NASKAH PUBLIKASI PRARANCANGAN PABRIK MELAMIN PROSES BASF KAPASITAS 150.000 TON PER TAHUN
Dibuat Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Kesarjanaan Strata 1 Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta
Oleh : SHOFI ‘AZIZAH D500100001
Dosen Pembimbing : 1. Dr. Ir. Ahmad M Fuadi, MT 2. Eni Budiyati, ST., MEng
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA SURAKARTA 2015
INTISARI Prarancangan Pabrik Melamin Proses BASF dengan kapasitas 150.000 ton per tahun beroperasi selama 330 hari per tahun. Hal ini dilakukan agar dapat memenuhi kebutuhan melamin di dalam dan luar negeri. Pabrik ini rencana akan didirikan di Kawasan Industri Kujang Cikampek, Jawa Barat. Reaksi pembentukan melamin dari urea yaitu dekomposisi urea menjadi asam isocyanat dan amoniak, dan asam isocyanat berubah menjadi melamin dan karbondioksida. Pada proses ini digunakan katalis alumina (Al2O3). Reaksi yang berlangsung pada Fluidized bed reactor bersifat endotermis dan irreversible dengan suhu 410ºC dan tekanan 3 atm. Konversi untuk reaksi ini adalah 95 %. Produk yang diperoleh yaitu melamin yang berupa padatan kristal. Kebutuhan urea untuk pabrik ini sebesar 67.807,722 kg/ jam. Produk melamin sebesar 5.289,967 kg/ jam. Utilitas pendukung proses meliputi penyediaan air sebesar 569,700 kg/ jam yang diperoleh dari air sungai Parungkadali dan Sungai Cikao, penyediaan saturated steam sebesar 48,87 m3/ jam yang diperoleh dari boiler dengan bahan bakar fuel oil sebesar 12.397,32 liter/ jam, kebutuhan udara tekan sebesar 100 m3/jam, kebutuhan listrik diperoleh dari PLN dan sebuah generator set sebesar 449,83 kW sebagai cadangan. Dengan luas tanah 20.000 m2 dan jumlah karyawan 174 orang. Modal tetap atau Fixed Capital Investment yang digunakan untuk mendirikan pabrik adalah Rp 245.417.586.213,13 dengan modal kerja atau Working Capital sebesar Rp 507.513.116.828,08. Analisa ekonomi memperlihatkan bahwa Return on Investment (ROI) sebelum pajak 67,35% dan setelah pajak 53,57 %. Pay out Time (POT) adalah 0,166 tahun. Kondisi Break Even Point (BEP) pada nilai 45,00 % kapasitas produksi sedangkan Shut Down Point (SDP) pada nilai 11,00 %. Discounted Cash Flow (DCF) sebesar 38,83%. Dari analisa ekonomi tersebut dapat disimpulkan bahwa pabrik melamin proses BASF kapasitas 150.000 ton per tahun ini layak untuk didirikan.
Kata Kunci : Melamin, BASF, Fluidized bed reactor
tanning dan lain-lain. Pada proses
A. PENDAHULUAN 1.
Latar
Belakang
Pendirian
pembuatannya,
melamin
membutuhkan bahan baku yaitu urea
Pabrik Saat ini pemerintah Indonesia sedang
melakukan
pengembangan
dalam
industri.
satu
Salah
dan amonia karbondioksida yang
banyak
berfungsi
sebagai
bidang
dengan
menggunakan
diantaranya
fluidizing
gas
katalis
alumina.
dengan cara memenuhi kebutuhan
Dilihat dari kebutuhan di industri-
bahan-bahan
melalui
industri
industri
pemakaian
melamin
semakin
kimia. Sekarang ini jumlah dan
meningkat,
sehingga
pendirian
macam industri di Indonesia cukup
pabrik melamin dirasa sangat perlu
banyak yang belum dapat terpenuhi
sekali. Hal ini bertujuan agar dapat
kebutuhannya dan biasanya untuk
mengantisipasi permintaan di dalam
bisa memenuhi kebutuhannya setiap
negeri,
industi mengimpor bahan dari negara
melamin serta membuka tenaga kerja
lain. Salah satu bahan yang diimpor
baru.
pendirian
dalam
industri pabrik-pabrik
jumlah
banyak
Indonesia
dan
sekarang
mengurangi
ini,
impor
adalah
melamin.
2. Kapasitas Rancangan
Melamin yang biasa dikenal
Seiring kemajuan industri dimana
dengan nama 2-4-6 triamino 1-3-5
dengan
triazine
dan
melamin
C3H6N6
merupakan
memiliki
rumus
salah
satu
bahan
baku
di
Indonesia,
utamanya seperti
industri moulding, industri adhesive,
bahan yang dihasilkan oleh industri
industri
petrokimia di Indonesia. Senyawa ini
mengakibatkan butuhnya melamin di
berwarna putih dan berbentuk kristal
Indonesia semakin meninggi. Disaat
monocyclic.
ini pula Indonesia mempunyai dua
digunakan
Biasanya sebagai
melamin
bahan
baku
surface
coating
pabrik yang memproduksi melamin
pembuatan melamin resin, bahan
yaitu :
sintesa organik, bahan pencampur
1. PT. Sri Melamin Rejeki (SMR)
cat, pelapis kertas, tekstil, leather
PT SMR mulai start memproduksi dari tahun 1994 dengan kapasitas
3. Tinjauan Pustaka Melamin banyak dijumpai pada
20.000 ton/ tahun. Pabrik tersebut
aplikasi
industri
dapat pasokan bahan baku dari PT
produksi resin melamin formaldehid.
Pupuk Sriwijaya Palembang.
Pada sekitar tahun 1960, melamin
2. PT. DSM Kaltim Melamin
diproduksi dari dicyanamid (Ullman,
PT. DSM Kaltim Melamin mulai
2003).
start memproduksi dari tahun 1996,
didalam autoclave pada tekanan 10
sebagai hasil bekerja sama dengan
MPa dan suhu 400oC dengan adanya
Pupuk Kalimantan Timur Tbk dan
gas amoniak.
DSM Holland. Kapasitas design
Pada
Proses
untuk
ini
awal
proses
berlangsung
1940,
Mackay
pabrik ini 40.000 ton/ tahun dan
menemukan bahwa melamin juga
sudah naik jadi 50.000 ton/ tahun.
bisa disintesa dari urea pada suhu
Sedang butuhnya melamin yang
400oC dengan atau tanpa katalis.
belum bisa terpenuhi oleh produksi
Sejak
dalam negeri, masih impor dari
diproduksi dari bahan baku urea
negara lain. Di bawah ini data-data
(Ullman, 2003).
produksi
dan
impor
melamin
saat
itu
melamin
mulai
Melamin pertama kali dipelajari
Indonesia sejak tahun 1997 hingga
oleh
Leibig
pada
tahun
1834
tahun 2007.
(Ullman, 2003). Pada saat itu Leibig
Tabel 1. Perkembangan Impor
mendapatkan melamin dari proses
Melamin Indonesia 2008-2013
peleburan antara potasium thiosianat
(Badan Pusat Statistik, 2013)
dengan amonium klorida. Kemudian
Tahun
Impor (ton)
pada tahun 1885 A.W Von Hoffman
2008
582,694
mempublikasikan struktur molekul
2009
776,702
melamin, sebagai berikut :
2010
1055,739
2011
1011,757
2012
1665,736
2013
1862,081
H2N
CN
CN
CN
NH2
NH2
2. Langkah reaksi
B. DESKRIPSI PROSES Proses
pembuatan
melamin
Sesudah T-01 lelehan urea
memakai metode BASF dari urea ada
dipompa dan dibawa ke R-01
3 langkah, yakni:
melewati beberapa nozzle di
1.
Langkah persiapan bahan baku
reaktor jadi lelehan urea akan
2.
Langkah reaksi
menguap dengan spontan &
3.
Langkah separasi produk
terdispersi
1. Langkah
persiapan
bahan
baku
ke
partikel
Al2O3
terfluidaisasi
Bahan urea berbentuk prill
partikelyang
akibat
aliran
dari fluidizing gas.
mempunyai impuritas 99,3%
Fluidizing gas berbentuk
berat diumpankan ke M-01
campuran gas amoniak &
dengan
suhu
&
CO2 didapat dari off gas di
tekanan
1,7
pada
Sc-01, lalu fluidizing gas
135ºC atm,
keadaan ini urea meleleh.
dibawa ke Cr-01 dan F-01.
Dari M-01 lelehan urea
Gas yang dibawa ke Cr-01
kemudian dipompa ke T-01
dipakai
lalu
2
Selain itu gas mengalir ke F-
tempat, yakni Sc-01 & R-01.
01 dipanaskan hingga suhu
Pada
430ºC tetapi lebih dahulu
dialirkan
Sc-01
menuju
lelehan
urea
untuk
pendingin.
dipakai untuk menyerap off
ditingkatkannya
tekanan
gas untuk mengambil sisa
hingga 3,8 atm, setelahnya
melamin yang terbawa di off
dipakai untuk fluidizing gas
gas. Dari Sc-01 lelehan urea
di reaktor.
dikembalikan ke T-01 &
Reaktor beroperasi di suhu
bercampur bersama lelehan
410ºC & tekanan 3 atmosfer.
urea
serta
Akibat
digunakan sebagai umpan di
bersifat
reaktor.
untuk menahan suhu operasi
dari
M-01
reaksi
di
endotermis,
reaktor jadi
di 410ºC reaktor diwajibkan dipanaskan. Kebutuhan panas
disokong dari steam yang
Cr-01 di suhu 220ºC dan
mengalirkannya
tekanan 1 atmosfer. Lalu
melewati
koil di reaktor. Pada
dibawa memakai pneumatic
reaktor
terbentuk
conveyor ke Cy-02. Di Cy-
uraian urea jadi melamin,
02
amoniak & CO2. Hasil reaksi
padatan dengan off gas yang
dari reaktor di suhu
mana semua kristal terpisah
410ºC
ada
proses
produk.
pisahnya
dan tekanan 1,8 atmosfer
jadi
berwujud
campuran
gas
berbentuk kristal yang masih
melamin,
amoniak,
CO2,
memiliki suhu 220ºC tersebut
biuret, melem, serta urea tak
didinginkan
bereaksi.
30ºC,
hingga
lalu
melakukan 3. Langkah separasi produk Campuran hasil berasal
Melamin
suhu
sesudahnya pengemasan,
sehingga masuk gudang dan siap dijual.
dari reaktor didinginkan di
Gas
keluar
(Cy-02)
HE-01 hingga suhu 300ºC,
sebagai off gas setengahnya
tekanan 1,8 atmosfer lalu
dimasukin ke percabangan
menuju
supaya
purging.
melem
aliran gas dibagi jadi dua.
ke
melamin
Fl-01 serta
terpisah. Campuran melamin
Satu
menuju
nanti
Cr-01,
setelahnya
Di
percabangan
menuju (Sc-01) untuk dipakai
sebagai
cairan dikontakkan off gas
fluidizing gas & pendingin.
dari Sc-01 yang mempunyai
Sedang
suhu 140ºC serta tekanan
purging. Di (Sc-01) terjadi
1,25 atmosfer dipakai untuk
proses terpisahnya urea serta
pendingin, jadi melamin akan
melamin yang terikut di off
berbentuk kristal.
gas.
berbentuk
Melamin
sisanya
Lalu
ada
off
di
gas
kristal
sebesar
disentuhkan bersama lelehan
impuritas
99,9%.
urea yang mempunyai suhu
Kristal melamin dibawa dari
249,043ºC jadi suhunya off
99%,
gas bakal turun mencapai 140ºC.
Sedang gas yang
tidak terserap, keluar (Sc-01) setengahnya
dipergunakan
suntuk pendingin di (Cr-01) serta sisanya dipergunakan suntuk fluidizing gas di (R01).
3.2 Kinetika Reaksi
3.1 Tinjauan Termodinamika Ada termodinamika
konsep dalam
Adapun persamaan kecepatan
tinjauan
reaksi, yakni :
reaksi
pembentukan melamin dengan reaksi sebagai berikut:
C. SPESIFIKASI ALAT 3.1 Reaktor Kodenya
: R - 01
Fungsinya
: Mereaksikan urea jadi C3H6N6, CO2 dan NH3
Tipenya
: Fluidized bed reactor
Jumlahnya
:1
Tinggi totalnya: 25,228 m Vol reaktornya: 421,750 m3 Total Disengaging Head : 6,725 m
Tinggi zone reaksi (Lf): 17,102 m
Tipenya : Swanson Walker
Tinggi head bawah (Lh): 1,401 m Diameter freeboard (Df): 7,319 m
Crystallizer Kondisi operasinya:T masuk=300oC, T keluar = 220oC,
Diameter zone reaksi (Dt): 5,605 m Tebalnya
: 1,169 m
P = 1 atm
Bahannya
: Plate steel SA 129
TLMTD : 332,27oF
grade B
= 166,816oC
Kondisi operasinya : T = 395oC,
Dimensinya : 1. Lebar :1,5240 m
P = 3 atm Harganya
2. Panjang : 10,2602 m
: US $ 57.000
3. Diameter : 0,9144 m Kecepatan putarnya
3.2 Cyclone
: 8 rpm
Tebal jaketnya : 14 in (0,3556 m =
Kodenya
: Cy - 02
Fungsinya
: Memisahkan padatan
Uc
: 184,6817 Btu/(hr)(ft2)(oF)
urea yang terikut
UD
: 96,0180 Btu/(hr)(ft2)(oF)
dgn udara sebanyak
Luas transfer panasnya: 317,096 ft2
261.993,806 kg/jam.
Volumenya : 35,3250 ft3
: Cyclone
Waktu tinggalnya
Tipenya Bahannya
1,1667 ft)
: Cast iron
Tenaga motornya
o
Kondisi operasinya : T = 220 C, P = 1 atm Luas penampangnya : 9,2534 m
2
: 0,0030 jam : 1 HP
Bahannya
: Stainless steel
Jumlahnya
: 1 buah
Harganya
: US $ 62.800
Diameternya : 3,4333 m Jumlahnya
: 1 buah
3.4 Scrubber
Harganya
: US$ 30.200
Kodenya Fungsinya
: Sc-01 : Menyaring partikel
3.3 Crystalizer
halus (C3H6N6,
Kodenya
C2H5N3O2, CH4N2O,
: Cr - 01
Fungsinya :Mengkristalkan C3H6N6 sebanyak 261.993,806kg/jam
dan C6H6N10) yang terbawa off-gas (CO2, NH3, dan H2O)
Jenisnya
: Ventury scrubber
Bahannya
: Carbon steel
Tabel 47. Analisa Ekonomi
Kapasitasnya : 36.216,239 ft3/menit Efisiensi pemisahannya : 99,99 % Overall height : 18 ft Overall width : 17 ft Diameter separatornya: 10 ft Pressure drop : 0,03 atm Harganya
: US $ 4.900
D. ANALISIS EKONOMI Di suatu industri harus ada analisis ekonomi karena agar bisa tahu
apakah pabrik yang dibuat
tersebut bisa untung atau tidak. Dari
hasil
analisis
ekonomi
didapatkan yaitu ROInya sesudah pajak sebanyak 53,57 %, POTnya sesudah pajak selama 0,166 tahun, BEPnya sebanyak 45 %, SDPnya sebanyak 11 %, DCFnya sebanyak 38,83%.
Grafik hasil analisis ekonomi bisa dilihat pada gambar di bawah :
5. DCFnya sebanyak 38,83 %.
E. KESIMPULAN Pabrik Melamin proses BASF
Sedang DCFnya pada umumnya
Kapasitas 150.000 ton per tahun
di pabrik yaitu kisaran min 25
dikategorikan pabrik yang memiliki
%.
resiko rendah, karena kondisi operasi
Dari
hitungan di
atas
analisis
atmosferis, pasokan bahan baku
ekonomi
bisa
ditarik
dekat, sekaligus merupakan komoditi
kesimpulan bahwa pabrik melamin
ekspor. Hasil analisis kelayakan
proses BASF kapasitas 150.000 ton/
ekonominya adalah sebagai berikut :
tahun tersebut layak untuk didirikan.
1. Keuntungannya sebelum pajak Rp.
2.065.008.955.012,010/
DAFTAR PUSTAKA
tahun. Keuntungan setelah pajak Rp. 1.445.506.268.508,410/ tahun. 2. ROInya sebelum pajak 67,35 % ROInya sesudah pajak 53,57 % ROInya sebelum pajak untuk
Aries and Newton, 1995, Chemical Engineering
Cost
Estimation,
Mc. Graw Hill Book Company, New York.
pabrik berisiko rendah minimal 39 % .
Anonim, 2014, Badan Pusat Statistik.
3. POTnya sebelum pajak 0,117 tahun. POTnya setelah pajak 0,166
Bird B., Stewart, W.E, and Lighfoot,
tahun.
E.N,
POTnya sebelum pajak untuk
Phenomena, John Wiley and
pabrik
Sons, Inc, Madison Wisconsin,
berisiko
rendah
max
sebelum pajak 2 tahun.
1960,
Transport
USA.
4. BEPnya sebanyak 45,00 % dan SDPnya sebanyak 11,00 %. BEPnya untuk pabrik kimia pada umumnya kisaran 40% 60%.
Brown, G.G., 1978, Unit Operation, Modern Asia Edition, Charles E. Tuttle Company, Inc, Tokyo, Japan.
Interscience Publication, John Brownell and Young, 1978, Process
Wiley and Sons, Inc, New York.
Equipment Design, John Wiley and Sons, Inc, New York.
Kunii, D. and Levenspiel, O., 1977, Fluidization
Coulson, J.M and Richardson J.F, 1965,
An
Introduction
to
Chemical Engineering Design,
Original
Engineering,
Edition,
Robert
E/
Krieger Publishing Co. New York.
Vol 6, Pergamon Press, Oxford. Levenspiel,
O.,
1999,
Chemical
Foust, A.S, 1980, Principle of Unit
Reaction Engineering, 2nd ed,
Operation, 2nd ed, John Wiley
John Wiley and Sons, Inc, New
and Sons, Inc, New York.
York
Holman, J.P, 1997, Perpindahan
Perry, R.H and Green, D.W., 1997,
Kalor, ed. 6, PT. Erlangga,
Perry’s
Jakarta.
Hand Book, 3thed, Mc. Graw
Chemical
Engineer’s
Hill Book Co, Inc, Tokyo. http://www.matche.com/EquipCost/. htm Peters, M.S and Timmerhause, K.D, 1991, Kern, D.Q, 1965, Process Heat
Plant
Economics
Design for
and
Chemical
Transfer, International Student
Engineering, 4th ed, Mc. Graw
Edition, Mc. Graw Hill Co, Inc,
Hill Book Co, Inc, New York.
Tokyo.
Kirk, R.E and Othmer, D.F, 1981,
Rase, F. Howard, 1977, Chemical
Chemichal
Reactor Design Process Plant,
Technology, 3rd ed, A Willey
Vol 1, John Wiley and Sons, Inc,
Encyclopedia
of
New York.
Design and Economics, Severn, et all, 1994, Steam, Air and Gas Power,
John
Wiley and Sons, Inc, New York.
John Wiley and
Sons, Inc, New York.
Yaws, C.L, 1999, Thermodynamics and Physical Property Data,
Smith, J.M and Van Ness, H.C 1996, Introduction Engineering
to
Chemical
Thermodynamics,
5th ed, Mc. Graw Hill Book Company, Singapore.
Swastha,
B,
1996,
Asas-asas
Managemen Modern, Liberty, Yogyakarta.
Treyball, R.E, 1981, Mass Transfer Operation, 3rd ed, Mc. Graw Hill Book Co, Inc, Tokyo.
Ullman,
1990,
Encyclopedia
of
Industrial Chemistry, Vol A 16, VCH, Germany.
Ullman,
2003,
Encyclopedia
of
Industrial Chemistry, Vol A 21, VCH, Germany.
Ulrich, G.D, 1984, A Guide to Chemical Engineering Process
Mc. Graw Hill Book Co, Inc, New York
