PRA-RANCANG PABRIK FORMALDEHIDE DARI METANOL DAN UDARA MENGGUNAKAN METODE HALDOR TOPSOE DENGAN KAPASITAS 40.000 TON/TAHUN BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Formaldehide merupakan senyawa dari gugus aldehida yang paling sederhana. Formaldehide mempunyai nama lain metanal, metil aldehide, metilen glikol, metilen oxide, formalin atau formol dengan rumus molekul CH2O. Adapun bahan baku pembuatan formaldehide di Indonesia sangat banyak di produksi dan mudah diperoleh. Bahan baku Pembuatan formaldehide ini adalah metanol dan udara. Metanol diperoleh dari PT. Kaltim Methanol Industri yang berlokasi di pulau Bunyu, Kalimantan Timur, sedangkan udara dapat diperoleh secara bebas dialam, dengan mempertimbangkan adanya bahan baku yang mencukupi seperti yang terurai di atas maka sangat memungkinkan untuk mendirikan pabrik formaldehide di Indonesia. Formaldehide memiliki wujud gas tetapi biasanya dijual berupa larutan yang sudah diencerkan dengan kemurnian 55%-37% w/w. Larutan formaldehide yang paling umum dijual dipasaran, adalah larutan dengan kandungan 37% w/w formaldehide dalam air dan ditambahakan 10-15% w/w metanol untuk mencegah terjadinya polimerisasi. Formaldehide banyak digunakan sebagai bahan baku maupun sebagai bahan pendukung dalam berbagai industri, hal ini menjadikan formaldehide memiliki nilai strategis dalam perkembangan dunia industri. Beberapa sektor industri yang menggunakan formaldehide sebagai bahan baku yaitu industri tekstil, industri kertas, industri minyak bumi, indutri pupuk, industri resin perekat, industri kesehatan dan industri farmasi. 1.2 Tujuan Perancangan 1.2.1 Tujuan Umum Tujuan umum dari pra-rancangan pabrik formaldehide adalah untuk membuka lapangan kerja bagi masyarakat disekitar lokasi pabrik, untuk meningkatkan pemakaian bahan baku metanol, serta memenuhi kebutuhan industri lain akan formaldehide di Indonesia. 1.2.2 Tujuan Khusus Tujuan khusus dari pra-rancangan pabrik formaldehide adalah untuk memenuhi kebutuhan industri dalam negeri, membantu produksi industri-industri yang menggunakan bahan baku atau bahan pendukung formaldehide dalam prosesnya, seperti industri tekstil, industri kertas, industri minyak bumi, industri pupuk, industri resin perekat, industri kesehatan dan industri farmasi. Dengan melihat banyaknya penggunaan formaldehide sebagai bahan baku atau bahan pendukung produksi dalam industri, maka keberadaan pabrik kimia formaldehide bisa membantu petumbuhan perekonomian Indonesia. 1.3 Bahan Baku 1.3.1 Ketersedian Bahan Baku Semakin besarnya akan kebutuhan bahan kimia formaldehide, maka kebutuhan akan bahan baku pembuatan formaldehide pun akan semakin meningkat. Bahan baku utama yang digunakan dalam pembuatan formaldehide yaitu adalah metanol dan udara. Udara dapat diperoleh dari lingkungan disekitar industri, sedangkan bahan baku metanol dapat diperoleh dari dalam negeri maupun dari luar negeri. Untuk industri penghasil metanol yang ada di Indonesia antara lain sebagai berikut: Tabel 1. Data Industri Produsen Metanol di Indonesia Nama Industri PT. Kaltim Metanol Lokasi Kapasitas (ton/tahun) Bontang 660.000 Industri Berdasarkan dari data yang diperoleh diatas dapat dipastikan bahwa ketersediaan bahan baku pembuatan formaldehide yaitu methanol dan udara dapat terpenuhi sehingga mampu menunjang keberlanjutan pabrik formaldehide yang akan dibangun. 1.3.2 Produk dan Kegunaan Produk yang dihasilkan dari perancangan pabrik ini adalah formaldehid dengan konsentrasi 37% w/w. Adapun kegunaan dari produk formaldehid secara luas antara lain sebagai berikut: 1. Industri tekstil : formaldehide digunakan sebagai pemutih atau finisher pada pakaian agar tidak mudah kusut. 2. Industri kertas : formaldehide digunakan untuk memproduksi kertas yang tahan lipatan dan tahan terhadap minyak. 3. Industri minyak bumi : formaldehide digunakan sebagai pemurni dan penyaring untuk bahan bakar cair dan produk hidrokarbon lainnya. 4. Industri resin perekat : formaldehide digunakan sebagai bahan pembuatan resin termoplastik khusus seperti urea formaldehide, melamin formaldehide dan phenol formaldehide. 5. Industri logam dan kaca : formaldehide digunakan sebagai penghambat korosi pada logam dan finishing kaca. 6. Industri sintesa bahan kimia intermediate : formaldehide digunakan sebagai bahan kimia perantara dalam pembuatan bahan kimia lainnya seperti pentaeritritol, heksametilenatetramina dan butanediol. 7. Industri kesehatan dan farmasi : formaldehide digunakan sebagai bahan desinfektan dan untuk sterilisasi alat-alat proses. 1.3.3 Margin Keuntungan Kotor Margin keuntungan kotor dari produksi formaldehide yang akan dibangun adalah sekitar. 1.4 Analisis Pasar 1.1.1 Kebutuhan Pasar Formaldehide merupakan salah satu bahan dasar kimia yang penting dan dibutuhkan oleh banyak industri, khususnya industri yang memproduksi aldehida. Penggunaan formaldehide jarang atau bahkan tidak pernah digantikan oleh bahan kimia lainnya. Secara umum mengganti penggunaan formaldehide dengan bahan kimia lainnya memerlukan biaya yang lebih mahal dan tidak lebih beracun dibandingakan formaldehide. Oleh karena itu, pasar baik nasional maupun internasional sangat membutuhkan bahan kimia ini. Selain itu, dengan adanya industri formaldehide juga dapat memenuhi permintaan pasar nasional mapun internasional sehingga bisa membantu menstabilkan keuangan negara melalui komoditi ekspor. 1.1.2 Daya Saing Pasar Berdasarkan data badan pusat statistik dan perdagangan di Indonesia terjadi peningkatan konsumsi formaldehide setiap tahunnya, di mana kebutuhan tersebut belum dapat dipenuhi oleh industri yang memproduksi formaldehide. Sehingga banyak industri yang menggunakan formaldehide sebagai bahan baku atau bahan pendukung dalam prosesnya masih mengimpor dari negara lain. Hal ini menunjukkan bahwa daya saing pemasaran formaldehide tidak memiliki hambatan yang berat dan memberikan hasil yang menguntungkan. 1.1.3 Target Pasar Orientasi pemasaran formaldehide dengan kemurnian 37% w/w ditargetkan secara khusus untuk industri tekstil, industri polimer, industri resin perekat dan industri sintesis bahan kimia intermediate. Dimana industri-industri tersebut menggunakan formaldehide dalam jumlah besar untuk memproduksi produk turunan formaldehide seperti urea formaldehide, melamin formaldehide, fenol formaldehide, metilena difenil diisosianat dan polioxi metilena. Selain itu industriindustri tersebut juga banyak terdapat didaerah Kalimantan, Jawa Barat dan Jawa Timur sehingga pemasarannya dapat dengan mudah dilakukan dikarenakan dekat dengan lokasi pabrik formaldehide dibangun. 1.5 Pemilihan Lokasi Lokasi suatu pabrik akan menentukan kedudukan pabrik dalam persaingan maupun penentuan kelangsungan produksinya. Untuk pabrik formaldehide ini direncanakan akan didirikan di daerah Bontang Kalimantan Timur dengan pertimbangan sebagi berikut: 1.5.1. Faktor Primer a. Letak Sumber bahan Baku Bahan baku untuk memproduksi formaldehide adalah metanol yang diperoleh dari PT Kaltim Metanol Industri milik Pertamina di pulau Bunyu, Bontang, Kalimantan Timur. Dengan mendekatkan lokasi pabrik dengan sumber bahan baku yaitu PT Kaltim Metanol Industri maka akan menekan seminimal mungkin biaya pengangkutan dan transportasi bahan baku menuju tempat pengolahan. Serta dengan semakin dekat dengan sumber bahan baku utama (metanol) pada proses maka ketersediaan bahan baku akan semakin terjaga dan terjamin sehingga kemungkinan terjadinya defisit bahan baku akan dapat terkontrol. Selain itu, untuk memperoleh bahan penunjang iron oxide dan molybdenum oxide dilakukan dengan impor. Pemilihan Bontang, Kalimantan Timur sebagai lokasi pabrik juga dikarenakan cukup dekat dengan pelabuhan Radja Bontang sehingga dapat mempermudah dalam transportasi bahan penunjang. b. Pemasaran Produk Kota Bontang memiliki 3 pelabuhan. Letak kota ini yang cukup strategis sangat memudahkan untuk komoditi ekspor maupun pemerataan hasil produksi keseluruh pabrik diIndonesia yang membutuhkan formaldehide. Selain itu konsumen bahan kimia ini sebagian besar tersebar didaerah Kalimantan, sehingga biaya transportasi yang dibutuhkan akan lebih sedikit. c. Utilitas Utilitas yang dibutuhkan adalah keperluan tenaga listrik, air dan bahan bakar. Kebutuhan tenaga listrik didapat dari PLN setempat dan dari pembangkit listrik yang dibangun sendiri. Kebutuhan air dapat diambil dari air laut dan sumur dalam. Kebutuhan bahan bakar dapat diperoleh dari Pertamina dan distributornya sebagai pemasok bahan bakar solar dan LNG. d. Tenaga kerja Tenaga kerja merupakan pelaku dari proses poduksi. Ketersediaan tenaga kerja yang terampil dan terdidik serta perekrutan tenaga kerja menurut kualifikasi tertentu akan berbanding lurus dengan kemajuan produksi pabrik. Bontang berpenduduk padat sehingga penyediaan tenaga kerja kasar dan menengah dapat terpenuhi dari masyarakat dari daerah sekitar, sedangkan untuk tenaga kerja ahli dan berkualitas dapat mengambil dari lulusan Universitas atau Institut diseluruh Indonesia. e. Transportasi dan Telekomunikasi Lokasi pabrik dekat dengan pelabuhan sehingga mempermudah pemasokan bahan baku dan pemasaran produk baik untuk dalam negeri maupun luar negeri (ekspor). Transportasi lewat darat juga dapat dilakukan dengan mudah. Telekomunikasi di daerah Bontang cukup baik dan dapat berjalan dengan lancar. 1.5.2. Faktor Sekunder a. Kebijakan Pemerintah Bontang merupakan kawasan industri dan berada dalam teritorial negara Indonesia, sehingga kebijakan pemerintah dalam hal perijinan, lingkungan masyarakat sekitar, faktor sosial dan perluasan pabrik memungkinkan untuk berdirinya pabrik formaldehide. b. Tanah dan Iklim Penentuan suatu kawasan industri terkait dengan masalah tanah, yaitu tidak rawan terhadap bahaya tanah longsor, gempa maupun banjir, jadi pemilihan lokasi pendirian pabrik di kawasan industri Bontang tepat, walaupun masih diperlukan kajian lebih lanjut tentang masalah tanah sebelum pabrik didirikan. Kondisi iklim di Bontang seperti iklim di Indonesia pada umumnya dan tidak membawa pengaruh yang besar terhadap jalannya proses produksi. c. Keadaan Lingkungan Masyarakat Masyarakat Kalimantan Timur merupakan campuran dari berbagai suku bangsa yang hidup saling berdampingan. Pembangunan pabrik di lokasi tersebut dipastikan akan mendapat sambutan baik dan dukungan dari masyarakat setempat, dan dapat meningkatkan taraf hidup masyarakat. Adapun peta untuk pabrik formaldehide yang akan didirikan berlokasikan dengan titik koordinat 00°−10’−34” lintang utara dan 117°−20’−36” bujur timur di jalan Tari Jepen, Desa Guntung, Kecamatan Bontang Utara, Kota Bontang, Provinsi Kalimantan Timur, Indonesia. Lokasi pembangunan pabrik BAB 2 DESKRIPSI PROSES 2.1 Perancangan Proses 2.1.1 Macam-macam Proses Dalam produksi formaldehide terdapat beberapa macam proses produksinya. Berikut beberapa jenis proses produksi yang bisa digunakan dalam memproduksi formaldehide antara lain: a. Proses Hidrokarbon Proses hidrokarbon ini adalah proses yang dikembangkan pada awal perkembangan industri formaldehide. Proses ini merupakan proses dehidrogenasi dan oksidasi dengan katalis alumunium sulfat. Reaksi ini terjadi pada suhu 350-450°C dengan tekanan 1 atm. Proses ini mempunyai kelemahan yang merupakan alasan mengapa proses ini tidak dikembangkan lagi, yaitu dihasilkan beberapa hasil samping yang terbentuk bersama-sama formaldehid, antara lain asetaldehid, propane, asam-asam organik. Sehingga tentu saja diperlukan pemurnian untuk mendapatkan formaldehide dengan kemurnian tertentu. Dengan demikian proses menjadi mahal dan hasilnya kurang memuaskan. Reaksi yang terjadi sebagai berikut: (Ullmann, vol 15, p.6, 1971). CH2=CH2 + O2 2HCHO + H2O b. Proses Katalis Perak (Silver Catalyst) Proses ini menggunakan katalis perak dengan reaktor fixed bed multitube. Katalis ini berbentuk kristal-kristal perak atau spherical yang ditumpuk pada tube. Katalis ini mempunyai umur sekitar 3–8 bulan dan mudah teracuni oleh sulfur dan beberapa logam dari golongan transisi. Reaksi dengan katalis perak terjadi pada tekanan yang lebih besar dari tekanan atmosfer. Reaksi yang terjadi sebagai berikut: CH3OH + ½ O2 CH3OH Kat. Ag Kat. Ag HCHO + H2O HCHO + H2 H0298 =-37,3 kcal/gmol H0298 =20,3 kcal/gmol Pada proses ini awalnya udara dihisap dari lingkungan dan larutan metanol yang berasal dari tangki penyimpan dialirkan, selanjutnyak udara dan metanol diuapkan di vaporizer. Kemudian uap yang terbentuk dipanaskan di alat perpindahan panas dengan memanfaatkan gas panas hasil reaksi. Setelah kondisi suhu sesuai dengan suhu reaksi maka campuran uap metanol dan udara diumpankan ke dalam reaktor yang berisikan katalis kristal perak. Di dalam reaktor terjadi reaksi oksidasi antara uap metanol dengan udara menjadi formaldehide. Hasil reaksi yang mengandung formaldehide kemudian didinginkan sebelum diumpankan ke dalam menara absorber untuk diserap dengan air sehingga diperoleh larutan formaldehide, selanjutnya hasil larutan formaldehide dialirkan ke menara destilasi yang bertujuan untuk membentuk larutan formaldehide dengan variasi konsentrasi yang diinginkan. Biasanya produk formaldehide yang dihasilkan akan dialirkan ke unit anion exchanger yang bertujuan untuk mengurangi asam Produk akhir yang dihasilkan format ketingkat yang spesifik. mengandung konsentrasi 55% berat formaldehide dan 0,1% berat metanol. produk akhir disimpan di tangki penyimpan produk (Othmer, Vol 11, hal 238). Secara keseluruhan reaksinya adalah reaksi eksotermis dan terjadi pada suhu yang tinggi yaitu 600-650°C dan tekanan sedikit diatas tekanan atmosfer. Konversi yang terjadi sekitar 65-75% dan yield yang diperoleh sekitar 89,1%. Pada proses ini udara yang dimurnikan direaksikan dengan methanol dalam reaktor katalitik. Produk didinginkan dengan cepat, selanjutnya dialirkan ke menara absorber dan produk terkondensasi di dasar menara absorber. Untuk memurnikan produk sesuai dengan keinginan dilakukan pemurnian dengan proses destilasi (Mc Ketta 23, p.356, 1983). Kelebihan dan kekurangan dari proses silver catalyst yaitu sebagai berikut: Kelebihan Kekurangan 1. Konsentrasi produk formaldehide 1. Suhu operasi tinggi (600-650°C) yang dihasilkan lebih bervariasi 2. Umur katalis pendek (8-12 bulan) karena 3. Yield yang dihasilkan lebih rendah destilasi menggunakan menara dibandingkan proses haldor topsoe (89,1%) 4. Konversi yang dihasilkan lebih rendah dibandingan dengan proses haldor topsoe (65-75%) 5. Katalis mudah dirancuni oleh kontaminasi logam sehingga harus menggunakan peralatan dari stainless steel. c. Proses Haldor Topsoe (Mixed Oxyde Catalyst) Proses ini menggunakan katalis molybdenum oxide dan iron oxide dengan perbandingan rasio 1,5 dibanding 3. Katalis berbentuk granular atau spherical dan mempunyai umur sekitar 12-15 bulan. Secara keseluruhan reaksi yang terjadi adalah reaksi eksotermis. Reaksi terjadi pada suhu sekitar 300-4000C yang dikontrol secara isotermal untuk mengurangi terbentuknya hasil samping dan dengan tekanan sedikit diatas tekanan atmosfer. Udara berlebihan digunakan untuk memastikan konversi mendekati sempurna, sekitar 98,4%, dan untuk menghindari terjadinya eksplosive. Yield yang diperoleh sekitar 94,4%. Reaksi yang terjadi sebagai berikut: (Mc Ketta 23, p.356, 1983). CH3OH + ½ O2 Kat. MoO2 HCHO + H2O H0298 =-37,3 kcal/gmol Pada proses ini awalnya udara dihisap dari lingkungan dan larutan metanol yang berasal dari tangki penyimpan dialirkan, selanjutnyak udara dan metanol diuapkan di vaporizer. Kemudian uap yang terbentuk dipanaskan di alat perpindahan panas dengan memanfaatkan gas panas hasil reaksi. Proses ini menggunakan udara berlebih dan suhu dikontrol secara isotermal sekitar 340°C, kemudian campuran uap metanol dan udara berlebih diumpankan ke dalam reaktor yang berisikan katalis molydenum oxide dan iron oxide. Di dalam reaktor terjadi reaksi oksidasi antara uap metanol dengan udara menjadi formaldehide. Hasil reaksi yang mengandung formaldehide kemudian didinginkan dengan cepat sebelum diumpankan ke dalam menara absorber untuk diserap dengan air sehingga diperoleh larutan formaldehide di dasar kolom absorber. Konsentrasi formaldehide diatur dengan mengontrol jumlah air proses yang ditambahkan pada puncak kolom absorber. Kemudian produk formaldehide yang dihasilkan diumpankan ke dalam unit anion exchange untuk mengurangi kandungan asam format. Produk akhir yang dihasilkan mengandung konsentrasi sekitar 37% berat formaldehide dan 0,5-1% berat methanol. (Ullmann, vol 15, p.13, 1971). Kelebihan dan kekurangan dari proses haldor topsoe yaitu sebagai berikut: Kelebihan Kekurangan 1. Konversi lebih tinggi (98,4%) 1. Konsentrasi produk formaldehide 2. Suhu operasi lebih rendah dari proses silver catalyst (300-400°C) yang dihasilkan kurang bervariasi. 2. Katalis 3. Yield lebih tinggi dibandingkan mudah dirancuni oleh kontaminasi logam sehingga harus proses silver catalyst (94,4%) menggunakan 4. Umur katalis lebih panjang (12-15 peralatan dari stainless steel. bulan). 2.1.2 Seleksi Proses Perbedaan Proses Hidrokarbon, Silver Catalyst dan Haldor Topsoe (Mixed Oxide Catalyst) antara lain sebagai berikut: Parameter Hidrokarbon Silver catalyst Haldor Topsoe Suhu operasi 300-430°C 600-650°C 300-400°C Tekanan operasi 1 atm 1,5 atm 1,3 atm Konversi metanol - 65-75% 98,4% Yield - 89,1% 94,4% Katalis Almunium Sulfat Perak Molibdenum oxyde dan iron oxyde Umur katalis - 3-8 bulan 12-15 bulan Reaktor Fixed Bed Fixed Bed Multitube Fixed Bed Multitube Kebutuhan energi Rendah, karena Tinggi, karena suhu Rendah, kerana suhu suhu operasi yang operasi digunakan rendah digunakan yang operasi tinggi digunakan yang rendah (300-430°C) dengan (600-650°C) dengan (300-400°C) dengan tekanan 1 atm. Biaya tekanan 1,5 atm. tekanan 1,3 atm. Alat yang digunakan Alat yang digunakan Alat yang digunakan lebih (memerlukan banyak lebih banyak lebih sedikit (tidak alat (mengunakan kolom menggunakan kolom pemurnian produk), destilasi), sehingga destilasi), sehingga sehingga produksi biaya produksi biaya biaya produksi menjadi menjadi lebih mahal menjadi lebih murah. mahal . Dari table diatas dapat diketahui perbedaan antara prose hidrokarbon, silver catalyst dan haldor topsoe (mixed oxide). Dari ketiga proses tersebut haldor topsoe (mixed oxide) merupakan metode yang tepat untuk digunakan dalam rancangan pabrik formaldehide dengan pertimbangan sebagai berikut: 1. Suhu operasi proses haldor topsoe (mixed oxide) lebih rendah (300-340) dibandingan dengan proses silver catalyst (600-650°C). Hal ini berkaitan dengan desain peralatan lebih hemat heat exchanger (kebutuhan pemanas) bahan dan banyak menghasilkan produk karena apabila suhunya tinggi bahan baku akan menguap dan hasil produk akan berkurang. Selain itu, sistem keamanan pada suhu rendah mudah untuk dikontrol. 2. Tekanan operasi pada proses haldor topsoe (mixed oxide) lebih rendah (1,3 atm) dibandingkan dengan proses silver catalyst (1,5 atm). Hal ini berkaitan dengan desain peralatan, sehingga lebih menghemat kebutuhan energi yang digunakan pada saat produksinya serta sistem keamanan yang lebih mudah untuk dikontrol. 3. Konversi metanol dan yield yang dihasilkan tinggi (98,4% dan 94,4%). Hal ini berarti proses haldor topsoe (mixed oxide) menghasilkan produk dengan kuantitas yang lebih banyak untuk satuan bahan baku yang sama jika dibandingkan dengan hidrokarbon dan silver catalyst. 4. Katalis yang digunakan pada haldor topsoe (mixed oxide) lebih menguntugkan dibandingan dengan proses silver catalyst. Hal ini dikarenakan lamanya waktu penggunaan katalis iron oxide dan molibdenum oxide lebih lama (12-15 bulan), dibandingkan dengan katalis perak (3-8 bulan ), sehingga dapat menghemat biaya pengeluaran saat proses produksi. 5. Lebih ekonomis, hal ini didasarkan pada referensi (Mc. Ketta, 1983), total fixed capital investment dengan basis kapasitas 100.000.000 lb/tahun pada proses haldor topsoe (mixed oxide) dapat menghabiskan biaya sebesar US $4.600.000. Sedangan untuk proses silver catalyst yaitu dapat menghabiskan biaya sebesar US $5.400.000. Sehingga dapat disimpulkan bahwa proses haldor topsoe (mixed oxide) biaya operasional lebih hemat dibandingkan dengan proses silver catalyst. 6. Untuk menghasilkan produk formaldehide 37% berat pada proses haldor topsoe (mixed oxide) tidak memerlukan menara kolom distilasi seperti yang terdapat pada proses silver catalyst. Jumlah peralatan yang digunakan pun lebih sedikit, sehingga lebih menghemat biaya investasi dan perawatan selama pabrik berdiri. Meskipun demikian pada proses haldor topsoe (mixed oxide) juga terdapat kekurangan yaitu tidak bisa mengubah komposisi produk dikarenakan tidak adanya menara kolom distilasi seperti yang terdapat pada proses silver catalyst. 2.1.3 Uraian Proses Terpilih Awalnya udara dihisap dari lingkungan menggunakan blower dan metanol dipompa dari tangki penyimpanan, selanjutnya metanol dan udara diumpankan ke dalam vaporizer untuk diuapkan, kemudian hasil proses tersebut dialirkan menuju reaktor fixed bed multitube. Di dalam reaktor terjadi reaksi oksidasi antara metanol dan udara menggunakan bantuan katalis molibdenum oxide dan iron oxide yang berbentuk granular atau spherical yang memiliki umur selama 12-15 bulan. Pada proses ini menggunakan udara berlebih dan di kontrol secara isotermal pada suhu 340ºC. Setelah meninggalkan reaktor, hasil proses didinginkan pada suhu 110ºC pada sebuah unit heat exchange dan melewati bagian bawah menuju kolom absorber. Absorber dapat di desain menggunakan type packed atau tray. Absorber diperlukan untuk menghilangkan gas CO, CO2, O2, dan N2 yang masih terkandung salam produk formaldehide. Absorber bagian atas dijaga pada suhu yang rendah untuk menjaga agar tidak kehilangan formaldehide dari gas overhead. Bagian bawah dari kolom absorber dijadikan sebagai produk akhir. Pembuatan formaldehide dengan menggunakan proses haldor topsoe dapat menghasilkan produk samping berupa asam formiat, sehingga dibutuhkan sebuah alat yang bernama deionizer untuk menghilangkan kandungan asam formiat yang terkandung dalam produk formaldehide tersebut. Selanjutnya produk formaldehide yang dihasilkan disimpan di dalam sebuah tangki penyimpanan. Proses pembuatan formaldehide dari bahan baku metanol dan udara berdasarkan proses haldor topsoe (mixed oxide) dibagi menjadi tiga tahap, yakni: 1. Tahap Persiapan Bahan Baku Tahap persiapan bahan baku bertujuan untuk mengubah fase metanol cair menjadi gas didalam alat vaporizer. Mengkondisikan temperatur umpan metanol dan udara sehingga sesuai dengan kondisi reaktor. Bahan baku utama berupa metanol dan udara. Umpan pertama merupakan metanol yang diambil dari tangki penyimpanan pada kondisi cair dengan temperatur 30°C dan tekanan 1 atm. Metanol diumpankan kedalam vaporizer menggunakan pompa sehingga tekanan umpan metanol naik sampai dengan 1,3 atm. Pada alat vaporizer, mengubah fase metanol dari bentuk cair menjadi gas pada suhu 80°C. Uap metanol keluaran dari vaporizer kemudian diumpankan ke heat exchanger untuk menaikkan suhu hingga mencapai suhu persiapan reaktor 300°C. Umpan kedua yaitu udara (N2 dan O2) dengan tekanan 1 atm dan temperatur 30°C diumpankan kedalam dehumidifier dengan menggunakan blower sehingga tekanan udara naik menjadi 1,3 atm. Keluaran dari dehumidifier kemudian diumpankan ke heat exchanger untuk menaikkan suhu hingga mencapai suhu persiapan reaktor 300°C. 2. Tahap Pembentukan Produk Pada tahap ini umpan metanol dan udara yang telah dikondisikan akan bereaksi di dalam reaktor fixed bed multitube. Reaksi oksidasi metanol dan udara dengan menggunakan bantuan katalis iron oxide dan molibdenum oxide menghasilkan formaldehide. Pada reaktor fixed bed multitube berlangsung dalam fase gas pada suhu 340°C dan tekanan 1,3 atm. Umpan fluida masuk ke dalam reaktor melalui tube yang berisi katalis, sedangkan media transfer pendingin melalui sisi shell reaktor. Katalis yang digunakan adalah iron oxide (Fe2(MoO3)2) dan molybdenum oxide (MoO3) yang memiliki masa aktif sampai 15 bulan. Reaksi oksidasi metanol berlangsung secara non isotermal dan non adiabatik. Reaksi oksidasi metanol merupakan reaksi eksotermis sehingga selama reaksi berlangsung akan dilepas sejumlah panas. Kenaikan temperatur yang terjadi dalam reaktor sangat tidak diinginkan sehingga dibutuhkan media pendingin untuk menyerap panas yang terjadi selama reaksi dalam reaktor tersebut berlangsung. Pendingin akan mempertahankan kondisi operasi reaktor yakni pada suhu 340°C dan tekanan 1,3 atm. Berikut ini adalah reaksi yang terjadi di reaktor: Reaksi utama: CH3OH + ½ O2 CH2O + H2O Reaksi samping: 2CH2O + H2O CH2O2 + CH3OH CH2O + ½ O2 CO + H2O CH2O + O2 CO2 + H2O Pada temperatur 340°C dan tekanan 1,3 atm, konversi metanol bisa mencapai 98,4%. Temperatur sangat mempengaruhi konversi yang terbentuk. Oleh karena itu, medium pendingin sangat berperan penting untuk mencegah terbentuknya reaksi samping yang tidak diinginkan. 3. Tahap Pemurnian Produk Tahap pemurnian produk bertujuan untuk memisahkan O2, N2, CO2, CO dari absorber dan juga memisahkan larutan formaldehide dari asam formiat untuk diambil sebagai produk. Produk keluaran dari reaktor harus segera didinginkan untuk menghindari terbentuknya reaksi samping. Produk keluaran dari reaktor diumpankan pada waste heat boiler menuju kolom absorpsi untuk melakukan pendinginan hingga suhu 110°C sebelum diumpankan ke absorber. Produk reaktor dimasukkan ke dalam absorber pada suhu 110°C dan tekanan 1,3 atm. Komponen O2 dan N2 dipisahkan dari reaktor pada absorber dengan pelarut air dengan suhu masuk 30°C. Air masuk disemprotkan dari atas absorber. Absorber bekerja berdasarkan sifat kelarutan dimana formaldehide, asam formiat dan metanol akan larut dalam air sedangkan O2, N , CO2, CO tidak larut dalam air. Gas yang tidak terserap oleh 2 absorber akan dibuang sebagai off gas. Produk bawah dari absorber dialirkan menuju cooler untuk melakukan pendinginan hingga suhu 45°C, kemudian dipompa menuju deionizer yang bertujuan untuk menyerap asam formiat yang terkandung dalam produk formaldehide. Produk keluaran dari deionizer merupakan produk formaldehide dengan kadar 37% yang kemudian dipompakan menuju tangki penyimpan produk. 2.2 Basis Perancangan 2.2.1 Kapasitas Produksi Perbandingan antara konsumsi dan produksi formaldehide di Indonesia mengalami kenaikan pada setiap tahunnya. Hal ini dapat dilihat dari data produksi dan konsumsi formaldehide yang ada di Indonesia dari tahun 2015 sampai dengan tahun 2019. Berikut data produksi dan konsumsi berdasarkan data Badan Pusat Statistik dan Perdagangan di Indonesia: Tabel 7.Data Produksi dan Konsumsi Formaldehide di Indonesia Tahun Produksi (ton/tahun) Konsumsi (ton/tahun) 2015 122.424,76 158.055,08 2016 117.146,72 141.073,23 2017 88.210,48 112.508,02 2018 72.246,71 102.190,04 2019 54.946,97 88.213,77 Dari data produksi diatas dapat dibuat grafik linear dimana tahun sebagai variable x dan data produksi sebagai variable y, antara lain sebagai berikut: Produksi 140000 y = -17986x + 4E+07 R² = 0,9713 120000 100000 80000 produksi 60000 Линейная (produksi) 40000 20000 0 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 Dari grafik linear diatas diperoleh persamaan regresi linear yaitu: y=mx+c, dimana x adalah tahun, sehingga dapat diperkirakan produksi formaldehide pada tahun 2024 adalah: y = mx+c y = -17986(2024)+40.000.000 y = 3596336 ton/tahun Dari data konsumsi diatas dapat dibuat grafik linear dimana tahun sebagai variable x dan data konsumsi sebagai variable y, antara lain sebagai berikut: Konsumsi 180000 160000 y = -17857x + 4E+07 R² = 0,9736 140000 120000 100000 80000 60000 konsumsi Линейная (konsumsi) 40000 20000 0 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 Dari grafik linear diatas diperoleh persamaan regresi linear yaitu: y=mx+c, dimana x adalah tahun, sehingga dapat diperkirakan konsumsi formaldehide pada tahun 2024 adalah: y = mx+c y = -17857(2024)+40.000.000 y = 3857432 ton/tahun Tabel 8. Data Ekspor dan Impor Formaldehide di Indonesia Tahun Ekspor Impor 2015 2 5 2016 0 217 2017 8 55,5 2018 3,8 69 2019 6 356,16 Dari data ekspor diatas dapat dibuat grafik linear dimana tahun sebagai variable x dan data ekspor sebagai variable y, antara lain sebagai berikut: Ekspor 9 y = 1,18x - 2376,1 R² = 0,3478 8 7 6 5 ekspor 4 Линейная (ekspor) 3 2 1 0 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 Dari grafik linear diatas diperoleh persamaan regresi linear yaitu: y=mx+c, dimana x adalah tahun, sehingga dapat diperkirakan ekspor formaldehide pada tahun 2024 adalah: y = mx+c y = 1,18(2024)-2376 y = 12,32 ton/tahun Dari data impor diatas dapat dibuat grafik linear dimana tahun sebagai variable x dan data impor sebagai variable y, antara lain sebagai berikut: Impor 400 y = 55.43x - 111666 R² = 0.369 350 300 250 200 impor 150 Линейная (impor) 100 50 0 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 Dari grafik linear diatas diperoleh persamaan regresi linear yaitu: y=mx+c, dimana x adalah tahun, sehingga dapat diperkirakan impor formaldehide pada tahun 2024 adalah: y = mx+c y = 55.43(2024)-111666 y = 528.368 ton/tahun Berdasarkan proyeksi produksi, konsumsi, ekspor dan impor pada tahun 2024. Maka kapasitas produksi formaldehide pada tahun 2024 adalah: Kapasitas produksi = demand – supply = (konsumsi + ekspor) – (produksi + impor) = (3.857.432 + 12,32) – (3.596.336 + 528.368) = 260.579,9 ton/tahun Kapasitas minimum produksi = 25% x 260.579,9 ton/tahun = 65.114,96 ton/tahun = 66.000 ton/tahun Kapasitas produksi dari pabrik formaldehide pada tahun 2024 adalah sebesar 65.114,96 ton/tahun. Dimana kapasitas produksi minimum dari pabrik formaldehide yang akan dibangun pada tahun 2024 hanya akan memenuhi sebanyak 25% dari 65.114,96 ton/tahun yaitu sebesar 66.000 ton/tahun. 2.2.2 Kapasitas Komersial Kapasitas produksi dari suatu pabrik yang akan didirikan tidak boleh terlalu kecil karena akan mengakibatkan pabrik tidak akan mendapatkan keuntungan. Penentuan kapasitas pabrik yang akan dibangun dipengaruhi oleh kapasitas pabrik sejenis yang sudah beroperasi. Berikut ini adalah daftar perusahaan-perusahaan yang memproduksi formaldehide di Indonesia: Tabel 5. Daftar pabrik produsen formaldehide di indonesia Nama Perusahaan Kapasitas (ton) PT. Arjuna Utama Kimia 23.000 PT. Pamolite Adhesive Industry 36.000 PT. Batu Penggal Chemical Industry 28.000 PT. Duta Pertiwi Nusantara 50.000 PT. Dyno Mugi Indonesia 28.000 PT. Gelora Citra Kimia Abadi 48.000 PT. Dover Chemical 50.000 PT. Intan Wijaya Chemical Industry 61.500 PT. Benua Multi Lestari 68.000 PT. Wiranusa Trisatya 60.000 PT. Korindo Abadi 15.000 PT. Kayu Lapis Indonesia 40.000 PT. Kurnia Kapuas Utama Glue 38.000 PT. Lakosta Indah 28.000 PT. Palmolite Adhesive Industry 36.000 PT. Sabak Indah 45.000 PT. Uforin Prajen Adhesive 30.000 PT. Susel Prima Permai 38.000 PT. Superin 36.000 PT. Nusa Prima Pratama 28.000 PT. Cakram Utama Jaya 10.500 PT. Korindo Ariabimasari 15.000 Mengacu pada industri formaldehide yang sudah beroperasi seperti yang telah dilampirkan diatas maka pabrik formaldehide yang akan dibangun dengan kapasitas 66.000 ton/tahun sudah sesuai dengan kapasitas pabrik formladehide yang sudah beroperasi. 2.2.3 Spesifikasi Umpan dan produk Bahan baku utama yang digunakan pada proses pembuatan formaldehide adalah metanol dan udara, sedangkan bahan pendukung yang digunakan adalah katalis iron oxide dan molibdenum oxide. 2.2.3 Kondis Lingkungan Ambien Kondisi lingkungan ambien di wilayah Desa Guntung, Kecamatan Bontang Utara, Kota Bontang, Provinsi Kalimantan Timur, Indonesia. Iklim di wilayah kota bontang dikategorikan sebagai iklim tropika humida dengan temperatur udara 27°C, tekanan 1 atm, kecepatan angin 0-4 km/jam, ketinggian tanah 0-106 m diatas permukaan laut, kondisi air di sungai guntung dengan kedalaman rata-rata 1-2 m, dekat dengan pelabuhan guntung (BMKG, 2019). 2.2.4 Mode Operasi Mode operasi yang digunakan pada pra-rancang industri formaldehide dari metanol dan udara menggunakan proses haldor topsoe dilakukan secara kontinyu selama 330 hari selama setahun.