NASKAH PUBLIKASI Prarancangan Pabrik Urea Formaldehida Dari Metanol Dan Oksigen Dengan Proses DB. Western Kapasitas 30.000 Ton/Tahun.

NASKAH PUBLIKASI

PRARANCANGAN PABRIK UREA FORMALDEHIDA

DARI METANOL DAN OKSIGEN DENGAN PROSES DB. WESTERN KAPASITAS 30.000 TON/TAHUN

Diajukan Guna Melengkapi Persyaratan Dalam Menyelesaikan Pendidikan Tingkat Strata Satu Di Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Oleh :

HERLINA DEWI MAYASARI D 500 120 018

Dosen pembimbing :

1. Ir. Nur Hidayati, MT, PhD 2. Emi Erawati, ST. M Eng

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

HALAMAN PENGESAHAN

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK KIMIA

Nama : Herlina Dewi Mayasari

NIM : D 500 120 018

Judul tugas prarancangan pabrik : Prarancangan Pabrik Urea Formaldehida dari Metanol dan Oksigen dengan Proses DB. Western Kapasitas 30.000 Ton/Tahun Dosen Pembimbing : 1. Ir. Nur Hidayati, MT.,PhD

2. Emi Erawati ST. M.Eng

Surakarta, Juli 2014

Menyetujui,

Dosen Pembimbing I

Ir. Nur Hidayati, MT.,PhD. NIK : 975

Dosen Pembimbing II

Emi Erawati ST. M.Eng NIK : 989 Mengetahui,

Dekan Teknik

Ir. Sri Sunaryono M.T., Ph.D. NIK : 682

Ketua Jurusan

Rois Fatoni S.T., M.T., Ph.D. NIK : 892

INTISARI

Pabrik urea formaldehida dibuat dengan mereaksikan metanol dan udara dengan katalisator yang digunakan iron molybdenum oxide. Reaksi berlangsung pada suhu 240°C dan tekanan 1,2 atm. Reaksi yang terjadi bersifat eksotermis. Formaldehida yang dihasilkan kemudian dijerab dengan larutan urea membentuk urea formaldehida.

Kapasitas produksi 30.000 ton/tahun membutuhkan metanol sebesar 1574,11 kg/jam, oksigen 3454,73 kg/jam dan urea 1961,39 kg/jam. Kebutuhan utilitas terdiri dari air sebesar 31863,63 kg/jam, listrik sebesar 443,73 KW dan bahan bakar sebesar 70,96 L/jam. Pabrik direncanakan didirikan di Bontang, Kalimantan Timur dengan area seluas 48.732 m2 dengan jumlah karyawan sebanyak 155 orang.

Pabrik urea formaldehida direncanakan beroperasi 330 hari/tahun. Berdasarkan hasil analisa ekonomi diperoleh data bahwa keutungan sebelum pajak sebesar Rp 108.106.657.219 dan setelah pajak sebesar Rp 76.098.860.053. Percent Return On Investment (ROI) sebelum pajak sebesar 74,38% dan setelah pajak sebesar 52,06%. Pay Out Time (POT) sebelum pajak sebesar 1,19 tahun sedangkan setelah pajak sebesar 1,61 tahun. Break Even Point (BEP) sebesar 38,75% dan Shut Down Point (SDP) sebesar 29,69%. Discounted Cash Flow (DCF) sebesar 49,72%. Berdasarkan data diatas maka pabrik urea formaldehida dari metanol dan oksigen ini layak untuk didirikan.

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 ton/tahun 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 (Ton/tahun)

2009 1577,639

2010 3650,832

2011 4959,438

2012 6109,797

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 – 3x106

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 ton/tahun. Melihat kebutuhan yang semakin bertambah tiap tahunnya maka diputuskan pabrik yang akan dibangun berkapasitas 30.000 ton/tahun.

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

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

2008 2009 2010 2011 2012 2013

Im

p

or

(

ton/

th)

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 CO(NH2)2 + CH2O CO(NH2CONH)2 Urea Formaldehida Metilol diurea CO(NH2)2 + CH2O HOCH2NHCONH2 Urea Formaldehida Metilol urea CO(NH)2 + 2 CH2O NHCONH(CH2OH)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.

(H2NCONHCH2OH)n

NH(CONH2)-CH2O-[N(CONH2)CH2O]n-2N(CONH2)CH2OH + (n-1) H2O

(Subekti, 1995)

METODELOGI PENELITIAN 3.1.Tinjauan Termodinamika

Secara termodinamika untuk menentukan sifat reaksi dapat dilihat dari harga entalpi dan konstanta keseimbangan reaksi. Data ∆Hfᴼ pada suhu 298 K sebagai berikut:

Reaksi utama :

CH3OH(g) + ½ O2(g) HCHO(g) + H2O(g) Diketahui pada suhu 25oC :

ΔHfo

CH3OH(g) = -48,08 kkal/mol ΔHfo

O2(g) = 0 kkal/mol ΔHfo HCHO(g) = -28,29 kkal/mol ΔHfo H2O(g) = -57,7979 kkal/mol

(Perry, 2008) : ΔHro = ΣΔH produk - Σ ΔH reaktan= (ΔHfo HCHO + ΔHfo H2O) – (ΔHfo CH3OH + ½ ΔHfo O2)

= (-28,29-57,7979) - (-48,08 + 0) = -86,0879 kkal/mol + 48,98 kkal/mol = -38,0079 kkal/mol

Ternyata ΔH reaksi menunjukkan harga negatif maka reaksi bersifat eksotermis. Apabila ditinjau dari energi Gibbs (ΔGr) pada suhu 25oC diketahui data sebagai berikut:

ΔGfo

CH3OH(g) = -38,62 kkal/mol ΔGfo

O2(g) = 0 kkal/mol ΔGfo HCHO(g) = -26,88 kkal/mol

ΔGfo

H2O(g) = -54,6351 kkal/mol

(Perry, 2008) ΔGro = ΣΔG produk - ΣΔG reaktan=

(ΔGfo_{HCHO + ΔGf}o

H2O) –(ΔGfo CH3OH + ½ ΔGfo

O2)

= (-26,88 - 56,6351) - (-38,62+ 0) = -81,5151 kkal/mol + 38,62 kkal/mol = -42,8951 kkal/mol

= -42895,1 kal/mol

ΔGro = - RT ln KK298 = exp (-ΔG/RT) = exp (42895,1 / 1,987 x 298) = 2,893 x 1031

Harga K pada suhu operasi 240ºC dapat dihitung sebagai berikut :

ΔGro = - RT ln K298 lnKoperasi

K₂₉₈ =

-∆G R x

T-�_� T x �_� ln Koperasi

2,893 x 1031=

42895,1 1,987 x

513-298 513 x 298 = 4,435 x 1044

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 = 5,37227.102. exp (-7055,14/T) ��1 = 567,606 exp

-1125,96 T

��2 = 8,36863 . 10-5exp

7124,14 T

(Subekti,1995) Dimana :

r1 = kecepatan reaksi (kmol/kg.kat.jam) kp1 = konstanta kinetika reaksi

(kmol/kg kat.det.atm) T = suhu reaksi (K)

P = tekanan (atm) Ym= fraksi mol metanol

αp1= konstanta (kmol/kmol CH3OH.atm) αp2= konstanta (kmol/kmol CH3OH.atm) 3.3. Spesifikasi Alat Utama Proses 1. Reaktor (R-01)

Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi oksidasi antara metanol sebesar 1575,69 kg/jam dan udara sebesar 14966,36 kg/jam membentuk formaldehida sebanyak

16542,02 kg/jam

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

IDT : 1,01 in = 0,256 m ODT : 1,25 in = 0,031 m At : 0,8 in2 = 0,00052 m2 Jumlah tube : 3008

1,5625 in Jumlah pass : 1

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 283 Grade C

b. Shell :

IDS : 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 (CH2O) sebanyak 16542,02 kg/jam 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 (3/16 in) Tinggi : 0,392 m

Dimensi menara : Diameter : 2 m

Tebal shell : 0,005 m (3/16 in) Tinggi : 7,775 m

Jumlah : 1 buah 3. Blower (BL-01)

Fungsi : Mengalirkan udara sebanyak 14966,36 kg/jam

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 m3/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 kg/jam

Tipe : Dry filter Bahan konstruksi : Carbon steel Kondisi operasi : Suhu : 30ºC

Tekanan : 1 atm Face area : 0,377 m3/s

Kapasitas : 2,359 m3/s Ukuran : 0,5 x 0,5 m Jumlah : 1 buah 5. Heat Exchanger (HE-01)

Fungsi : Memanaskan metanol sebesar 1575,69 kg/jam 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 kg/jam dengan air sebesar 1961,39 kg/jam 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 m3

Tebal : 0,005 m (3/16 in)

Head :

Tinggi : 0,261 m

Tebal : 0,005 m (3/16 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 kg/jam yang tidak terjerap di menara absorber Bahan konstruksi : Carbon steel Tipe : Box

Overall thermal eficiency: 75% Excess air : 25%

Heat duty : 862269,839 Kj/jam 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

Secara garis besar proses pembuatan urea formaldehida dibagi menjadi tiga tahapan yaitu: a. Tahap penyiapan bahan baku

Tahapan ini bertujuan untuk menyiapkan bahan baku yang terdiri dari metanol dan oksigen agar sesuai dengan kondisi operasi yang diinginkan reaktor fixed bed multitube (R-01) yaitu pada suhu 240ºC dan tekanan 1,2 atm. Bahan baku yang berupa metanol cair yang disimpan dalam tangki (T-01) pada suhu 30ºC dan tekanan 1 atm dialirkan menuju pre heater methanol (HE-01) dengan menggunakan pompa (P-01) untuk dipanaskan sampai suhu 80ºC dengan memanfaatkan gas buang dari incenerator (I-01). Metanol kemudian diumpankan menuju methanol heater I (HE-03) dan methanol heater II (HE-04) untuk dipanaskan lagi sampai suhunya menjadi 240ºC sebelum nantinya diumpankan masuk reaktor.

Sementara oksigen yang diambil dari udara sekitar dengan suhu 30ºC dan tekanan 1 atm disaring untuk dipisahkan dengan partikel-partikel pengotor yang terikut dengan melalui filter (FL-01).

Kemudian dengan blower tekanan dinaikkan menjadi 1,5 atm selanjutnya dialirkan menuju air feed pre heater (HE-02) dan air feed heater (HE-05) untuk dipanaskan sampai suhunya menjadi 240ºC yang selanjutnya dialirkan menuju reaktor. Disisi lain bahan baku yang berupa urea yang digunakan sebagai penyerap dalam pembuatan urea formaldehida juga harus disiapkan. Urea prilling yang disimpan didalam tangki (T-03) diangkut menuju silo (SL-01) dengan menggunakan screw conveyor (SC-01) yang dilengkapi dengan bucket elevator (BE-01). Urea yang telah ditimbang kemudian dimasukkan ke dalam mixing tank (M-01) untuk dilarutkan dengan air proses hingga diperoleh larutan urea 70% berat dan untuk melarutkan urea diperlukan panas yang disuplai dari gas buang yang keluar dari HE-01. Larutan ini lalu dimasukkan di dalam tangki penampung (T-05) sebelum nantinya dialirkan menuju absorber (AB-01) dengan menggunakan pompa P-03.

b. Tahap pembentukan produk Tahapan ini bertujuan untuk :

1. Mereaksikan metanol dan oksigen sehingga dihasilkan formaldehida didalam reaktor.

2. Mereaksikan gas formaldehida dengan larutan urea didalam absorber sehingga dihasilkan urea formaldehida.

Formaldehida dihasilkan dengan me-reaksikan metanol dan oksigen didalam reaktor fixed bed multitube (R-01) pada kondisi suhu 240ºC dan tekanan 1,2 atm. Untuk mempercepat reaksi digunakan katalis iron molybdenum oxide sebagai bahan pembantu yang diletakkan didalam tube-tube reaktor. Reaksi oksidasi metanol berlangsung secara non-isothermal dan sangat eksotermis sehingga selama reaksi berlangsung akan melepas sejumlah panas dan untuk menjaga kondisi operasi di dalam reaktor (R-01) digunakan dowtherm A sebagai pendingin yang dialirkan melalui shell. Panas yang dibawa keluar downtherm A sabagian dimanfaatkan sebagai pemanas di HE-03.

Konversi reaksi yang terjadi mencapai 99% dengan selektivitas formaldehida 94%.

Pembentukan urea formaldehida terjadi di dalam absorber (AB-01) dengan tipe packed tower. Absorber ini beroperasi pada suhu 75,89ºC dan tekanan 1 atm yang dilengkapi dengan pendingin ditiap-tiap bednya. Gas formaldehida yang dihasilkan dari reaktor keluar pada suhu 435,97ºC dimanfaatkan sebagai pemanas metanol dan udara di HE-05, HE-04, HE-02. Gas formaldehida yang telah didinginkan keluar dari HE-02 pada suhu 238,07ºC kemudian didinginkan lagi di HE-06 sampai suhunya menjadi 75,89ºC yang selanjutnya diumpankan ke dalam absorber (AB-01). Dalam absorber gas formaldehida diserap dengan larutan urea 70% berat yang telah dibuat di tahap persiapan bahan baku.

Konversi penyerapan didalam absorber 97%, gas- gas yang tidak terserap keluar melalui puncak absorber yang selanjutnya diumpankan ke dalam incenerator (I-01) untuk dibakar menjadi karbon dioksida dan uap air yang nantinya gas hasil pembakaran tersebut dimanfaatkan sebagai pemanas di HE-01.

c. Tahap penanganan produk

Larutan urea formaldehida yang merupakan produk bawah menara absorber (AB-01) keluar pada suhu 90ºC dialirkan dengan pompa (P-04) menuju product cooler (HE-07) untuk didinginkan sampai suhunya menjadi 60ºC kemudian didinginkan lagi di HE-08 hingga suhunya 30ºC sebelum akhirnya dialirkan menuju tangki penyimpanan produk (T-02).

HASIL PENELITIAN

Pabrik urea formaldehida direncanakan beroperasi 330 hari/tahun. Berdasarkan hasil analisa ekonomi diperoleh data bahwa keutungan setelah pajak Rp. 76.098.860.053. Break Even Point (BEP) sebesar 38,75% berada pada batas minimum yang diijinkan (40-60%). Nilai BEP dipengaruhi oleh harga jual produk yang relatif lebih besar dari harga bahan baku, sehingga jika selisihnya semakin besar maka nilai BEP juga akan semakin rendah. Sebaliknya, nilai ROI akan semakin tinggi seiring penurunan nilai BEP. Percent Return On Investment (ROI) setelah pajak sebesar 52,06%.

Pay Out Time (POT) sebelum pajak sebesar 1,19 tahun sedangkan setelah pajak sebesar 1,61 tahun berada pada batas minimum yang diizinkan (max 2 tahun). Shut Down Point (SDP) sebesar 29,69%.

Discounted Cash Flow (DCF) sebesar 49,72%. Berdasarkan data diatas maka pabrik urea formaldehida dari metanol dan oksigen ini layak untuk didirikan.

Gambar 2 Grafik Analisa Kelayakan Ekonomi

KESIMPULAN Dari hasil analisa ekonomi diperoleh:

1. Return On investment (ROI) sebelum pajak sebesar 74,38% sesudah pajak sebesar 52,06%.

2. Pay Out Time sebelum pajak adalah 1,19 tahun dan sesudah pajak adalah 1,61 tahun. 3. Break Even Point (BEP) dari pabrik urea

formaldehida ini sebesar 38,75%. Shut Down Point (SDP) sebesar 29,69%.

4. Discounted Cash Flow (DCF) sebesar 49,72%.

Jadi pabrik urea formaldehida dengan proses DB Western dengan kapasitas 30.000 ton/tahun LAYAK untuk dipertimbangkan pendiriannya.

DAFTAR PUSTAKA

Badan Pusat Statistik, 2012, ”Statistik Perdagangan Luar Negeri Indonesia”, Jakarata.

Badan Pusat Statistik, 2013, ”Statistik Perdagangan Luar Negeri Indonesia”, Jakarata.

Meyer, Beat,1979,Urea Formaldehyde Resins, Addison Wesley Publishing Co Inc, Canada.

Keyes, F., and Clark, R.S., 1965, “Industrial Chemistry”, 4 th edition, John Wiley and Sons, Inc, New York.

Kirk, R.E., and Othmer, V.R., 1995,

“Encyclopedia of Chemical Technology”, Vol 16, 4th ed, John Wiley & Sons Inc., New York .

Perry’s, R.H., and Green, D., 2008, “Perry’s

Chemical Engineer’s Hand Book”, 8th

edition, Mc. Graw Hill Book Company Inc., New York.

Peters, M.S, and Timmerhaus. 2003. “Plant Design and Economy for Chemical

Engineer’s”. 3rd

Edition. Singapore: Mc. Graw Hill Book Company Inc.

Subekti, Agus, 1995, “Perancangan dan Evaluasi Reaktor Formaldehyde di PT. pupuk Kaltim – Bontang”, Prosiding STK Soehadi Reksowardodo.

Ullmans, Barbara Elvers, 1988, “Encyclopedia of Industrial Chemistry”, Vol A11, Completely Edition, John Willey and Sons Inc, New York.

1,5625 in Jumlah pass : 1

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 283 Grade C

b. Shell :

IDS : 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 (CH2O) sebanyak 16542,02 kg/jam 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 (3/16 in) Tinggi : 0,392 m

Dimensi menara : Diameter : 2 m

Tebal shell : 0,005 m (3/16 in) Tinggi : 7,775 m

Jumlah : 1 buah 3. Blower (BL-01)

Fungsi : Mengalirkan udara sebanyak 14966,36 kg/jam

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 m3/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 kg/jam

Tipe : Dry filter Bahan konstruksi : Carbon steel Kondisi operasi : Suhu : 30ºC

Tekanan : 1 atm Face area : 0,377 m3/s

Kapasitas : 2,359 m3/s Ukuran : 0,5 x 0,5 m Jumlah : 1 buah

5. Heat Exchanger (HE-01)

Fungsi : Memanaskan metanol sebesar 1575,69 kg/jam 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 kg/jam dengan air sebesar 1961,39 kg/jam 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 m3

Tebal : 0,005 m (3/16 in)

Head :

Tinggi : 0,261 m

Tebal : 0,005 m (3/16 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 kg/jam yang tidak terjerap di menara absorber Bahan konstruksi : Carbon steel

Tipe : Box

Overall thermal eficiency: 75% Excess air : 25%

Heat duty : 862269,839 Kj/jam 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

Secara garis besar proses pembuatan urea formaldehida dibagi menjadi tiga tahapan yaitu: a. Tahap penyiapan bahan baku

Tahapan ini bertujuan untuk menyiapkan bahan baku yang terdiri dari metanol dan oksigen agar sesuai dengan kondisi operasi yang diinginkan reaktor fixed bed multitube (R-01) yaitu pada suhu 240ºC dan tekanan 1,2 atm. Bahan baku yang berupa metanol cair yang disimpan dalam tangki (T-01) pada suhu 30ºC dan tekanan 1 atm dialirkan menuju pre heater methanol (HE-01) dengan menggunakan pompa (P-01) untuk dipanaskan sampai suhu 80ºC dengan memanfaatkan gas buang dari incenerator (I-01). Metanol kemudian diumpankan menuju methanol heater I (HE-03) dan methanol heater II (HE-04) untuk dipanaskan lagi sampai suhunya menjadi 240ºC sebelum nantinya diumpankan masuk reaktor.

Sementara oksigen yang diambil dari udara sekitar dengan suhu 30ºC dan tekanan 1 atm disaring untuk dipisahkan dengan partikel-partikel pengotor yang terikut dengan melalui filter (FL-01).

Kemudian dengan blower tekanan dinaikkan menjadi 1,5 atm selanjutnya dialirkan menuju air feed pre heater (HE-02) dan air feed heater (HE-05) untuk dipanaskan sampai suhunya menjadi 240ºC yang selanjutnya dialirkan menuju reaktor. Disisi lain bahan baku yang berupa urea yang digunakan sebagai penyerap dalam pembuatan urea formaldehida juga harus disiapkan. Urea prilling yang disimpan didalam tangki (T-03) diangkut menuju silo (SL-01) dengan menggunakan screw conveyor (SC-01) yang dilengkapi dengan bucket elevator (BE-01). Urea yang telah ditimbang kemudian dimasukkan ke dalam mixing tank (M-01) untuk dilarutkan dengan air proses hingga diperoleh larutan urea 70% berat dan untuk melarutkan urea diperlukan panas yang disuplai dari gas buang yang keluar dari HE-01. Larutan ini lalu dimasukkan di dalam tangki penampung (T-05) sebelum nantinya dialirkan menuju absorber (AB-01) dengan menggunakan pompa P-03.

b. Tahap pembentukan produk Tahapan ini bertujuan untuk :

1. Mereaksikan metanol dan oksigen sehingga dihasilkan formaldehida didalam reaktor.

2. Mereaksikan gas formaldehida dengan larutan urea didalam absorber sehingga dihasilkan urea formaldehida.

Formaldehida dihasilkan dengan me-reaksikan metanol dan oksigen didalam reaktor fixed bed multitube (R-01) pada kondisi suhu 240ºC dan tekanan 1,2 atm. Untuk mempercepat reaksi digunakan katalis iron molybdenum oxide sebagai bahan pembantu yang diletakkan didalam tube-tube reaktor. Reaksi oksidasi metanol berlangsung secara non-isothermal dan sangat eksotermis sehingga selama reaksi berlangsung akan melepas sejumlah panas dan untuk menjaga kondisi operasi di dalam reaktor (R-01) digunakan dowtherm A sebagai pendingin yang dialirkan melalui shell. Panas yang dibawa keluar downtherm A sabagian dimanfaatkan sebagai pemanas di HE-03.

Konversi reaksi yang terjadi mencapai 99% dengan selektivitas formaldehida 94%.

Pembentukan urea formaldehida terjadi di dalam absorber (AB-01) dengan tipe packed tower. Absorber ini beroperasi pada suhu 75,89ºC dan tekanan 1 atm yang dilengkapi dengan pendingin ditiap-tiap bednya. Gas formaldehida yang dihasilkan dari reaktor keluar pada suhu 435,97ºC dimanfaatkan sebagai pemanas metanol dan udara di HE-05, HE-04, HE-02. Gas formaldehida yang telah didinginkan keluar dari HE-02 pada suhu 238,07ºC kemudian didinginkan lagi di HE-06 sampai suhunya menjadi 75,89ºC yang selanjutnya diumpankan ke dalam absorber (AB-01). Dalam absorber gas formaldehida diserap dengan larutan urea 70% berat yang telah dibuat di tahap persiapan bahan baku.

Konversi penyerapan didalam absorber 97%, gas- gas yang tidak terserap keluar melalui puncak absorber yang selanjutnya diumpankan ke dalam incenerator (I-01) untuk dibakar menjadi karbon dioksida dan uap air yang nantinya gas hasil pembakaran tersebut dimanfaatkan sebagai pemanas di HE-01.

c. Tahap penanganan produk

Larutan urea formaldehida yang merupakan produk bawah menara absorber (AB-01) keluar pada suhu 90ºC dialirkan dengan pompa (P-04) menuju product cooler (HE-07) untuk didinginkan sampai suhunya menjadi 60ºC kemudian didinginkan lagi di HE-08 hingga suhunya 30ºC sebelum akhirnya dialirkan menuju tangki penyimpanan produk (T-02).

HASIL PENELITIAN

Pabrik urea formaldehida direncanakan beroperasi 330 hari/tahun. Berdasarkan hasil analisa ekonomi diperoleh data bahwa keutungan setelah pajak Rp. 76.098.860.053. Break Even Point (BEP) sebesar 38,75% berada pada batas minimum yang diijinkan (40-60%). Nilai BEP dipengaruhi oleh harga jual produk yang relatif lebih besar dari harga bahan baku, sehingga jika selisihnya semakin besar maka nilai BEP juga akan semakin rendah. Sebaliknya, nilai ROI akan semakin tinggi seiring penurunan nilai BEP. Percent Return On Investment (ROI) setelah pajak sebesar 52,06%.

Pay Out Time (POT) sebelum pajak sebesar 1,19 tahun sedangkan setelah pajak sebesar 1,61 tahun berada pada batas minimum yang diizinkan (max 2 tahun). Shut Down Point (SDP) sebesar 29,69%.

Discounted Cash Flow (DCF) sebesar 49,72%. Berdasarkan data diatas maka pabrik urea formaldehida dari metanol dan oksigen ini layak untuk didirikan.

Gambar 2 Grafik Analisa Kelayakan Ekonomi

KESIMPULAN Dari hasil analisa ekonomi diperoleh:

1. Return On investment (ROI) sebelum pajak sebesar 74,38% sesudah pajak sebesar 52,06%.

2. Pay Out Time sebelum pajak adalah 1,19 tahun dan sesudah pajak adalah 1,61 tahun. 3. Break Even Point (BEP) dari pabrik urea

formaldehida ini sebesar 38,75%. Shut Down Point (SDP) sebesar 29,69%.

4. Discounted Cash Flow (DCF) sebesar 49,72%.

Jadi pabrik urea formaldehida dengan proses DB Western dengan kapasitas 30.000 ton/tahun LAYAK untuk dipertimbangkan pendiriannya.

DAFTAR PUSTAKA

Badan Pusat Statistik, 2012, ”Statistik Perdagangan Luar Negeri Indonesia”, Jakarata.

Badan Pusat Statistik, 2013, ”Statistik Perdagangan Luar Negeri Indonesia”, Jakarata.

Meyer, Beat,1979,Urea Formaldehyde Resins, Addison Wesley Publishing Co Inc, Canada.

Keyes, F., and Clark, R.S., 1965, “Industrial Chemistry”, 4 th edition, John Wiley and Sons, Inc, New York.

Kirk, R.E., and Othmer, V.R., 1995,

“Encyclopedia of Chemical Technology”, Vol 16, 4th ed, John Wiley & Sons Inc., New York .

Perry’s, R.H., and Green, D., 2008, “Perry’s

Chemical Engineer’s Hand Book”, 8th

edition, Mc. Graw Hill Book Company Inc., New York.

Peters, M.S, and Timmerhaus. 2003. “Plant Design and Economy for Chemical

Engineer’s”. 3rd

Edition. Singapore: Mc. Graw Hill Book Company Inc.

Subekti, Agus, 1995, “Perancangan dan Evaluasi Reaktor Formaldehyde di PT. pupuk Kaltim – Bontang”, Prosiding STK Soehadi Reksowardodo.

Ullmans, Barbara Elvers, 1988, “Encyclopedia of Industrial Chemistry”, Vol A11, Completely Edition, John Willey and Sons Inc, New York.