PROPOSAL PRARANCANGAN PABRIK HEXAMETYLENETETRAMINE HEXAMINE ) DARI FORMALDEHYDE DAN ( HEXAMINE DAN AMONIA
DENGAN PROSES MESSERINER KAPASITAS KAPASITAS 25.000 TON/TAHUN
Disusun Ol!" DA#U DA#U PERMATASARI PERMATASARI HAR#ONO HAR#ONO PUTRI (20$2%&000%) (20$2%&00 0%) DEPPI PU'I LESTARI
(20$2%&0005) (20$2%&00 05)
AKULTAS TEKNIK KIMIA UNIERSITAS MUHAMMADI#A MUHAMM ADI#AH H 'AKARTA 20$5
BAB I PENDAHULUAN $.$ L*+*, Bl*-*n
Industri kimia merupakan salah satu sektor industri yang sedang dikembangkan di Indonesia. Alasan pengembangan industri kimia ialah adanya peningkatan kebutuhan dalam negeri akan berbagai bahan penunjang dalam industri. Untuk itu perlu adanya pendirian pabrik-pabrik baru yang bukan hanya memenuhi kebutuhan dalam negeri juga berorientasi ekspor. Salah satunya ialah pabrik Hexamethylenetetramine pabrik Hexamethylenetetramine (HMTA) atau sering sering disebut disebut sebagai sebagai hexam hexamin ine, e, selama selama ini Indonesia Indonesia masih mengimpor mengimpor hexamine untuk memenuhi kebutuha dalam negeri. Untuk memenuhi kebutuhan tersebut pendirian pabrik hexamine dengan hexamine dengan bahan baku !ormaldehid !ormaldehid dan amonia akan dapat memberikan memberikan solusi bagi dunia industri industri kimia di Indonesia. "engan adanya pabrik hexamine maka hexamine maka kebutuhan untuk industri salah bahan peledak hexamine banyak hexamine banyak digunakan dalam bidang kedokteran (bahan baku antiseptik) industri resin (curing (curing agent ) ) industri karet (accelerator (accelerator yaitu yaitu agar karet menjadi elastis) industri tekstil ( shrink-proofing shrink-proofing agent dan untuk memperindah #arna) industri serat selulosa (menambah elastisitas) dan pada industri buah digunakan sebagai pestisida pada tanaman jeruk untuk menjaga tanaman dari serangan jamur. ($ent %&'). erdas erdasark arkan an data data yang yang dipero diperoleh leh dari dari adan adan *usat *usat Statis Statistik tik dan $ement $ementeri erian an *erin *erindu dust stri rian an +epu +epubl blik ik Indon Indones esii kebut kebutuh uhan an hexamine di Indo Indone nessia rata ata , rat rata pertahunnya sebesar .%// ton sedangkan Indonesia sampai saat ini baru memiliki % pabrik hexamine dengan hexamine dengan total kapasitas produksi sebesar .000 ton1tahun. Melihat data ters terseb ebut ut menun menunju jukka kkan n bah# bah#aa kebu kebutu tuha han n mele melebi bihi hi kemam kemampua puan n prod produk uksi si pabr pabrik ik hexam hexamin inee sehingga setiap tahunnya Indonesia terus mengalami kekurangan sehingga harus harus impor impor dari dari negara negara lain. lain. 2leh 2leh karena karena itu itu perlu perlu didiri didirikan kan pabrik pabrik hexamine hexamine baru untuk memenuhi kebutuhan hexamine didalam hexamine didalam negeri.
Melihat prospek yang 3ukup bagus maka diren3anakan didirikan pabrik hexamine yang merupakan komoditi yang perlu dipertimbangkan pembuatannya di Indonesia terutama dengan makin ketatnya persaingan dalam dunia industri. 4ika hexamine bisa diproduksi di dalam negeri hal ini tentunya akan mengurangi ketergantungan kita pada produk luar menghemat pengeluaran de5isa negara meningkatkan ekspor dan membangkitkan penguasaan teknologi.
$.2 M*-su *n Tuu*n P,*,*n1*n*n P*,i-
Maksud dan tujuan pendirian pabrik Hexamine ini adalah untuk memenuhi kebutuhan hexamine nasional baik untuk industri kimia maupun industri lainnya. Selain itu pendirian pabrik hexamine memiliki arti penting dari berbagai segi antara lain6 %) Meman!aatkan potensi dalam negeri mengingat bahan baku hexamine yaitu !ormaldehid dan amonia yang di produksi di Indonesia. ) Mengurangi impor hexamine dan memenuhi kebutuhan hexamine di dalam negeri 7) Meningkatkan pendapatan negara dalam eksporhexamine ) Mengurangi angka pengangguran dengan membuka lapangan pekerjaan 8) Meningkatkan tara! hidup masyarakat di sekitar pabrik /) Mengaplikasikan ilmu teknik kimia khususnya bidang peran3angan analisa proses dan operasi teknik kimia sehingga memberikan gambaran kelayakan peran3anagan pabrik pembuatan !ormaldehida.
$.& An*lis* P*s*, *n P,*,*n1*n*n K*3*si+*s P,4u-si
"alam menentukan kapasitas produksi yang menguntungkan digunakan beberapa pertimbangan yaitu6 $.&.$ An*lis* P*s*,
Tabel %.% $ebutuhan Hexamine di Indonesia P,4u-si
T*!un
Ku+u!*n
I34,+
D*l* N,i
T4+*l
2006
.000
7.%
7%.%
2007
.000
%8.8
7.8
20$0
.000
%/.
.
20$$
.000
%.8''
/.8''
20$2
.000
%.%
&.%
20$&
.000
8.0&
77.0& %/&.00%
'ul*!
(Badan Pusat Statistik, 201! "ari tabel %.% dapat disimpulkan bah#a kebutuhan hexamine yang terus meningkat maka untuk mengurangi ketergantungan terhadap impor maka didirikanlah pabrik ini. Meningkatnya kebutuhan hexamine pada tahun-tahun mendatang diprediksikan belum bisa terpenuhi oleh industri dalam negeri. $.&.2 P,n1*n**n K*3*si+*s P,4u-si
Tabel %. "ata untuk perhitungan proyeksi kebutuhan hexamine di Indonesia Tahun
9
:
;
y
9y
00
%
7%.%
%
&'/.000.0%
7%.%
00&
7.8
8/'./70./8
'./80
0%0
7
.
&
/%/.%7%./
'.//
0%%
/.8''
%/
'0/.77/.&&
%0/.70
0%
8
&.%
8
//.''.%
%'.08
Tahun
9
:
;
y
9y
0%7
/
77.0&
7/
%.0&.%.&%
%&.87
'ul*!
2$
$86.775
7$
%.629.95&.92$
805.%0%
*roduksi industri yang akan didirikan dapat ditentukan dengan menganalisa kebutuhan hexamine beberapa tahun mendatang. erdasarkan tabel %.7 maka kebutuhan hexamine beberapa tahun mendatang dapat di prediksi. esar kebutuhan hexamine mendatang dapat diketahui dengan menggunakan metode "east S#uare ̅ )>>>>>>>>>.%) y < a = b (;-;
( $ill
er, 2010) "imana6 y < kebutuhan hexamine a < axis intersept b < slope or regesium li5e ; < periode (tahun) ̅; < periode (tahun) ̅y < rata-rata proyeksi hexamine n < jumlah periode yang diobser5asi
"ari data perhitungan di atas maka didapat harga 6 ; < %1/ < 78 y < %/.&&81/ < .%/8
605.404 -
b <
6
2
91-
<
21 x 168.995
21 6
13.921,5 17,5
< '&88% a < .%/8 "ari perhitungan persamaan di atas diperoleh persamaan6 y < .%/8= '&88% (; - 78) y < '&88%; = 8.70'0% Sehingga proyeksi konsumsi hexamine di Indonesia mendatang dapat diketahui dengan perhitungan sebagai berikut6 •
?ontoh perhitungan konsumsi hexamine tahun 0% ;< ' maka y < ('&88% ; ') = 8.70'0% < 70.&&&& Untuk proyeksi pada tahun-tahun mendatang dapat dihitung dengan 3ara yang sama
hasilnya dapat dilihat sebagaimana tabel berikut6 Tabel %. *erkiraan *royeksi $ebutuhan Impor Hexamine di Indonesia U,u+*n T*!un ( x ) ' & %0 %% % %7 % %8 %/ %' % %& 0 %
T*!un
0% 0%8 0%/ 0%' 0% 0%& 00 0% 0 07 0 08 0/ 0' 0
Ku+u!*n I34, Hexamine (T4n) 70.&&&& 7%.'%7 7.807' 77.778% 7.%7%788 7.&//& 78.'77 7/.8%'&' 7'.7%7%/ 7.%0&8 7.&07& 7&./&&&87 0.&8/' %.&0&% .0/&8
erikut adalah industri-industri hexamine di beberapa negara dan kapasitas produksi berdasarkan total produksi
Tabel %.7 "a!tar *abrik *rodusen Hexamine di beberapa @egara N4 $. 2. &. %. 5. 8. 9. 6.
N** P*,i-
@e# Te3h *olymers India *.td. 4inan Samhoos Trase ?o.td 4ian 9ing;ing Au;iliary Agent Ba3tory Cuhan ?hujiang ?hemi3al ?o. td $anoria ?hemi3als D Ind. td Sina ?hemi3al Industrial 4ian 9iangrui ?hemi3al ?o. td *T Intan Cijaya Internasional Tbk
L4-*si
India ?hina ?hina ?hina India Iran ?hina Indonesi
K*3*si+*s (+4n/+*!un) %.000 %.000 %.00 8.000 0.000 8.000 80.000 .000
a Sum%er& 'urul urnia)ati, 2010 erdasarkan Tabel %.8 maka pran3angan yang akan didirikan pada tahun 0%' dan akan berproduksi ada tahun 00 dengan kapasitas sebesar 8.000 ton1tahun dengan alasan sebagai berikut6 %. *eluang pasar erdasarkan data dari tahun 00-0%7 bah#a hasil dari kebutuhan impor dikurangi dengan *"@ menghasilkan sebesar '.'77 ton. Sehingga sangat berpeluang bila ingin membangun pabrik hexamine di Indonesia. . "ata kapasitas produksi yang sudah ada erdasarkan kapasitas produksi pabrik Hexamine yang sudah ada di Indonesia dan luar negeri maka kami mengambil kapasitas tersebut karena berada pada rentang antara kapasitas maksimum dengan kapasitas minimum sehingga dapat mengurangi kebutuhan impor pada tahun 00 yaitu sebesar '0E dan masih ada peluang utnuk mengembangkan kapasitas produksi di tahun-tahun mendatang. 7. *emasaran *emasaran produk hexamine akan digunakan untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri yang tersebar didaerah 4a#a Sumatera $alimantan dan daerah lain di Indonesia. *emasaran dalam negeri dapat langsung didistribusikan ke *T *indad (4a#a arat) *T "ahana sebagai pabrik pembuat bahan peledak dan *T Frela (Semarang) sebagai pabrik pembuatan obat. 4ika kebutuhan dalam negeri akan
hexamine telah terpenuhi maka pemasaran diarahkan ke internasional yaitu sebagai komoditi eksport. . $etersediaan bahan baku $etersediaan bahan baku untuk memproduksi hexamine adalah formaldehyde dan amonia. $ebutuhan amonia diperoleh dari *T *upuk Sri#ijaya *alembang *T *upuk $ujang ?ikampek 4a#a arat *T *upuk $altim $alimantan. Sedangkan kebutuhan formaldehyde diperoleh dari *T $orindo Abadi $epulauan +iau *T *era#ang *erkasa Indah $epulauan +iau dan *T Superin Medan.
Gambar %.% Gra!ik $etersediaan dan $ebutuhan Hexamine
$.% Pili!*n L4-*si P*,i-
*enentuan lokasi pabrik sangat menentukan kemajuan dan kelangsungan industri baik pada
pada masa sekarang maupun pada masa yang akan datang. Hal ini
dikarenakan letak geogra!is pabrik akan berpengaruh pada kegiatan pabrik mulai dari proses produksi sampai proses distribusi. *emilihan lokasi pabrik yang tepat harus memberikan perhitungan biaya produksi dan distribusi yang ekonomis. Selain itu perlu
dipertimbangkan pula !aktor sosiologi dari lokasi pabrik keadaan sosial yang bersahabat tentu saja akan sangat membantu kelangsungan dari suatu industri. erdasarkan !aktor-!aktor tersebut maka lokasi pabrik hexamine ditetapkan di *alembang Sumatera Selatan dengan pertimbangan sebagai berikut6 %. ahan aku Suatu pabrik sebaiknya didaerah yang dekat dengan sumber bahan baku dan daerah pemasaran sehigga transportasi dapat berjalan lan3ar. ahan baku pembuatan hexamine yaitu amonia akan diperoleh dari *T *upuk Sri#ijaya di kota *alembang dengan rata-rata kapasitas produksi amonia 0 juta ton1tahun dan formaldehyde akan diperoleh dari *T $orindo Abadi $epulauan +iau dengan kapsitas produksi 80.000 ton1tahun *T *era#ang *erkasa Indah $epulauan +iau dengan kapasitas produksi 80.000 ton1tahun. . *emasaran *emasaran produk hexamine akan digunakan untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri yang tersebar didaerah 4a#a Sumatera $alimantan dan daerah lain di Indonesia. *emasaran dalam negeri dapat langsung didistribusikan ke *T *indad (4a#a arat) *T "ahana sebagai pabrik pembuat bahan peledak dan *T Frela (Semarang) sebagai pabrik pembuatan obat. 4ika kebutuhan dalam negeri akan hexamine telah terpenuhi maka pemasaran diarahkan ke internasional yaitu sebagai komoditi eksport. 7. Utilitas Utilitas merupakan unit pendukung dalam pabrik yang meliputi listrik air udara tekan dan bahan bakar. Untuk penyediaan air diperoleh dari Sungai Musi. Sedangkan bahan bakar sebagai sumber energi dapat diperoleh dari *ertamina. $ebutuhan listrik didapat dari *@ dan penyediaan generator sebagai 3adangan. . Tenaga $erja Tenaga kerja yang dibutuhkan banyak tersedia di *alembang baik tenaga ahli menengah maupun sebagai buruh. Sehingga kebutuhan tenaga kerja dapat dipenuhi. 8. Transportasi
*alembang merupakan salah satu ka#asan industri sehingga transportasi darat laut maupun udara telah tersedia. "engan adanya transportasi yang baik diharapkan arus bahan baku dan produk dapat berjalan dengan lan3 er. /. $ebijakan *emerintah *alembang merupakan ka#asan industri yang telah ditetapkan oleh pemerintah dan berada dalam territorial negara Indonesia sehingga se3ara geora!is pendirian pabrik dika#asan tersebut tidak bertentangan dengan kebijakan pemerintah yang berlaku. '. $ondisi Iklim dan ?ua3a $ondisi iklim di *alembang seperti iklim di Indonesai pada umumnya dan tidak berdampak besar terhadap jalannya proses produksi. . $eadaan Masyarakat Masyarakat di daerah industri akan lebih mudah menerima pendirian suatu pabrik di daerahnya selain itu masyarakat sekitar juga dapat mengambil keuntungan dengan pendirian pabrik hexamine ini keuntungan yang dapat diperoleh antara lain adanya lapangan kerja baru bagi masyrakat sekitar selain itu masyarakat sekitar juga dapat membuka usaha ke3il disekitar lokasi pabrik.
erdasarkan dari pertimbangan diatas bah#a bahan baku amonia dan formaldehyde mudah didapat di kota *alembang untuk pemasaran lebih dekat dengan pelabuhan sehingga untuk pemasaran produk hexamine lebih mudah dilakukan dan juga untuk meningkatkan e!ekti5itas kerja dan menekan biaya produksi maka dipilih di kota *alembang sebagai lokasi pendirian pabrik dinilai tepat.
Gambar %. okasi *endirian *abrik
BAB II TIN'AUAN PUSTAKA 2.$ B*!*n B*-u
ahan baku adalah bahan utama yang diolah dalam proses produksi menjadi produk jadi. ahan-bahan baku yang digunakan dalam pembuatan hexamine antara lain formaldehyde dan amonia. 2.$.$ 4,*l!:
Formaldehida merupakan senyawa yang sangat penting di industri kimia dan memberikan peranan penting dalam manufaktur berbagai industri dan barang-barang konsumer. Lebih dari 50 cabang industri saat ini menggunakan formaldehida, khususnya dalam bentuk larutan dan resin yang mengandung formaldehida. Produk kimia menggunakan formaldehida sebagai bahan baku untuk pembuatanya adalah pentaeritrol, resin formaldehida fenol, resin formaldehida melamin, resin dan konsentrat formaldehida, bahan antiseptik, heksamin,
dan
lain-lain.
Pada
tahun 15,
permintaan
untuk
formaldehida di dalam ! pasar mayor, yaitu "merika #tara, $ropa %arat dan &epang mencapai ',1 ( 10) ton per tahun.* Klein, 2010+.
Gambar .% umus olekul Formaldehyde
egunaan dari formaldehida itu sendiri adalah sebagai bahan baku pembuatan formaldehyde resin, sebagai bahan baku pembuatan Pentaeryhritol, trixane, trimetylol propane, heametylenetetramine
(hexamine). /an digunakan langsung pada pembuatan desinfektan, sterilant, germicide, hardening agent, reduction agent.
Formaldehida pertama kali disintesis pada tahun 15, ketika %utlero menghidrolisis metilen asetat dan mencatat karakteristik bau larutan yang dihasilkan. Pada 1)2, 3ofmann meyakinkan telah mengidenti4kasi formaldehida dengan cara melewatkan uap metanol dan air melalui spiral platinum yang dipanaskan. etode ini, tetapi dengan katalis lainnya, masih merupakan prinsip produksi. Preparasi formaldehida murni dielaskan kemudian oleh ekul6 pada tahun 17. Produksi formaldehida secara industri menadi mungkin pada tahun 17, ketika 8ollens menemukan metode pengaturan rasio uap metanol 9 udara dan berdampak pada yield reaksi. Pada tahun 1) Loew mengganti katalis spiral platinum dengan bahan yang lebih e4sien, yaitu kasa tembaga. Firma &erman, ercklin und L:sekann memulai produksi dan menual formaldehida skala komersial pada tahun
1.
Firma
&erman
lainnya,
3ugo
%lank
mematenkan
penggunaan pertama katalis perak pada tahun 110. Perkembangan industri dilanutkan dari tahun 100 hingga 105 ketika ukuran pabrik, lau alir, yield, dan e4siensi meningkat. Pada tahun 105, %adische "nilin und ;oda-Fabrik memulai produksi formaldehida dengan cara proses kontinu menggunakan katalis kristalin perak. Formaldehida yang dihasilkan !0 kg
Si;*+ isi- 4,*l!i*
Basa
6 ?air (0?)
Carna
6 Tidak er#arna
au
6 Tajam
Titik lebur
6 J%8?
Titik didih1rentang didih
6 &7 J &/?
Titik @yala
6 K /?
Tekanan uap
6 %7 h*a
$elarutan dalam air
6 arut (0?)
Liskositas dinamis
6 8 , ' m*a.s pada 8?
"ensitas
6 0%87 g1ml
Titik eku
6 %8/0 $
Titik $ritis
6 0 0$
Tekanan $ritis
6 /8& bar
Sifat Kimia Formaldehida
Formaldehida merupakan senyawa yang paling sederhana dari golongan aldehida. %erikut adalah reaksi-reaksi yang dapat teradi pada formaldehida. * Fessenden, 199+ a. "disi oleh "sam ;ianida Formaldehida sianohidrin.
dapat
;ianohidrin
bereaksi
dengan
merupakan
3>?
suatu
menghasilkan
senyawa
yang
mengandung gugus siano dan hidroksil terikat pada atom karbon yang sama. 3>? adalah @at yang sangat beracun dan mudah menguap, sehingga biasanya reaksi adisi dilakukan melalui percampuran senyawa karbonil, >? atau ?a>? dengan suatu asam mineral. 3>3A B 3>? C 37>*A3+*>?+ ;ianohidrin dapat terhidrolisis menadi suatu D-hidroksi asam karboksilat
atau
dapat
tereduksi
menadi
suatu
D-hidroksi
aldehida. b. "disi oleh ?atrium %isul4t Pada umumnya, senyawa aldehida dan keton dapat bereaksi adisi dengan natrium bisul4t menghasilkan senyawa adisi bisul4t yang berbentuk padatan berwarna putih. 3>3A B ?a3;A!
37*;A!3+>EA?a
37*;A!?a+>EA3
;enyawa adisi bisul4t mudah terdekomposisi oleh asam atau basa menghasilkan kembali senyawa karbonil *aldehida dan keton+ awal, sehingga metode ini dapat digunakan untuk pemurnian dan pemisahan senyawa karbonil dari campurannya.
c. "disi oleh Pereaksi rignard "ldehida dan keton bereaksi dengan pereaksi rignard *gG+ menghasilkan produk adisi
yang dapat
terhidrolisis dalam
suasana asam menghasilkan alkohol. 3>3A B gG C 37>*AgG+*+ C37>*A3+ ;imbol G merupakan gugus halida, merupakan cabang alkil. eaksi
adisi
formaldehida
menggunakan
pereaksi
rignard
menghasilkan senyawa alkohol primer.
d. "disi dengan Fosfor Pentaklorida Formaldehida dapat bereaksi dengan P>l 5 membentuk gemdihalida. 3>3A B P>l5 C 37>>l7 B PA>l! ;elain reaksi-reaksi diatas, formaldehida uga dapat bereaksi adisi dengan amina *?3 7, 7?3, atau !?+ menghasilkan basa ;chiH, hidroksilamin hidra@in
*?3 7
*?37?3>)35+
*?37A3+ I
?37+
menghasilkan menghasilkan
menghasilkan
formaldehida hidra@on,
fenilhidra@on,
oksim,
fenilhidra@in
semikarba@ida
*?37?3>A?37+ menghasilkan formaldehida semikarba@on, 7,'dinitrofenilhidra@in dinitrofenilhidra@on,
menghasilkan alkohol
formaldehida
membentuk
hemiasetal
7,'yang
berlanut menadi asetal. e. eduksi formaldehida menghasilkan metanol Formaldehida dapat direduksi menadi metanol menggunakan gas hidrogen dan katalis nikel. 3>3A B 37 C >3!A3 ;elain menggunakan katalis nikel, dapat uga dilakukan dengan katalis hidrida-hidrida logam seperti Li"l3 ' dan ?a%3'. f. eduksi formaldehida menghasilkan metana
Formaldehida
dapat
direduksi
menadi
metana
dengan
bantuan katalis @ink-amalgam dan 3>l *eduksi >lemmensen+ atau katalis ?aA3 dan hidra@in *eduksi Jolf-ishner+. 3>3A C >3' g. Aksidasi formaldehida Formaldehida dapat dioksidasi menghasilkan asam format menggunakan natrium dikromat atau kalium dikromat dalam suasana asam menghasilkan asam karboksilat. 3>A3 B K A7 C 3>AA3 h. denti4kasi formaldehida menggunakan pereaksi -
Pereaksi 8ollens, pereaksi ini terdiri dari larutan "g?A ! dalah ?3'A3 membentuk "g*?3 !+7A3. Formaldehida maupun aldehida lainnya ika diberikan pereaksi ini akan menghasilkan endapan cermin perak *"g+.
-
Pereaksi Fehling, larutan ini mengandung ion kompleks tembaga *+ dengan ion natrium kalium tartarat. Formaldehida dan aldehida
lainnya
dapat
bereaksi
dengan
pereaksi
ini
menghasilkan endapan >u 7A yang berwarna merah bata. -
Pereaksi %enedict,
larutan ini mengandung ion kompleks
tembaga *+ dengan ion natrium kalium sitrat. 3asil reaksi sama dengan hasil reaksi Fehling. i. lorinasi as klorin dapat bereaksi dengan formaldehida *aldehida+ menghasilkan trikloroaldehida. eaksi yang teradi adalah reaksi substitusi. 3>3A B 7>l7 C >l7>MA B 7 3>l . eaksi >anni@@aro Formaldehida dapat bereaksi dengan basa kuat *?aA3 atau A3+ pekat dan panas membentuk natrium metanoat dan metanol. 3>3A B ?aA3 C ?a>AA3 B >3!A3
Bormaldehide yang bereaksi dengan melamine dilapisis selulosa untuk permukaan meja untuk bangku laboraturium untuk hiasan dinding untuk area kerja tugas berat di pabrik-pabrik dan rumah. 2.$.2 A4ni*
Amonia adalah senya#a kimia dengan rumus @H7. iasanya senya#a ini didapati beruba gas dengan bau yang tajam #alaupun amonia memiliki sumbangan penting bagi keberadaan nutrisi di bumi amonia sendiri adalah senya#a 3austi3 dan dapat merusak kesehatan. Administrasi keselamatan dan kesehatan pekerjaan Ameri3a Serikat memberikan batas %8 menit bagi kontak dengan amonia dalam gas berkonsentrasi 78ppm 5olume atau jam untuk 8 ppm 5olume. $ontak dengan gas amonia berkonsentrasi tinggi dapat menyebabkan kerusakan paru-paru dan bahkan kematian. Sekalipun amonia di Amerika Serikat diatur sebagai gas tak mudah terbakar amonia masih digolongkan sebagai bahan bera3un jika terhirup dan pengangkutan amonia berjumlah lebih besar dari 7.800 gallon (%7 liter) harus disertai surat iin. (*llmann+s, 200! Amonia yang digunakan se3ara komersial dinamakan amonia anhidrat istilah ini menunjukkan tidak adanya air pada bahan tersebut karena amonia mendidih disuhu -770? 3airan amonia harus disimpan dalam tekanan tinggi dan temperature yang sangat rendah. Calaupun begitu kalor penguapannya amat tinggi sehingga dapat ditangani dengan tabung reaksi biasa didalam sngkup asap Namonia rumahO atau ammodia hidroksida atau larutan @H7 dalam air. Amonia adalah bahan baku utama yang digunakan dalam industri dan pertanian diantaranya untuk pembuatan pupuk berbasis nitrogen. Bungsi utama amonia adalah sebagai penyedia nitrogen dalam bentuk siap pakai. @itrogen diperoleh dari pemisahan komponen dari udara dan hidrogen diperoleh dari proses pengolahan gas alam atau dapat diperoleh dari beberapa proses tergantung dari bahan baku yang digunakan antara lain gas alam batu bara naptha dan lain-lain.
3-?-3
..
3 Gambar . +umus angun Amonia
Senya#a amonia adalah senya#a dengan ikatan ko5alen. Unsur @ dan H masing-masing berikatan dengan saling menggunakan pasangan elektron yang sama (selengkapnya ikatan ko5alen). 4ika dilihat dari bentuk molekulnya amonia terbentuk dari tumpang tindih tiga buah orbital sp7 hibrida dan tiga orbital hidrogen. entuk molekul amonia adalah primida trigonal. *roduk amonia dapat digunakan untuk berbagai keperluan diantaranya adalah sebgai bahan baku pembuatan H@27 dan @H2H sebagai bahan baku pupuk urea dan amonia sul!at .efrigerant dalam mesin pendingin sebagai bahan pemuri air untuk industri sebagai bahan pembersihan alat-alat pabrik dari rumah tangga sebagai bahan baku pembuatan bahan peledak nitrogliserin dan T@T sumber nitrogen dan pengatur pH dalam industri !ermentasi sebagai bahan baku obat-obatan dalam industri !armasi dan sebagai pereduksi oksida logam dalam industri logam. (*llmann+s, 200!
Si;*+ isi- A4ni*
Basa
6 ?air
Carna
6 Tidak er#arna
au
6 Tajam
Titik lebur
6 /7%7 $
Titik didih1rentang didih
6 -77780?
Titik @yala
6 %%0?
Tekanan uap
6 bar
$elarutan dalam air
6 arut
Liskositas dinamis
6 00000& poise
"ensitas
6 0/ kg1m7
Titik eku
6 -'''0?
Titik $ritis
6 %70?
Tekanan $ritis Si;*+ Kii* A4ni*
6 %% bar
Amonia mempunyai si!at-si!at kimia seperti diba#ah ini6 a. arutan @H7 dalam air akan bereksi menjadi basa sehingga dapat merubah kertas lakmus merah menjadi biru. +eaksinya adalah sebagai berikut6 @H7 = H2
@H2H
@H= = 2H-
b. "apat langsung bersenya#a dengan asam membentuk garam. +eaksinya adalah sebagai berikut6 @H7 = H?l
@H?l
@H7 = HS2
( @H)S2 ( rik and /thmer, 1!
2.2 Hexamine
Hexamine merupakan bahan baku untuk bahan peledak +"9 komponen utama untuk %lockdusters pada akhir perang dunia kedua +"9 digunakan se3ara luas sebagai pengganti T@T sedangkan selama perang korea digunakan dalam baooka. Selain dapat dipakai sebagai bakhan baku untuk bahan peledak dalam masa damai hexamie dipakai
untuk bahan utama phenolic resin, sebagaian ke3il digunakan dalam pengobatan dan sebagainya. +eaksi kimia untuk pembentukkan hexamine,yaitu antara formaldehyde dan amonia terjadi pada suhu sekitar 80? dalam suasana larutan dalam air tanpa bantuan katalisator. +eaksi yang terjadi direaktor sebagai berikut6
Gambar .7 +umus angun Hexamine
Heksametylenatetramina adalah senya#a organik heterosiklik dengan rumus
(?H)/ @. Hexamine berbentuk kristal putih dan merupakan senya#a yang sangat larut dalam air dan pelarut organik pelarut polar. Hexamine memiliki seperti struktur kandang mirip dengan adamatane. Hal ini berguna dalam sintesis senya#a kimia lain misalnya plastik !armasi adikti! karet. Hexamine menyublim pada suhu '00?. Hexamine disusun oleh reaksi dari !ormaldehid dan amonia. +eaksi dapat dilakukan dalam !asa gas dan dalam larutan. Molekul berprilaku seperti basis amina protonasi menjalani dan @alkilasi. Heksametylenatetramina adalah serbaguna reagent dalam sintesis organik hal ini digunakan dalam reaksi "u!! (Boyrmylation dari arena) dalam reaksi Sommelet (mengkon!ersi halide bensin ke aldehida) dan dalam reaksi "elepine (sintesis amina dari alkil halide). (*llmann+s, 200! *roduk yang akan dihasilkan dari praran3angan pabrik ini adalah Hexamine atau Hexamethylenetetramine. ahan ini merupakan senya#a sinteti organik dengan rumus kimia (?H)/ @. Si!at-si!at senya#a yang termasuk senya#a amina heterosiklik ini adalah berbentuk $ristal (granular) tidak ber#arna hingga ber#arna putih tidak berbau larut dalam alkohol air dan kloro!orm. *ada suhu 000? senya#a ini dapat mensublim serta sebagian dapat larut.
H2O
$egunaan hexamine adalah sebagai bahan baku utama disektor industri pengembangan atau %lo)ing agent jeni imitroso Pentamentnethylene 3etramine ("*T) di industri 4dhesife Ploy)ood atau perangkat untuk memberikana e!ek mengeraskan (Hardner) yang biasanya digunaka dalam proses pembuatan kayu lapis (*lay#ood) dalam bentuk formaldehyde resin. "an untuk pembaharu protein. (5ogel, 4rthur 64 3ext Book of Practical /rganic 7hemistry 6ncluding 5olume 1 Hal 829!
Si;*+ isi- Hexamine
Basa
6 $ristal
Carna
6 *utih
au
6 Tajam
Titik lebur
6 /7%7 $
Titik didih1rentang didih
6 00?
Titik @yala
6 800?
Tekanan uap
6 7&00?
$elarutan dalam air
6 ' g1l
Liskositas dinamis
6-
"ensitas
6 %77 g13m7 pada 00?
Titik eku
6-
Titik $ritis
6-
Tekanan $ritis
6-
Si;*+ Kii* Hexamine
+eaksi hexamine dapat dibagi dalam 7 group6 a. Mula-mula tiga molekul formaldehyde bereaksi dengan tiga molekul amonia membentuk methyleneamine dan melepas H2.
b. Tiga molekul methylenemine bereaksi membentuk trimethylenetriamine
3. $emudian molekul trymethyleneamine bereaksi dengan tiga molekul ?H2 membentuk trymethyloltryamethylenetriamine .
( rik and /thmer, 1! 2.& P,4ss Pu*+*n Hexamine
*embuatan hexamine dengan bahan baku !ormaldehid dan amonia dapat dilakukan dengan beberapa proses. 2.&.$ P,4ss Missn,
*roses ini pertama kali dikembangkan oleh Birt Meissner pada tahun %&80 di 4erman arat. ahan baku yang digunakan adalah gas amonia anhidrat dan gas !ormaldehid. +eaksi yang terjadi yaitu6 /?H2 = @H7
?/H% @ = /H2
Bormaldehid dan amonia dengan rasio 76 dan 767 dialirkan dari tangki !ormaldehid dan tangki amonia masuk kedalam raktor dengan suhu reaksi 00?. +eaksi yang terjadi sangat 3epat sehingga yang mengontrol ke3epatan reaksi ialah ke3epatan pembentukan $ristal hexamine *ada proses ini panas reaksi yang terjadi pada rea3tor digunakan untuk menguapkan air hasil reaksi. *roduk yang keluar dari reaktor masuk
kedalam e5aporator. "i dalam e5aporator terjadi penguapan sisa-sisa reaktan dan mulai terjadi proses pengkristalan. Setelah produk keluar dari e5aporator produk dimasukkan ke dalam centrifuge dan di keringkan di dryer, setelah itu produk dikemas. "engan proses ini dapat diperoleh yield o:erall sebesar &8E berdasarkan reaktan !ormaldehid. $on5ersi dari proses ini adalah &'E dan yield ini men3apai &8E. (Furopean *atent 0%7) >37A >3!A3 ?3! 37A
eaktor
"monia
$aporaie->ristali@er
Formaldehid
/yer
Produk
Gambar . "iagram Alir *roses Meissner 2.&.2 P,4s L4n*,
ahan baku yang digunakan dalam proses ini adalah larutan !ormaldehid dan amonia 3air dengan konsentrasi 7'E. +eaksi yang terjadi adalah sebagai berikut6 /?H2 = @H7
(?H)/ @ = /H2
+eaksi berlangsung pada suhu 70-800? dengan pH '-. Untuk menjaga suhu digunakan air pendingin. arutan !ormaldehid yang mengandung methanol kurang dari E diumpankan bersama dengan amonia 3air ke dalam reaktor. *roduk yang keluar dari reaktor masuk kedalam e5aporator. "i dalam e5aporator terjadi penguapan sisa-sisa reaktan dan muali terjadi proses pengkristalan. Setelah produk keluar dari e5aporator produk dimasukkan ke dalam centrifuge dan di keringkan di dryer, setelah itu produk dikemas. "engan proses ini dapat diperoleh yield o:erall sebesar &-&8E berdasarkan reaktan !ormaldehid ($ent %&'). $on5ersi dari reaksi pembuatan hexamine dari !ormaldehid dan amonia pada proses ini adalah &/E. ($ormade and ste5en %&/8).
37A
37A
37A
$aporator 1
$aporator 7
>entifuge
Formaldehid eaktor "monia
/yer
Produk
Gambar .8 "iagram Alir *roses eonard 2.&.& P,4ss AG L;<,
ahan baku yang digunakan dalam proses ini adalah larutan !ormaldehid bebas methanol sebesar 70-7'E berat dan gas amonia anhidrat. +eaksi yang terjadi6 /?H2 = @H7
?/H% @ = /H2
ahan baku !ormaldehid diumpankan ke dalam reaktor yang dilengkapi dengan pengaduk dan gas amonia anhidrat diumpankan se3ara pelan-pelan dari bagian ba#ah reaktor. +eaksi berlangsung dalam kisaran suhu 0-700? dan merupakan reaksi eksotermis sehingga membutuhkan pendingin. Untuk menyempurnakan reaksi maka digunakan amonia berlebih. *roduk yang keluar dari reaktor kemudian masuk ke dalam :acuum e:aporator . "alam e:aporator bahan mengalami pemekatan dan pengkristalan. $ristal yang terbentuk dikumpulkan di bagian ba#ah e:aporator yaitu di dalam salt %ox kemudian diumpankan ke dalam centrifuge untuk memisahkan $ristal hexamine dan air. Untuk memperoleh bahan dengan kemurnian yang tinggi air yang masih banyak mengandung krisal hexamine (mother li#uor ) yang keluar dari centrifuge dikembaliakn ke e:aporator Setelah ini produk dikeringakan dan dikemas. "engan proses ini mempunyai kon5ersi &'E dan didapatkan yield sebesar &8E. (Grupta %&').
37A
Formaldehid
eaktor
37A
>entrifuge
"monia
Gambar ./ "iagram Alir *roses AGB e!eb5re
Produk
2.% Pili!*n P,4ss
"engan melihat ketiga ma3am proses di atas maka dalam praran3angan pabrik hexamine dipilih proses Messeiner dengan beberapa pertimbangan sebagai berikut 6 Tabel .% 4enis *rose *embuatan Hexamine dari ;ormaldehyde dan Amonia P,4ss P*,*+, K4nisi O3,*si T3,*+u, T-*n*n • K4n<,si #il S3si;i-*si P,4u- *s* Ku,ni*n H*sil • s*3in Al*+ U+**
P,4ss Missn,
P,4ss L4n*,
P,4ss AG L;<,
0o? % atm
70-80o? % atm
0-70o? 0% atm
&'E &8E
&/E &-&8E
&'E &8E
Gas-Gas &&E Air
?air-?air &&'E Air
Gas-?air &&E Air
+eaktor +eaktor +eaktor La3uum F5aporati5eF5aporator () F5aporator ?ristalier "ryer ?entri!uge "ryer ?entri!uge U+ili+*s Air Air Air "ari ketiga ma3am proses di atas makan dalam praran3angan pabrik hexamine ini dipilih proses Messeiner dengan 8 pertimbangan6 %. +eaksi yang
berlangsung merupakan reaksi homogen
!ase gas sehingga
penanganannya lebih mudah jika dibanding kan dengan reaksi !ase heterogen yaitu gas dan 3air. . 4ika panas yang dihasilkan ke3il maka kebutuhan pendingin lebih sedikit dengan demikian dapat menghemat biaya operasi reaktor. 7. Alat yang digunakan proses Meissener lebih sedikit. . *roduk yang dihasilkan mempunyai kon5ersi tinggi men3apai &'E. 8. $emurnian proses Messeiner sebesar &&E.
>37A ?3! >3!A3 37A
H2O
eaktor
Flash /rum >)317?' >37A >)317?' 37A ?3! >3!A
,5= ?3! 0,5= 37A "monia
!2=>37A )0= 37A Formaldehid!= >3!A
ristali@er
Cn+,i;u
/ryer
37A
ristal heNamine 37A
H2O
K,is+*l !=*in
Gambar .' "iagram lok $ualitati! dengan *roses Messeiner
,= ristal heNamine 0,1= 37A 0,1= "bu
BAB III KONSEPSI PRANCANGAN &.$ Ds-,i3si P,4ss
*embuatan Hexamine dengan proses Messeiner melalui tahapan proses sebagai berikut6 %. *ersiapan bahan baku . Tahap pembentukan produk 7. Tahap pemurnian dan penyimpanan produk &.$.$. P,si*3*n B*!*n B*-u
4monia disimpan dalam tangki penyimpan (TT-%0%) pada tekanan %% atm dan pada suhu 780? sehingga amonia dalam kondisi 3air. $emudian amonia 3air dirubah !asanya menggunakan e;pander (F9-%0%) menjadi gas pada tekanan atm lalu dialirkan kedalam reaktor. arutan formaldehyde disimpan dalam tangki penyimpanan (TT-%0) pada suhu 780? dan tekanan %% atm. "ari tangki ini larutan formaldehyde diubah !asa menjadi gas lalu dialirkan kedalam reaktor menggunakan kompresor (?%0) pada tekanan tinggi yaitu %% atm. $edua bahan baku diumpankan dalam reaktor dengan perbandingan mol formaldehyde 6 amonia 76. +eaksi berlangsung dalam !asa gas dan merupakan reaksi eksotermis. $on5ersi yang dapat di3apai pada reaksi ini sebesar &'E berdasarkan reaktan formaldehyde. +eksi dijalankan dalam reaktor fixed %ed (+) pada keadaan isothermal 780?. &.$.2 T*!*3 Pn+u-*n P,4u-
*roduk luar dari reaktor yang mempunyai suhu 00? dan tekanan %% atm kemudian dialirkan kedalam expander (F9-%0%) untuk menurunkan menjadi % atm sebelum masuk ke e:aporati:e-crystali
diumpankan
kedalam
e:aporati:e-crystali
"i
dalam
e:aporati:e-crystali
mengumpankan produk luar e:aporati:e-crystali
$ristal hexamine kemudian diba#a ke unit pemurnian dengan menggunakan scre) con:eyor (S?). Untuk memurnikan produk digunakan dryer *ada proses ini menggunakan rotary dryer (+"). *ada rotary dryer terjadi penguapan sisa-sisa air dan dihasilkan produk kemurnian &&E. *roduk diangkut oleh %ucket ele:ator (F) sebelum disimpan dalam silo (S).
DATAR PUSTAKA adan *usat Statistik 0%8. Statistic 6ndonesia, ###.bps.go.id Indonesia @urul $urnia#ati.0%0 Prarancangan Pa%rik H=>4$6'= ari 4monia an ;ormalin engan Proses "eonard apasitas 2?000 3on@3ahun, Uni5ersitas Sebelas Maret Surakarta Furopean
*atent
2!!i3e
no.
0/787b
N7ontinuous
Production
of
HexamethylenetetramineA Grupta +.$.%&' 6ndustrial 7hemical Han%ook, Small usiness *ubli3ation +oop @agar "elhi India $irk +.F. and 2thmer ".B. %&& =ncylopedia of 7hemical 3echnology, thed. 4ohn Ciley and Sons Singapore $ent 4.A. %&' .iegel+s Hand%ook of 6ndustrial 7hemistry, th edition itton Fdu3ational *ublishing In3. USA Klein, /aid ., 2010,!rganic "hemical, &ohn Jilley and ;ons,
#nited ;tates $F+M2"F +.I. and Ste5ens C.B. %&/8 7anadian ournal 7hemical =ngineering, 5ol 7 no /7
iller,
&ames
?.,
&ane
>.
iller,
7010,
#tatistics
and
"hemometrics for $nalytical "hemistry, Pearson, $sseN. *llmann+s =ncyclopedia of 6ndustrial 7hemistry 200 5ogel, 4rthur 64 3ext Book of Practical /rganic 7hemistry 6ncluding 5olume 1 Hal 829 ###.is;.3o.id *T Intan Cijaya Internasional Tbk 00& Hexamine, Indonesia
