaran : 40 rpm Power total : 1 hp

Jumlah : 1 buah.

41.Bucket elevator (J – 251)

Fungsi : Memindahkan bahan dari screw conveyor ke silo. Tipe : Continous discharge bucket elevator

Kapasitas maksimum : 14 ton/jam Ukuran : 6 x 4 x 4 ¼ - 12 Ukuran feed max : 2 in

Bucket speed : 225 ft/menit

Putaran head shaft : 43 rpm Lebar belt : 7 in Power total : 2 hp

Jumlah : 1 buah.

42.Hopper

Fungsi : Mengatur bahan sebelum masuk reaktor

Tipe : Silinder tegak,tutup bawah conis dan tutup atas datar.

Volume : 7,1637 cuft

Spesifikasi Alat V - 23

Pra Rencana Pabrik Urea Fomaldehyde Concentrate

Tinggi : 3,3172 ft

Tebal shell : 3/16 in Tebal tutup atas : 3/16 in Tebal tutup bawah : 3/16 in

Bahan kontruksi : Carbon steel SA-283 grade C ( Brownell : 253 )

Jumlah : 1 buah.

43.Tangki penampung NH4OH 5% (F – 252)

Fungsi : menyimpan NH4OH 5% selama 7 hari.

Tipe : Silinder tegak dengan tutup atas berbentuk standart dishead dan tutup bawah berbentuk plat datar.

Bahan konstruksi : Carbon steel, SA-283 Grade 3 type 304 Volume tangki : 56,8401 cuft

Diameter tangki : 5 ft Tinggi tangki : 7 ft Tebal tangki : 3/16 in

Jumlah : 1 buah.

44. Pompa (L – 253)

Fungsi : Mengalirkan bahan dari tangki penampung ke reaktor.

Tipe : Centrifugal pump

Bahan konstruksi : Commercial steel

Spesifikasi Alat V - 24

Pra Rencana Pabrik Urea Fomaldehyde Concentrate

Total dynamic head : 60,0223 ft lbf/lbm

Effisiensi motor : 80 %

Power : 2,5 hp

Jumlah : 1 buah.

45.Reaktor (R – 310)

Perhitungan reaktor di spesifikasi alat utama 46.Cooler (E – 311)

Fungsi : Untuk mendinginkan bahan yang keluar dari reaktor. Tipe : 1 – 2 shell and tube exchanger

Bahan konstruksi : Carbon steel

Diameter luar tube : ¾ in Diameter dalam tube : 0,62 in Panjang tube : 12 ft Luas permukaan tube : 0,302 in2

Pitch : 1 in square pitch

Diameter dalam shell : 12 in

Baffle space : 3 in

Jumlah : 1 buah.

47.Tangki penampung UFC (F – 411)

Fungsi : menyimpan UFC selama 7 hari.

Spesifikasi Alat V - 25

Pra Rencana Pabrik Urea Fomaldehyde Concentrate dishead dan tutup bawah berbentuk plat datar.

Bahan konstruksi : Carbon steel, SA-283 Grade 3 type 304 Volume tangki : 5242,0828 cuft

Diameter tangki : 11 ft Tinggi tangki : 17 ft Tebal shell

Tebal tutup atas Tebal tutup bawah

: : :

¼ in ¼ in ¼ in

Perencanaan Alat Utama

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate VI - 1

BAB VI

PERANCANGAN ALAT UTAMA

VI.1. Keterangan Alat

Nama Alat : Reaktor Berpengaduk

Fungsi : Mereaksikan Formaldehyde dengan Urea menghasilkan Urea Formaldehye Concentrate.

Type : Silinder tegak dengan tutup atas dan tutup bawah berbentuk Dishead dilengkapi jaket pemanas. Bahan Kontruksi : Carbon steel, SA – 283 Grade C.

Rate bahan : 12360,6901 lb/jam VI.2. Prinsip Kerja

Berdasarkan pertimbangan atas fase zat yang bereaksi dan kapasitas produksi, maka reaktor dapat dibedakan jenisnya yaitu : reaktor berpengaduk (mixed flow) dan reaktor pipa alir (plug flow). Pada reaktor ini bahan baku

formaldehyde dan urea merupakan cair – padat, sedangkan produk merupakan padatan terlarut maka dipilih jenis reaktor berpengaduk (mixed flow) untuk memudahkan dan mempercepat kontak reaksi.

VI.3. Kondisi Operasi Suhu Operasi : 80˚C. Tekanan Operasi : 1 atm. Waktu reaksi : 60 menit

Perencanaan Alat Utama VI - 2

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate

Rate Urea : 546,6561 kg / jam = 1205,1689 lb / jam. Rate NH4OH 5% : 2103,5359 kg/jam = 4637,5054 lb / jam.

Rate Na2CO3H2O : 21,6369 kg / jam = 47,7011 lb / jam.

Rate Produk : 5606,7214 kg / jam = 12360,6901 lb / jam.

VI.4. Tahap – tahap Perencanaan 1. Dimensi Reaktor

2. Sistem Pengadukan 3. Sistem Pemanas 4. Perencanaan nozzle

5. Sistem Penyangga VI.4.1.Dimensi Reaktor

Bentuk reaktor : silinder tegak dengan tutup atas dan tutup bawah berbentuk dishead.

Suhu operasi : 80˚C. Waktu reaksi : 60 menit

Dimensi rasio,H/D : ditetapkan H = 1,5 D Penentuan volume tangki :

Densitas campuran = 84,9423 lb/cuft

Rate bahan = 5606,7214 kg / jam = 12360,6901 lb / jam.

Volumetrik bahan =

9423 , 84

12360,6901

= 145,5187 cuft / jam

Perencanaan Alat Utama VI - 3

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate

Volume bahan = 1 5187 , 145

= 145,5187 cuft

Volume bahan mengisi 80% volume tangki, sehingga volume tangki :

Volume tangki =

% 80

5187 , 145

= 181,8983 cuft

Penentuan ukuran tangki dan ketebalannya : Dimensi ratio, H/D : H = 1,5 D

Volume dishead, V = 0,000049Di3 (B & Y, persm 5.11) Vtotal = Vshell + (2 x Volume dishead)

181,8983 = Di (2 0,000049 )

4 3 2 Di x H x

x +

  

 π

181,8983 = Di 1,5 (0,000098 ) 4 3 2 Di D x

x +

  

 π

181,8983 = 1,1774 D3 + 0,000098 Di3

Di3 =

1774 , 1 181,8983

= 154,5410

Di =

(

154,5410

)

1/3

Di = 5,3658 ft

Penentuan tebal shell :

a. Menentukan tinggi liquid pada shell (hliq)

Volume liquid pada shell = Volume total liquid – volume tutup bawah

liq 2 h x Di x 4 π

= 145,5187 – (0,000049Di3)

liq 2 h x 5,3658 x 4 π

Perencanaan Alat Utama VI - 4

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate

hliq =

6016 , 22

5111 , 145

= 6,4381 ft b. Menentukan tekanan design

Bejana beroperasi pada tekanan atmosfir, maka tekanan perencanaan oleh tekanan hidrostatiknya.

Poperasi = Phidrostatik =

144 h_liq ρ

=

144

6,4381 x 9423 , 84

= 3,7977 psi

Untuk keamanan diambil Pdesign = 1,1 x 3,7977 = 4,1775 psi

Karena tekanan dalam reaktor jauh lebih kecil dari tekanan dinding luar (tekanan steam), maka digunakan tekanan dinding luar (tekanan steam) 69,09 psi.

Untuk keamanan dimabil Pdesign = 1,1 x 69,0900 = 75,9990 psi.

C 0,6P

-ri x

min = +

fE P

t (Brownell,persm. 13-1, hal 254)

Dengan :

tmin = tebal shell minimum ; in

P = tekanan tangki ; psia Ri = jari – jari tangki ; in (1/2D)

C = faktor korosi ; in (digunakan 1/8 in)

E = faktor pengelasan digunakan double welded, E = 0,8

f = stress allowable, bahan kontruksi carbon steel SA-283 grade C, maka f = 12650 psi [ Brownell, T.13-1].

Perencanaan Alat Utama VI - 5

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate

Ri = ½ D = ½ x 64,390 = 32,19 in

0,125 75,9990 x 0,6 -0,8 x 12650 32,19 x 0 999 , 75

min = +

t

= 0,3679 in = 3/8 in c. Menentukan tinggi shell

Volume dishead head, V = 0,000049Di3 ( Brownell, persm 5.11). Vtotal = Volume shell + (2 x Volume dishead head)

181,8983 = π/4 x 5,36582

x hs + (2 x 0,000049 x 5,36583)

181,8983 = 22,6016 x hs

+ 0,01514

hs = 8,0477 ft

cek H/D =

3658 , 5 0477 , 8

= 1,5 (memenuhi).

d. Menentukan tebal dan tinggi tutup Tutup atas = tutup bawah, standart dishead OD = ID + 2 ts

= 64,39 + 0,736 = 65,125 in

Untuk OD = 66, ini dari B & Y, T.5.7 didapat rc = 66 in, icr = 4 in Icr/rc = 0,06, maka digunakan persamaan 13.12 dari Brownell & Young. Tebal standart dishead head :

C 0,1P -rc x P x ,885 0

min = +

fE t

Dengan :

Perencanaan Alat Utama VI - 6

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate

P = tekanan tangki ; psia Ri = jari – jari tangki ; in (1/2D)

C = faktor korosi ; in (digunakan 1/8 in)

E = faktor pengelasan digunakan double welded, E = 0,8

f = stress allowable, bahan kontruksi carbon steel SA-283 grade C, maka f = 12650 psi [ Brownell, T.13-1].

0,125 75,9990 x 0,1 -0,8 x 12650 66 x 0 999 , 75 x 885 , 0

min = +

t

= 0,4842 in, digunakan t = ½ in Penentuan dimensi tutup, dishead :

Dimana :

ID = ID shell = 64,3896 in a = ID/2 = 32,1948 in

AB = ID/2 - icr = 32,1948 – 4 = 28,1948 in BC = r – icr = 66 – 4 = 62 in

b = r – (BC)2 -(AB)2 = 66 – 55,2182 = 10,7818 in sf = straight flange = dipilih 2 in (Brownell, T.5.6)

C a t r ID sf b icr OA B A

Perencanaan Alat Utama VI - 7

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate

t = tebal dishead = ½ in

OA = t + b + sf = ½ + 10,7818 + 2 in = 11,1281 in = 1,1121 ft Tinggi total reaktor = 8,0477 + ( 2 x 1,1121 ) = 10,2720 ft

Tinggi total bahan dalam reaktor = tinggi bahan dalam shell + tinggi tutup bawah = 6,4381 + 1,1121

= 7,5502 ft

VI.4.2. Sistem Pengadukan

Dipakai impeller jenis turbin dengan 6 buah flat blade. Dari perry 6ed; hal 19-9 Diameter impeller (Da) = 1/3 diameter shell = 1/3 x 5,3658 = 1,7886 ft Lebar blade (W) = 0,2 diameter impeller = 0,2 x 1,7886 = 0,3577 ft Panjang blade (L) = ¼ diameter impeller = ¼ x 1,7886 = 0,45 ft Penentuan putaran pengaduk :

Dari tabel 9.3 (mc cabe, hal 258) S = 7,5

µ = 4,5 cp

v = 0,045 cm2/det Dp = 0,15 cm

E J H

Da L

W

Perencanaan Alat Utama VI - 8

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate

g ∆ρ/ρ = 980 x 0,3606 / 1 = 353,0904 cm/dt2 B = 100 x 0,3/0,7 = 42,8571

ncDa0,85 = Sv0,1Dp0,2 (g ∆ρ/ρ)0,45Β0,13 (mc cabe, pers 9-36 hal 257)

nc = 7,5/460,85(0,045)0,1(0,15)0,2(42,8571)0,13(353,0904)0,45

= 4,8501 put/det = 291,0056 put/min. Penentuan jumlah pengaduk :

Jumlah impeller =

gki diameter tinggi tan sg x liquid (Joshi, hal.389) = 3658 , 5 1,205 x 4381 , 6

= 1,4458 ~ 2 buah.

Bilangan Reynold ; NRe :

Putaran pengaduk, N = 4,8501 put/det µ campuran = 0,0030 lb/ft dt

ρ campuran = 84,9423 lb/cuft NRe =

µ ρ x Da2 x N

= 435831,6048

Karena NRe > 10000, maka digunakan baffle. (Perry 6ed,hal 19-8)

Untuk NRe > 10000 diperlukan 4 buah baffle, sudut 90° (Perry 6ed,hal 19-8)

Lebar baffle = 1/12 x Dt = 1/12 x 5,3658 = 0,4472 ft Perhitungan power :

P =

gc D n

KT a

5 3

(mc cabe, pers 9-24 hal 245)

Dengan :

Daftar Pustaka

Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate

Shreve, R. Norris and Brink, Joseph A. Jr., 1977,

Chemical Process Industries

, 4

th

edition, McGraw-Hill Book Company, New York.

Smith, R.E., and Van Ness, H.C., 1940,

Introduction to Chemical Engineering

Thermodinamic

, Tokyo.

Treyball, Robert E., 1984,

Mass Transfer Operations

, 3

rd

edition,

McGraw-Hill

Book Company, London.

Ulrich, G.D., 1984,

A Guide to Chemical Engineering Process Design and

Economic

, McGraw-Hill Book Company, New York.

Winkle, Matthew Van, 1967,

Distillation

, McGraw-Hill Book Company, New

UREA D - 220

BAHAN BAKAR

UDARA

METANOL

F - 112 F - 111

LI LI

UDARA F - 123

L - 113

L - 114 V - 115

F - 116 H - 117 G - 118

E - 119 E - 120

E - 125

H - 121 G - 122 L - 124 LI FC

FC

TC

R - 210

E - 211

WASTE GAS

L - 221

E - 222

D - 230

L - 233 E - 231

F - 232

F - 112 LC FC

E - 234

E - 235 TC

TC

A – 237

A – 236

L – 238 F - 239

L – 241

L - 242 F - 240

E - 243 F - 244

J - 245 J - 246

J - 247

F - 248 Na2CO3H2O

J - 249 J - 250 J - 251

R - 310 TC

F - 252 L - 253

FC FC

TC

E - 311 F - 411 S PW CW BFW SC CWR CS CWR BFW CW PW S 304 140 50 5 1 75 7 1 200 FC PC LC LC pH LC 30 2 30 1 30 6 1 69 8 1 91 9 1 40 35 30 10 36 30 11 30 12 30 13 1 80 14 1 34 TC TC FC KOMPONEN

CH3OH

H2O HCHO HCOOH N2 O2 CO CO2 H2 CHOOCH3

A L I R A N N E R A C A M A S S A ( k g / j a m )

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

2263,7451 46,1989 2844,6891 137,9968 32,1000 0,0161 64,8237 2485,9562 755,2272 755,2292 567,5273 1118,4411 0,2938 2485,9562 610,1892 319,9192 108,8806 0,4520 158,1972 461,0319 4,0679 2485,9562 610,1892 319,9192 108,8806 0,4520 861,3277 597,0300 967,8231 1114,3731 0,2938 580,9440 91,7979 32,1000 0,0161 16,0860 876,0253 1082,2686 0,2777

960,5091 10,9331 1682,8316

16,0860 3530,2991 10,8227

TOTAL 2309,9440 3014,8020 3306,0071 6320,8136 4502,6213 861,3277 2679,5200 704,8580 1974,6575 960,5091 546,6561 21,6369 2103,5395 5606,7214

Na2CO3H2O 21,6369 21,6369

NH4OH 420,7079 420,7079

NH2CNH2O 535,7224

UFC 1607,1688

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”

JAWA TIMUR 2010 DIPERIKSA : PROF.DR.IR.SOEMARGONO,SU DIGAMBAR : MOH.ISKAK

NPM : 0631010045

FLOW SHEET

PABRIK UREA FORMALDEHYDE CONCENTRATE DENGAN OKSIDASI METANOL MENGGUNAKAN KATALIS SILVER

E - 212

Cooling Water Steam Condensat Steam Cooling Water Return Tekanan (atm) Suhu (o_C)

Titik Neraca Massa

PW Process Water

BFW Boiler feed water

CWR CS S CW

NO KODE NAMA ALAT

01 F-111 TANGKI PENYIMPAN METANOL 02 F-112 TANGKI UMPAN 03 L-113 POMPA TANGKIN UMPAN 04 L-114 POMPA VAPORIZER 05 V-115 VAPORIZER 06 F-116 DRUM SEPARATOR 07 H-117 FILTER AIR 08 G-118 BLOWER 09 E-119 HEATER UDARA 10 E-120 HEATER 1 11 H-121 FILTER AIR 12 G-122 BLOWER

13 F-123 TANGKI PENAMPUNG BAHAN BAKAR 14 L-124 POMPA BAHAN BAKAR 15 E-125 HEATER 2 16 R-210 REAKTOR FIXED BED 17 E-211 WASTE HEAT BOILER 18 E-212 COOLER 19 D-220 ABSORBER 20 L-221 POMPA DISTILASI 21 E-222 HEATER DISTILASI 22 D-230 DISTILASI 23 D-231 KONDENSOR 24 F-232 AKUMULATOR 25 L-234 POMPA REFLUKS 26 E-235 REBOILER

27 E-236 COOLER PRODUK BOTTOM DISTILASI 28 A-237 KATION EXCHANGER

29 A-238 ANION EXCHANGER 30 L-239 POMPA TANGKI PENGENCER 31 F-240 TANGKI PENGENCER

32 F-241 TANGKI PENAMPUNG FORMALDEHYDE 37% 33 L-242 POMPA REAKTOR PENGADUK 34 E-243 HEATER REAKTOR 35 F-244 GUDANG PENAMPUNG UREA 36 J-245 SCREW CONVEYOR 37 J-246 BUCKET ELEVATOR 38 J-247 HOPPER

39 J-248 GUDANG PENAMPUNG UREA 98% 42 J-251 HOPPER

41 J-250 BUCKET ELEVATOR 40 J-249 SCREW CONVEYOR 43 J-252 TANGKI PENAMPUNG NH4OH 5% 46 E-311 COOLER PRODUK REAKTOR 45 R-310 REAKTOR BERPENGADUK 44 L-253 POMPA REAKTOR 47 F-411 TANGKI PENAMPUNG UFC

PABRIK UREA FORMALDEHYDE CONCENTRATE DARI METANOL DENGAN OKSIDASI MENGGUNAKAN

KATALIS SILVER

28 1 1 FC 46 2 1 70 2 TC 30 3 2 PC TC PC 550 620 4 2 600 2 86 1

Flowsheet Utilitas