PROPOSAL TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK MELAMINE DENGAN METODE BASF DARI UREA DENGAN KAPASITAS KAPASITAS 50.000 50.00 0 TON/TAHUN
Disusun Oleh Di!i R"s#$i
%&0'(0)00*)+ %&0'(0)00*)+
Melis# As,#ini %&0'(0)00(-+
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS FAKULTAS TEKNI TE KNIK K UNIERSITA UNIERSI TAS S PAMULANG &0'
1
BAB I PENDAHULUAN '.' LATAR LATAR BELAKANG Pembangun Pembangunan an industri industri merupakan merupakan bagian bagian dari usaha pembangun pembangunan an guna
mencapai mencapai suatu struktur ekonomi yang kuat. Industrialisasi Industrialisasi dimantapkan dimantapkan guna mend menduk ukun ung g
berk berkem emba bang ngny nyaa
indu indust stri ri..
Seba Sebaga gaii
peng pengge gera rak k
utam utamaa
dala dalam m
peningkatan laju pertumbuhan ekonomi dan terciptanya lapangan kerja baru. Dengan bangkitnya sektor-sektor industri, maka komponen-komponen penunjang indu industr strii juga juga semak semakin in meni mening ngka kat, t, term termasu asuk k baha bahann-ba baha han n pemb pemban antu tu dan dan penunjang. Jumlah Jumlah dan macam macam indust industri ri yang yang belum belum dapat dapat dipenu dipenuhi hi sendir sendirii cukup cukup banyak dan biasanya diperoleh dengan cara mengimpor dari negara lain. Salah satu bahan yang diimpor dalam jumlah banyak adalah melamin. Melamin salah satu bahan yang dihasilkan oleh industri petrokimia dengan rumus C!" # #" juga dikenal dengan nama $-%-" triamino &--' tria(ine.Senya)a ini berbentuk kristal monocyclic ber)arna putih. Melamin diantaranya digunakan sebaga sebagaii bahan bahan baku baku pembua pembuatan tan melami melamin n resin, resin, bahan bahan sintesa sintesa organi organik, k, bahan bahan pencampur cat, pelapis kertas, tekstil, leather tanning dan lain-lain. *ahan baku yang yang diguna digunakan kan pada pada proses proses pembua pembuatan tan melami melamin n adalah adalah urea urea dan campur campuran an amonia karbon dioksida sebagai +luidi(ing gas dengan katalis alumina. Meliha Melihatt kebutu kebutuhan han melamin melamin pada pada masa masa sekaran sekarang g ini, ini, seirin seiring g dengan dengan industri-industri pemakainya yang semakin meningkat, maka pendirian pabrik melamin dirasa sangat perlu. !al ini bertujuan untuk mengantisipasi permintaan didalam negeri, mengurangi impor melamin dan membuka tenaga kerja baru. '.& RUMUSAN RUMUSAN MASALAH MASALAH
Permasalahan pokok yang akan dibahas dalam proposal skripsi ini adalah apaka apakah h pend pendir irian ian pabr pabrik ik Melamine dengan dengan kapasit kapasitas as '. '. tontah tontahun un layak layak didirikan atau tidak. '.( MAKSUD MAKSUD DAN TUUAN TUUAN Pabr Pabrik ik Melamine yang akan didirikan didirikan diharapkan diharapkan mampu mampu memberikan memberikan
keuntungan sebagai berikut kebutuhan Melamine dalam dalam negri. '. Memenuhi kebutuhan Melamine 2
&. Mengurangi ketergantungan impor sehingga dapat menghemat de/isa
negara. (. Menciptakan
lapangan
kerja
baru
sehingga
menurunkan
tingkat
pengangguran. -. Membuka peluang bagi pengembang-pengembang industri dengan bahan baku Melamine, sehingga tercipta di/ersi+ikasi produk yang mempunyai 5.
nilai ekonomi lebih tinggi. Membantu mencukupi kebutuhan pada industri yang menggunakan bahan
Melamine. *. Semakin banyak minat in/estor untuk menanamkan modalnya pada industri Melamine yang memang menjanjikan keuntungan yang cukup besar.
BAB II LANDASAN TEORI &.' TINAUAN PUSTAKA
Melamin pertama kali dipelajari oleh 0eibig pada tahun &1%. Pada saat itu 0eibig mendapatkan melamin dari proses +usi antara potasium thiosianat dengan amonium klorida. 2emudian di tahun &11' 3.4 5on !o++man mempublikasikan struktur molekul melamin, sebagai berikut
3
!$ #
#
#!$
#
#
#!$ Selanjutnya melamin banyak dijumpai pada aplikasi industri untuk proses produksi resin melamin +ormaldehid. Pada sekitar tahun &6", melamin diproduksi dari dicyanamid. Proses ini berlangsung didalam autocla/e pada tekanan & Mpa dan suhu % C dengan adanya gas amoniak, sesuai persamaan reaksi !$ #C7#!8#!C#
$ C #"!"
Pada a)al &6%, Mackay menemukan bah)a melamin juga bisa disintesa dari urea pada suhu % C dengan atau tanpa katalis. Sejak saat itu melamin mulai diproduksi dari bahan baku urea. Dan penggunaan cyanamid sebagai bahan baku dihentikan pada akhir dekade &6". &.& MACAM1MACAM PROSES
Melamin dapat disintesa dari urea pada suhu ' 9 %
C dengan
persamaan reaksi sebagai berikut " !$ # 9 C: 9 #!$
C #7#!$8 ; " #! ; C: $
P,"ses Te!#n#n Ren$#h $en2#n Men22un#!#n K#3#lis .
Proses tekanan rendah dengan katalis menggunakan reaktor =luidi(ed bed pada tekanan atmos+erik sampai & Mpa pada suhu 6 9 %&
C. Sebagai
+luidi(ing gas digunakan amoniak murni atau campuran antara amoniak dan
4
karbondioksida yang terbentuk selama reaksi.. 2atalis yang digunakan yaitu silika dan alumina. Melamin meninggalkan reaktor berupa gas bersama dengan +luidi(ing gas. 2emudian dipisahkan dari amonia dan karbondioksida dengan >uenching gas atau menggunakan air 7yang diikuti dengan kristalisasi8 atau sublimasi. Pada proses menggunakan katalis, langkah pertama adalah dekomposisi urea menjadi asam isocyanat dan amonia kemudian diubah menjadi melamin. Mekanisme
" #!?C?: ; " #!
∆!
? 61%kj mol
" #!?C?:
C #7#!$8 ; C: $
∆!
? -'' kj mol
" 7#!$8$C:
C #7#!$8 ; " #!
∆!
? "$6 kj mol
@ield yang diperoleh adalah 6 9 6' A. 3da % proses pada tekanan rendah yaitu a. Proses *3S= 7*adische 3nilin and Soda =abrik8 Pada proses ini menggunakan reaktor satu stage, dimana lelehan urea diumpankan ke +luidi(ed bed reaktor pada suhu 6' - % Cpada tekanan atmos+erik. 2atalis yang digunakan adalah alumina dengan +luidi(ing gas berupa amonia dan karbondioksida. Suhu reaktor dijaga dengan mensirkulasi lelehan garam dengan menggunakan koil pemanas. Produk yang keluar dari reaktor berupa gas terdiri dari campuran melamin, urea yang tidak bereaksi, biuret, amonia dan karbondioksida. 2atalis yang terba)a aliran gas ditahan pada siklon separator dalam reaktor. Campuran gas tersebut didinginkan dalam cooler sampai temperatur de) point campuran gas produk. Campuran gas kemudian masuk desublimer lalu bercampur dengan o++ gas yang telah direcycle pada temperatur &% C hingga berbentuk kristal melamin. 0ebih dari 61 A melamin dapat mengkristal. 2ristal melamin yang dihasilkan dipisahkan dari campuran gas dengan menggunakan siklon. Bas recycle dari siklon dialirkan ke scrubber atau )ashing to)er untuk mengambil urea yang tidak beraksi, dan gas digunakan sebagai +luidi(ing gas pada reaktor dan media pendingin pada desublimer. Proses ini dapat menghasilkan melamin dengan kemurnian 66,6 A. b. Proses Chemie lin(
5
Proses ini ada dua tahap , tahap pertama yaitu molten urea terdekomposisi dalam =luidi(ed Sand *ed
C dan tekanan
mendekati tekanan atmos+er. Melamin dipisahkan dari hasil reaksi yang berupa +ase gas melalui >uenching dengan menggunakan air mother li>uor yang berasal dari centri+uge. uencher didesain khusus agar dapat bekerja dengan cepat sehingga mencegah hidrolisis melamin menjadi ammelide dan ammeline. Suspensi melamin dari >uencer didinginkan lalu dikristalisasi menjadi melamin. Setelah di centri+uge, kristal dikeringkan dan dimasukkan ke penyimpanan. c.
Proses Stamicarbon Seperti
pada
proses
*3S=,
proses
DSM
Stamicarbon
menggunakan reaktor satu stage. Proses berlangsung pada tekanan ,E Mpa, dengan +luidi(ing gas berupa amonia murni. 2atalis yang digunakan berupa alumina dan silika. 0elehan urea diumpankan kedalam reaktor bagian ba)ah. 2atalis silika alumina di+luidisasi oleh amonia yang masuk ke reaktor bagian ba)ah dari reaktor +luidi(ed bed.
C dengan
mensirkulasi lelehan garam mele)ati koil pemanas dalam bed katalis. Melamin yang terkandung dalam campuran (at keluaran reaktor kemudian di >uencing. Pertama dalam >uench cooler kemudian dalam scrubber untuk di srub dengan mother li>uor dari centri+uge. Dari scrubber, suspensi melamin dialirkan kedalam kolom 2: drum dimana sebagian dari amonia dan C: $ terlarut dalam suspensi dipisahkan, lalu campuran gas ini dialirkan ke absorber dan akan membentuk amonium karbamat dari 2: drum kemudian produk dialirkan ke miing /essel dan dicampur dengan karbon akti+. 2emudian dimasukkan dalam precoat +ilter kemudian airnya diuapkan
6
didalam e/aporator, kemudian dikristaliser dan pemisahan dari mother li>uornya oleh centri+uge. d
Proses :sterreichische Sticksto++)erke 7 :S4 8 Dalam proses ini dibagi menjasi $ tahapan yaitu &. Ferdekomposisinya urea dalam reaktor unggun ter+luidisasi 7 Fluidized Bed Reaktor 8. $. Ferbentuknya melamin dalam Fixed Bed Catalytic Reaktor . Grea yang digunakan dalam pembuatan melamin berbentuk butiran 9 butiran kecil 7 prilled urea 8 dengan kemurnian 66,A.
&. P,"ses Te!#n#n Tin22i T#n4# Men22un#!#n K#3#lis
7#!$8$C:
!:C# ; #!
urea
cyanic acid
!:C#
7#C:!8 cyanuric acid8
7#C:!8 ; #!
C #7#!$8; !$:
melamin
7#!$8$C: ; ! $:
" #! ; C:$
" 7#!$8$C:
C #7#!$8 ; " #! ; C: $
Pada proses dengan tekanan tinggi dikenal ada macam proses, yaitu a.
Proses Melamin Chemical Process Proses ini menghasilkan melamin dengan kemurnian 6" 9 66,' A. Molten urea yang dikon/ersi menjadi melamin dalam reaktor tubuler pada suhu E 9 %$' C dan teakanan && 9 &' Mpa, li>uid melamin dipisahkan dari
7
o++ gas dalam gas separator dimana produk melamin akan terkumpul dibagian ba)ah. Produk yang keluar di>uencing dengan #! cair pada unit pendingin, kon/ersi yang dihasilkan adalah 66,' A. Molten urea diumpankan ke reaktor pada suhu &'C. Campuran hasil reaksi meninggalkan reaktor masuk ke >uencher kemudian di>uenching dengan amonia cair dan C:$ untuk mengendapkan melamin. 3monia dan C: $ terpisah dibagian atas >uencher direcycle ke pabrik urea. b.
Proses Mont edison Proses ini berlangsung pada suhu E C dan tekanan E Mpa.Panas reaksi disuplai dengan sistem pemanasan menggunakan lelehan garam. !asil reaksi yang dihasilkan kemudian di>uencing dengan amonia cair dan C: $ untuk mengendapkan melamin, sedangkan gas C: $ dan #! direcycle ke pabrik urea.
c.
Proses #issan Proses #issan berlangsung pada suhu % C dan tekanan & Mpa. Produk melamin yang dihasilkan didinginkan dan diturunkan tekanannya dengan larutan amonia, setelah melalui proses pemisahan produk melamin dikeringkan dengan prilling sehingga diperoleh melamin serbuk.
&.( KEGUNAAN PRODUK
2egunaan melamin diantaranya adalah digunakan sebagai bahan baku pembuatan melamin resin, bahan sintesa organik, leather tanning dan lain-lain. *erikut beberapa sektor industri yang menggunakan bahan baku melamin. Industri adhesi/e Merupakan industri yang memproduksi adhesi/e untuk keperluan industri )ood)orking seperti industri ply)ood , industri blackboard, industri particleboard. Industri moulding
8
Merupakan industri yang diantaranya menghasikan alat keperluan rumah tangga. Industri sur+ace coating 3dalah industri yang menghasilkan cat, thinner, dempul. %. Industri laminasi Industri yang menghasilkan +urniture. Sebagai gambaran, diba)ah ini adalah prosentase penggunaan melamin dibeberapa negara maju di dunia. Fabel &.% Prosentase penggunaan melamin di beberapa negara Ke2un##n E,"4# Ae,i!# Se,i!#3 e4#n2 0aminasi %E ' " Blue, adhesi/e $' % "$ Industri moulding 6 6 &" Coating 1 6 &$ 2ertas dan tekstil && ' 0ain-lain 1 & Sumber : Ullman’s ol ! "#$ "%%& &.- SIFAT FISIS KIMIA BAHAN BAKU DAN PRODUK Si6#3 6isis $#n !ii# 7#h#n 7#!u.
Si+at +isis urea
#!$C:#!$
*obot molekul
"," gmol
Fitik leleh
&$ C
Fitik didih
&6' C
*entuk
Prill
*ulk density
,E% gcc
Spesi+ic gra/ity
&,' 7solid8 gcc
Si+at kimia urea
Pada tekanan rendah dan temperatur tinggi urea akan menjadi biuret $C:7#!$8$
*ereaksi
dengan
#!$C:#!C:#!$
+ormaldehid
membentuk
monometilourea
dimetilourea tergantung dari perbandingan urea dan +ormaldehid
9
dan
Pada tekanan /akum dan suhu &1 9 &6 C akan menyublim menjadi amonium cyanat 7#! %:C#8
Pada tekanan tinggi dan adanya amonia akan merubah menjadi cyanic acid dan cynuric acid
7#!$8$C: !:C#
!:C# ; #! 7#C:!8
Dalam amonia cair akan membentuk urea-amonia C:7#! $8$, #!$, yang terdekomposisi pada suhu diatas %' C
7. Si6#3 6isis $#n !ii# 4,"$u!
Si+at +isis melamin
C #"!"
*obot molekul
&$",& gmol
Fitik leleh
%' C
Panas pembentukan 7$' C8
E&,E$ kJmol
Panas pembakaran 7$' C8
-&6E" kJmol
Panas sublimasi 7$' C8
-&$& kJmol
Density
&,'E gcm
2apasitas panas 7Cp8
- Pada $E 9' 2 - Pada 9 %' 2 - Pada 9 '' 2
2elarutan dalam suhu C dalam gr& ml pada
- tanol - 3ceton - 3ir
," g& cc , g& cc ,' g& cc
ntropi 7$' C8
&%6 J 2-& mol -&
nergi gibs 7$' C8
&EE kJmol
ntropi pembentukan 7$' C8
-1' J 2-& mol-&
Femperatur kritis
6','" C
&%E J kg -& 2 -& &" J kg-& 2 -& &E$ J kg -& 2 -&
10
Fekanan kritis
66,%E atm
Si+at kimia melamin
!idrolisa dengan basa, jika direaksikan dengan #a:! akan membentuk ammeline ammelide
Pembentukan garam
Melamin adalah basa lemah yang akan membentuk garam jika bereaksi dengan asam organik maupun anorganik. Dimana kelarutan garam melamin tidak terlalu tinggi jika dibandingkan dengan melamin bebas.
Me7#7C!$:!8$8
Me adalah molekul melamin dimana semua atom hidrogen yang ada pada melamin diganti dengan gugus methylol dan menghasilkan produk dari Monomethylol sampai heamethylol melamin. Methylolmelamin sedik
it larut dalam sebagian besar sol/en dan sangat tidak stabil karena diikuti oleh reaksi resini+ikasi kondensasi.
Me#!C!$ #!Me ; !$: Me#!#!$:C!$ #!Me ; !$:
Pada kondensasi melamin produk mempunyi si+at khusus yaitu tahan terhadap panas dan air yang baik.
3cylasi
3cylasi melamin dapat terjadi dengan sejumlah anhydrid melalui tahap triacyl
Substitusi melamin dengan gugus alkil pada atom ! yang menempel pada gugus # dapat terjadi seperti pada reaksi diba)ah ini
7C!87#!$8 ; <#!$
2lorinasi
#! ; <7C!87#!$8$
11
2lorinasi melamin yang terjadi cenderung mengganti semua atom hidrogen.
3ir
yang
dihasilkan
pada
reaksi
akan
menghidrolisa
menghasilkan nitrogen triklorida yang berbahaya pada proses klorinasi, melamin stabil ketika kondisinya kering. Sumber : Ullman’s ol ! "#$ "%%& &.5 TINAUAN PROSES
*ahan baku berupa urea prill yang dilelehkan pada melter kemudian dialirkan ke holding tank. Dari holding tank, urea melt sebagian digunakan untuk menscrub o++ gas dan sebagian diumpankan ke reaktor melalui no((le. 2atalis yang digunakan adalah alumina, sedangkan media yang digunakan untuk terjadinya +luidisasi digunakan recycle gas yang dipanaskan terlebih dahulu sampai suhu % C. 2oil pemanas pada reaktor digunakan untuk menjaga suhu reaktor konstan pada suhu 6' C. Grea yang diinjeksikan melalui no((le akan menguap secara spontan dan akan terjadi reaksi sebagai berikut " 7#!8$C: 7g8
C #7#!$87g8 ; " #! 7g8 ; C: $ 7g8
2on/ersi reaksi 6' A, yield 6' A. Bas melamin, urea yang tidak bereaksi, biuret, amonia dan karbondioksida yang terbentuk keluar reaktor secara bersama-sama. Selama reaksi berlangsung, tidak ada penambahan katalis,karena
deakti/asi
katalis terjadi selama tahun. Produk yang berbentuk gas didinginkan sampai suhu diatas de) point campuran gas produk. Campuran gas kemudian dile)atkan pada desublimer dan didinginkan sampai suhu $
C, dimana suhu dijaga konstan dengan
menambahkan recycle o++ gas yang bersuhu & C sebagai pendingin. Grea yang tidak bereaksi dan biuret masih dalam bentuk gas. 2ristal melamin dan gas-gas hasil reaksi dipisahkan dalam cyclon separator, dimana 66 A melamin dapat terpisah sebagai produk. Bas recycle dari cyclon dialirkan ke scrubber pada suhu $ C, digunakan sebagai media pendingin pada desublimer dan untuk media +luidisasi pada reaktor. &.* ANALISA PASAR DAN PENENTUAN KAPASITAS PABRIK &.*.' Perkembangan kspor
12
Selain memenuhi kebutuhan dalam negeri, produksi M'(!M)*' juga telah merambah pasar ekspor di beberapa negara. Data ekspor M'(!M)*' di Indonesia Fahun $&& hingga $&' adalah sebagai berikut Fabel &.' Perkembangan kspor Melamine Fahun $&&-$&' TAHUN $&& $&$ $& $&% $&'
BERAT %TON+ $1"%%."E &.$6 E.&%E $.& &.&&
Sumber: Badan +usat Statistik$ ,&"#
G,#6i! Line#,i3#s E!s4", MELAMINE ' $' $ BERAT (TON)
&' & ' $&
f(x) = - 6028.63x + 12141955.76 Linear () R² = 0.58
$&$ TAHUN
13
$&%
$&"
Bambar &. Bra+ik !ubungan Fahun dan Jumlah kspor M'(!M)*' di Indonesia *erdasarkan gambar & diperoleh persamaan hubungan tahun dengan jumlah impor M'(!M)*' , y ? -".$1," ; &$.&%&.6'',E" *erdasarkan persamaan tersebut proyeksi impor pasar M'(!M)*' di Indonesia tahun $$, diperkirakan y ? -".$1,"7$$8 ; &$.&%&.6'',E" ? -'.1E",1% Fon &.*.&
Perkembangan Impor Data kebutuhan dalam negeri M'(!M)*' mengacu pada data impor M'(!M)*' di Indonesia. Data impor M'(!M)*' di Indonesia Fahun $&& hingga $&' adalah sebagai berikut Fabel &." Data Impor M'(!M)*' Fahun $&&-$&' F3!G#
*<3F 7F:#8
$&& $&$
&$&%&.1 &6611.1$
$&
$$%%.6""
$&%
$$$&&.16
$&' &6E'.E%1 Sumber :Badan +usat statistik$ ,&"#
G,#6i! Line#,i3#s I4", MELAMINE 25000 20000 15000
+78 ? &E%&.$ - %1'1&%.&$
BERAT %TON+ 10000
Linear ()
5000 0 2010
2012
TAHUN
14
2014
2016
Bambar $. Bra+ik !ubungan Fahun dan Jumlah Impor M'(!M)*' di Indonesia *erdasarkan gambar $ diperoleh persamaan hubungan tahun dengan jumlah impor M'(!M)*' , y ? &.E%&,$ 9 .%1'.1&%,&$ *erdasarkan persamaan tersebut proyeksi impor pasar +)- )R* di Indonesia tahun $$, diperkirakan y ? &.E%&,$7$$8 9 .%1'.1&%,&$ ? &.%E,%1 Fon
&.*.(
Perkembangan Produksi *erdasarkan sumber perkembangan
*adan
Pusat
produksi M'(!M)*' di
Statistik
7$&"8
data
Indonesia
dengan
laju
perkembangan dari tahun $6 hingga $&%. Data produksi PIB I<:# di Indonesia Fahun $6 hingga $&% adalah sebagai berikut Fabel &.E Data Produksi M'(!M)*' Fahun $6-$&% F3!G#
*<3F 7F:#8
$6
6&%.""$
$&
%'
$&&
6&'.%$
$&$
%'%.6&
$&%
&1.&" Sumber :Badan +usat statistik$ ,&"#
15
G,#6i! Line#,i3#s P,"$u!si MELAMINE 40000 35000 30000 25000
BERAT %TON+
20000 Linear ()
15000 f(x) = 1603.68x - 3216456.4 R² = 0.04
10000 5000 0 2008
2010
2012
2014
2016
TAHUN
Bambar .Bra+ik !ubungan Fahun dan Jumlah Produksi M'(!M)*' diIndonesia *erdasarkan gambar diperoleh persamaan hubungan tahun dengan jumlah impor M'(!M)*' , y ? &.","1 9 .$&".%'",% *erdasarkan persamaan tersebut proyeksi produksi pasar M'(!M)*' di Indonesia tahun $$, diperkirakan y ? &.","17$$8 9 .$&".%'",% ? $$.6E$,$ Fon $.".% Perkembangan 2onsumsi *erdasarkan
sumber
*adan
Pusat
Statistik
7$&"8
data
Indonesia
dengan
laju
perkembangan
konsumsi M'(!M)*' di
perkembangan
dari tahun $1 hingga $&$ sebesar. Data konsumsi
M'(!M)*' di Indonesia Fahun $1 hingga $&$ adalah sebagai berikut Fabel &.1 Data 2onsumsi M'(!M)*' Fahun $1-$&$ F3!G#
*<3F 7F:#8
$1
$
$&
1'".
$&&
.%
$&$
6E.%$% Sumber: Badan +usat Statistik , ,&"#
16
G,#6i! Line#,i3#s K"nsusi MELAMINE 6 1 E " ' BERAT (TON)
% f(x) = - 10.12x + 20587.34 R² = 0
$ &
2007.5 2008 2008.5 2009 2009.5 2010 2010.5 2011 2011.5
TAHUN
Bambar%.Bra+ik !ubungan Fahun dan Jumlah Produksi M'(!M)*' di Indonesia *erdasarkan gambar % diperoleh persamaan hubungan tahun dengan jumlah impor M'(!M)*' , y ? -&.&$ ; $,'1E.% *erdasarkan persamaan tersebut proyeksi impor pasar +)- )R* di Indonesia tahun $$, diperkirakan y ? -&.&$7$$8 ; $,'1E.% ? -&%%,6% Fon &. PROSPEK PASAR DAN PENENTUAN KAPASITAS Peluang pasar untuk lima tahun mendatang 7tahun $$8 diperoleh dari
demand / konsumsi ; ekspor8 yang berlebih untuk kesetimbangan antara su00ly 7produk ; impor8 dengan demand pada tahun $$. *erdasarkan data proyeksi impor, ekspor, produksi dan konsumsi yang telah disajikan di atas, proyeksi pada tahun $$ untuk 1emand adalah -".$&,E1 ton dan Su00ly '%.%%$,"1 ton, sehingga selisihnya sebesar 6.%"%,%" ton.
17
Dengan memperhatikan pertimbangan tersebut, maka direncanakan pendirian pabrik M'(!M)*' dengan kapasitas produksi '',$EA dari peluang pasar yaitu '. tontahun yang akan berproduksi pada tahun $$.
&.8 LOKASI PABRIK
0okasi yang dipilih untuk pendirian pabrik melamine ini adalah daerah Cikampek, Ja)a *arat. Pemilihan lokasi ini berdasarkan pada beberapa +aktor &. Penyediaan bahan baku *ahan baku pembuatan melamin adalah urea yang kebutuhannya didapat dari PF. Pupuk 2ujang yang berada di daerah Cikampek, Ja)a *arat. $.
Daerah Pemasaran Industri pemakai produk Melamin di pulau ja)a, seperti Ja)a Fimur, Ja)a *arat dan Ja)a Fengah, D2I Jakarta sebagai contoh PF 3rjuna 2arya Gtama yang merupakan produsen bahan perekat dan lain-lain. . Penyediaan bahan bakar dan energi Daerah Cikampek merupakan ka)asan Industri sehingga penyediaan bahan bakar dan energi dapat dipenuhi dengan baik.
%.
Penyediaan 3ir 2ebutuhan air untuk proses produksi dapat diperoleh dari sumber air Sungai Parungkadali dan sungai Cikao.
'.
Fransportasi Sarana transportasi darat di daerah Cikampek sangat memadai karena tersedianya jalan raya dan rel atau jalur kereta api. Disamping itu dekat dengan pelabuhan laut untuk keperluan transportasi laut.
".
Fenaga kerja 2a)asan Cikampek berlokasi tidak jauh dari )ilayah Jabotabek yang sarat dengan lembaga pendidikan +ormal sehingga memiliki potensi tenaga ahli maupun non ahli baik dari segi kualitas maupun kuantitas. E.
2arakterisasi lokasi
18
Daerah Cikampek merupakan ka)asan industri sehingga untuk pendirian suatu pabrik akan lebih mudah.
19
BAB III DESKRIPSI PROSES (.'
SPESIFIKASI BAHAN BAKU DAN PRODUK
(.'.' S4esi6i!#si B#h#n B#!u
Grea ♦
4ujud
♦
2emurnian minimum 66, A berat
♦
!$: maksimum
♦
*iuret maksimum
,'E A berat
♦
4arna maksimum
&' 3P!3
♦
Fitik leleh
&$ C
♦
padat, berbentuk prill
,& A berat
#! bebas maksimum & ppm
♦
Furbidity
$ 3P!3
♦
Gkuran butiran
&1 GS mesh
b. 2atalis alumina ♦
4ujud
Padat berbentuk serbuk
♦
Sur+ace area
&E' m$g
♦
*entuk partikel
bola
♦
Diameter
$E 9$1 mikron
♦
*ulk density
%&,11 kgm
♦
Porositas
,%'
♦
5olume pori
,111 cc g partikel
20
(.'.& S4esi6i!#si P,"$u!
Melamin
(.&
♦
4ujud
Padat
♦
*entuk
2ristal putih
♦
2emurnian
♦
Grea maksimum
,' A berat
♦
*iuret maksimum
,' A berat
♦
*ulk density
♦
Gkuran partikel
' 9 & mikron
♦
4arna maksimum
$ 3P!3
♦
Melting point
66,6 A berat
%$,11 kgm
%' C
KONSEP PROSES
Melamin dapat dibuat dari urea pada suhu 6 9 %& C yang merupakan reaksi dekomposisi urea. " !$ # 9 C: 9 #!$
C #7#!$8 ; " #! ; C: $
" #! ? C ?:
; " #! 7g8
7g8
∆!
? 61% kJmol
3sam isocyanat berubah menjadi melamin dan karbondioksida " #! ? C ? : " 7#!$8$C: 7g8
C #7#!$8 7g8 ; C: $ 7g8
∆!
? -'' kJmol
C #7#!$8 7g8 ; " #! 7g8 ; C: $ 7g8 ∆! ? "$6 kJmol
Jadi reaksi totalnya adalah endotermis dengan
∆!
? "$6 kJmol, reaksi tersebut
berlangsung pada +asa gas dengan bantuan katalis ber+ase padat. 2on/ersi reaksi yang terjadi sebesar 6' A dengan yield 6' A. Proses pembuatan melamin dari bahan baku urea dijalankan pada kondisi ♦
=luidi(ed bed reaktor 21
♦
Suhu
6' C 7 Gllman &66, 5ol 3.&" 8
♦
Fekanan
atm
♦
2atalis
3l$:
(.&.' Tin9#u#n Te,"$in#i!#
? ∆B Produk - ∆B
<
? &,61E calmol 2
F
? ""1 2
Diketahui
∆B+ masing-masing
7 Smith 5an #ess, &66" '"E 8
komponen pada $61 2
C:7#!$8$
? -,'1E kcalmol
7#C#!$8
? %$,$E' kcalmol
C:$
? -6%,$" kcalmol
#!
? -,1'6 kcalmol
reaksi
? ∆B Produk - ∆B
reaksi
? L %$,$E' ; 7-6%,$"8 ; " 7-,1'68 9 " 7-,'1E8
∆B ∆B
? -$%$,&E kcalmol !arga konstanta kesetimbangan 728 pada suhu 6' C 7""1 28 diperoleh dengan rumus 2
? ep 7-∆B
/ Smith 2 an *ess$"%%# : 3#4 5
$%$,&E kcal-mol &,61E cal-mol.2 C ""1 2
In 2
?
In 2
? &1$,%
2
? &,"1 & E6
!arga konstanta kesetimbangan 728 sangat besar, sehingga reaksi pembentukan melamin merupakan reaksi searah 7 irre/ersible 8. (.&.&
Tin9#u#n Kine3i!#
Finjauan kinetika dapat diketahui dari rumus 3rchenius
22
2 ? 3 . ep 7-a
? kecepatan reaksi
<
? konstanta gas ideal
3
? +aktor tumbukan
F
? suhu
a
? energi akti/itas
Dari persamaan diatas maka dapat diketahui bah)a harga k semakin besar jika &. =aktor tumbukan diperbesar $. nergi akti/asi kecil . Suhu operasi besar
t = C3
d N3
∫ ( − r!)(& + O
3
N3 ) /(e8ens0iel$ "%4, : %%5
Gntuk Pabrik Melamin dengan proses *3S= dengan F ? 6' C didapat data
? &1 detik
2on/ersi urea
? 6' A
/US. +atent$ 9.3"9."#45 /Ullman $ "%#%5
C #7#!$8 7g8 ; "#!7g8 ; C:$7g8
Persamaan kecepatan reaksi 7& − N 3 8 7& + O3N38 -r 3 ? k 3 C3 ,6'
t = C3
∫
d N3
(& − N 3 ) k 3 C3 (& + O 3 N 3 ) ( ) + & O N 3 3
23
t =
,6'
&
∫ & − N
k 3
&1 =
d N3
& k 3
ln
=
3
& k 3
ln
&
, 6'
(& - N 3 )
&
(& - ,6')
k 3 = ,&" detik -&
(.( DIAGRAM ALIR PROSES (.(.' L#n2!#h P,"ses
Proses pembuatan melamin dengan metode *3S= dari urea dapat dibagi menjadi tiga tahap &. Fahap persiapan bahan baku $. Fahap reaksi . Fahap separasi produk
'. T#h#4 Pe,si#4#n B#h#n B#!u
*ahan baku urea yang ber)ujud prill dengan kemurnian 66, A berat disimpan di silo penyimpanan urea pada suhu kamar dan tekanan & atm. Dari silo penyimpanan, urea prill diumpankan ke melter untuk dilelehkan pada suhu &% C tekanan & atm. Pada kondisi ini urea meleleh dan kandungan airnya akan menguap. Dari melter lelehan urea lalu dipompa ke holding tank. Dari holding tank lelehan urea dialirkan ke dua tempat, yaitu scrubber dan reaktor. Pada scrubber lelehan urea digunakan untuk menscrub o++ gas untuk mengambil sisa melamin yang terikut dalam o++ gas. 2eluar scrubber lelehan urea dikembalikan lagi ke holding tank dan bercampur dengan lelehan urea dari melter dan digunakan sebagai umpan pada reaktor. &.T#h#4 Re#!si
Dari holding tank lelehan urea pada suhu &%E oC dipompa dan diinjeksikan ke reaktor +luidi(ed bed melalui beberapa no((le pada reaktor sehingga lelehan urea akan menguap secara spontan dan terdispersi kedalam partikel - partikel katalis yang ter+luidisasi karena aliran dari 6luidizing gas dari ba)ah reaktor.
24
Fluidizing gas berupa campuran gas amonia dan karbondioksida diperoleh dari o66 gas yang dihasilkan dari hasil reaksi pembentukan melamin yang dipisahkan dalam scrubber.
Dari scrubber 6luidizing gas dialirkan dengan
kompresor menuju desublimer dan +urnace. Bas yang dialirkan menuju desublimer nantinya digunakan sebagai uenching gas. Sedangkan gas yang mengalir menuju +urnace dipanaskan sampai suhu % o C, tekanan ,$ atm, selanjutnya digunakan sebagai 6luidizing gas pada reaktor.
Bas hasil reaksi keluar dari reaktor, kemudian didinginkan di heat echanger sampai suhu & oC. Bas tersebut kemudian masuk desublimer. Dalam desublimer gas tersebut dikontakkan dengan o++ gas dari scrubber yang telah didinginkan dalam heat echanger sampai suhu & oC yang digunakan sebagai pendingin 7uenching gas5 sehingga gas melamin akan mengkristal. Melamin yang mengkristal sebanyak 66 A, dengan kemurnian 66,6A 7 Ullman ol ! "#5. 2ristal melamin dan gas 9 gas hasil reaksi keluar desublimer pada suhu $ oC. 2emudian dialirkan menggunakan 0neumatic con8eyor
menuju cyclone
separator. Di dalam cyclone terjadi proses pemisahan antara padatan kristal dengan o66 gas dimana semua kristal yang terbentuk dapat terpisahkan sebagai produk. 2ristal melamin yang masih mempunyai suhu $ C ini didinginkan dalam cooler sampai suhu % C, kemudian disimpan dalam silo untuk selanjutnya dilakukan packaging dan bagging, lalu disimpan di gudang dan siap untuk dipasarkan. Bas keluar cyclone sebagai o66 gas sebagian dialirkan menggunakan blo)er menuju percabangan purging. Di percabangan aliran gas di bagi menjadi
25
dua bagian. @ang pertama menuju scrubber untuk nantinya digunakan sebagai 6luidizing gas dan uenching gas. Sedangkan sisanya dipurging. Di dalam scrubber terjadi proses pemisahan urea dan melamin yang terikut pada o66 gas. Pada scrubber, o++ gas dikontakkan dengan lelehan urea yang memiliki suhu &%EoC sehingga suhu o++ gas akan turun sampai &'$ oC. 2arena penurunan suhu ini maka komponen yang kondensable dalam o++ gas sebagian besar akan mengembun dan terscrub oleh lelehan urea. Sedangkan gas yang tidak terscrub, keluar scrubber sebagian digunakan sebagai pendingin pada desublimer dan sementara sisanya digunakan sebagai 6luidizing gas pada reaktor.
(.- NERACA MASSA DAN NERAC PANAS (.-.' Di#2,# Ali, Ne,#:# M#ss#
Bambar $.& Diagram 3lir #eraca Massa
26
27
28
