Unit Urea formaldehyde berfungsi menghasilkan urea formaldehyde concentrate 85 % (UFC) untuk sebagai bahan membuat urea granul. Tanpa adanya urea granul tidak terbentuk . Formaldehyde dihasilkan dari synthesa antara methanol (CH3OH) dengan oksigen (O2) yang berasal dari udara dengan bantuan katalis “Ferry Molbdate Molybdenum Oxide”.Sedangkan urea formaldehyde dihasilkan dari synthesa formaldehyde dengan urea.
Bahan Baku Utama
a. Methanol 99,85 % berat (minimal)
b. Urea (NH2CONH2) 65 % berat
Produk
Urea Formaldehyde (UF-85), dengan komposisi sebagai berikut :
a. Formaldehyde : 60% berat minimal
b. Urea : 25 % berat minimal
c. Methanol : 0,21 % maksimal
d. Asam formiat : 0,05 % berat maksimal.
e. Selebihnya adalah air.
A. Pembentukan Formaldehid
Reaksi pembentukan formaldehyde terjadi antara CH3OH dan O2 dengan katalis FeMo :
- CH3OH + O2 → CHOH + H2O
sebagian kecil CHOH teroksidasi menjadi asam formiat/formic acid (HCOOH) kemudian sebagian HCOOH terurai lagi menjadi CO dan H2O :
- CHOH + ½O2 → HCOOH → CO + H2O
1. Temperature
Reaksi pembentukan
formaldehyde tersebut sangat eksotermis dan untuk menjaga temperatur optimum
sekaligus membatasi pembentukan produk samping (HCOOH, CO, dan CO2)
maka panas/temperatur reaksi harus dikontrol. Pengontrolan ini dilakukan dengan
mengatur temperatur oil yang ada di bagian luar tube sebagai media penyerap
panas, yaitu dengan cara mengatur boiling point-nya (titik didihnya). Semakin
tinggi tekanan oil dijaga, semakin tinggi temperatur oil dan semakin tinggi
temperatur katalis di dalam tube reaktor.
Temperatur katalis
harus diatur sedemikian rupa untuk mendapatkan konversi methanol optimum dengan
produk samping minimum dan juga semakin
tinggi temperatur operasi katalis maka semakin pendek umur katalis.
2. Konsentrasi
Oksigen
Reaksi pembentukan
CHOH adalah reaksi oksidasi methanol, oleh karena itu jumlah Oksigen menjadi
faktor yang sangat penting.Oksigen pada inlet reaktor harus dijaga 1% diatas
konsentrasi methanol.Apabila Methanol 9%, maka O2 harus dijaga 10%.
Konsentrasi
O2 dijaga dengan mengatur jumlah fresh air (udara segar) dan jumlah
recycle gas yang masuk ke Blower Resirkulasi. Oksigen dalam campuran gas inlet
reaktor juga tidak boleh terlalu rendah karena akan mengakibatkan terjadinya
reduksi katalis sehingga katalis bisa rusak.
Proses pembentukan Formaldehid
B. Absorbsi Gas Formaldehyde Menjadi Larutan UFC
Produksi
UFC dilakukan di UF Absorber, gas dari Reaktor Formaldehyde setelah diambil
panasnya untuk menghasilkan steam, masuk ke bagian bawah
Absorber dan diserap oleh larutan urea yang masuk dari bagian atas. Absorber
ini dilengkapi dengan 3 bed pall ring dan 12 tray.
Beberapa
parameter penting pengoperasian UF Absorber :
1. pH Larutan
Untuk mencegah
penggumpalan dan mengurangi laju pembentukan asam formiat maka diinjeksikan
larutan NaOH di suction pompa sirkulasi UF agar pH larutan > 7 (basa)
Reaksi di Absorber :
- 2 NH2CONH2 + CHOH → NH2CONH.CO.NHCONH2
- NH2CONH2 + CHOH → HOCH2NHCONH2
- . NH2CONH2 + 2CHOH → HOCH2NHCONH.CH2OH
Reaksi yang
dikehendaki adalah reaksi b. Di
bagian atas, urea berlebih maka reaksi a
yang dominan, sedangkan reaksi cakan
lebih banyak terjadi di bagian bawah dimana CHOH-nya banyak. Penambahan kaustik dilakukan
untuk mencegah terbentuknya asam formiat dan juga agar penyerapan Formaldehyde
lebih mudah.
2. Rasio
Urea terhadap Formaldehyde
Rasio Urea
terhadap Formaldehyde dijaga sekitar 1 : 4,8. Bila urea berlebih maka larutan
akan cenderung keruh (produk UF yang bagus berwarna jernih). Untuk menghidari
ini maka waktu tinggal pada tray section harus dibatasi kurang dari pada satu
jam.
3. Konsentrasi Produk
Produk dengan konsentrasi tinggi mempunyai kandungan air yang
rendah.Semakin tinggi konsentrasi produk maka semakin rendah pula tekanan uap
airnya.Konsentrasi larutan UF produk yang diharapkan adalah CHOH > 50% dan
Urea > 20%.Untuk mendapatkan konsentrasi tersebut maka kandungan air dlm
produk harus serendah mungkin, caranya dengan menguapkan air yang ada. Oleh
sebab itu temperatur dan flow larutan penyerap di bagian tengah Absorber harus
dikontrol. Semakin tinggi temperatur bagian tengah & bawah, semakin banyak
air yang teruapkan dan semakin tinggi konsentrasi UF produk.
C. Uraian Proses
Cairan metanol dipompa dari methanol tank ke methanol
evaporator menggunakan methanol feed
pump. Methanol evaporator bertipe kettle heat exchanger, panas penguapan
metanol berasal dari steam. Lalu gas metanol dikirim ke proses dan dicampur
dengan udara serta recycle gas yang disirkulasikan oleh blower.
Udara yang dikompresikan oleh blower
2-K-701 dicampur dengan uap methanol yang berasal dari methanol evaporator
2-E-701. Reaksi di atas adalah reaksi eksotermis sehingga menimbulkan panas,
untuk menyerap panas hasil reaksi pada bagian luar tube direndam oleh oli
dowtherm untuk mengatur temperature reaksi. Karena downtherm oil menyerap panas
hasil reaksi maka berubah menjadi uap dan panasnya dipakai untuk memanaskan
campuran gas inlet reaktor dan inlet incenerator, kelebihan panas pada dowtherm
setelah dipakai untuk pemanasan diatas dikondensasikan di 2-E-706 untuk dipakai
lagi di reaktor.
Dari reaktor, gas panas hasil reaksi
yang mengandung Formaldehyde didinginkan dan dipakai untuk membangkitkan steam
tekanan 0,06 kg/cm2 di 2-E-703 yang dipakai untuk menguapkan CH3OH di 2-E-701
dari 2-E-703 gas dimasukkan ke absorber untuk diserap gas formaldyde-nya. Gas
lain yang tidak terserap, keluar dari bagian atas absorber2-C-701, sebagian
dimasukkan lagi ke suction 2-K-701 sebagai recycle gas dan sebagian lagi
dibakar di incinerator 2-R-702 sebelum dibuang ke atmosfer. Jumlah gas yang di
recycle diatur flow-nya dan dipakai untuk mengontrol % 02 di inlet
2-R-701
