NAMA : MARYAMA NANCY HIDAYAT

NIM : 061330401015

KELAS : 3KD

MID I PERALATAN INDUSTRI PROSES 2

1. Nama Alat :Kolom Absorbsi (Packed Tower)2. Aplikasi Industri :Pembuatan Formalin

3. Deskripsi Proses Secara Singkat :Formalin yang berfase cair berasal dari formaldehid yang berfase gas dapat dihasilkan melalui proses absorbsi. Teknologi proses pembuatan formalin Formaldehid sebagai gas input dimasukkan ke dalam reaktor. Output dari reaktor yang berupa gas yang mempunyai suhu 1820C didinginkan pada kondensor hingga suhu 55 0C,dimasukkan ke dalam absorber.Keluaran dari absorber pada tingkat I mengandung larutan formalin dengan kadar formaldehid sekitar 37 – 40%. Bagian terbesar dari metanol, air,dan formaldehid dikondensasi di bawah air pendingin bagian dari menara, dan hampir semua removal dari sisa metanol dan formaldehid dari gas terjadi dibagian atas absorber dengan counter current contact dengan air proses.

Proses Pembuatan Formalin

Formaldehid merupakan bahan yang sering digunakan dalam industri kimia sehingga produksi formaldehid berkembang pesat sejak sekade pertama abad 20. Perkembangan ini salah satunya karena formaldehid dapat dibuat dengan proses yang relatif sederhana dan dengan biaya yang relatif murah. Sifat–sifat yang membuat formaldehid bernilai disebabkan oleh reaktifitas kimianya yang tinggi, warna, kestabilan dan kemurniannya. Sebagian besar formaldehid digunakan dalam industri adhesive sintesis, diantaranya adalah sebagai bahan baku utama untuk produksi adhesive yang digunakan untuk plywood.

a. Persiapan bahan baku pembuatan formalin

Metanol cair dengan temperatur ± 30°C dipompa dari metanol tank dan dipanaskan di preheater (MP) sampai temperatur 65°C lalu dimasukkan dalam vaporizer (VP). Di dalam vaporizer terjadi perubahan fase dari cair menjadi gas dengan suhu dalam vaporizer 65–75°C. Metanol gas dari vaporizer dipanaskan lagi dengan super heater (SH) di bagian atas vaporizer sampai suhu 95°C dan langsung dimasukkan ke mix gas (MG).

Udara dihisap melalui air filter (penyaring udara) dengan blower. Setelah dipanaskan dengan pemanas udara sampai suhu ±110°C lalu dimasukkan ke dalam mix gas (MG). Steam masuk melalui steam filter pada suhu 140 oC ke mix gas (MG).

b. Proses Reaksi

Udara, steam dan metanol gas bercampur rata di mix gas pada suhu 140 oC lalu masuk ke reaktor (RE) dengan melewati mix gas filter (MGF) untuk menjaga agar tidak ada tetes-tetes cairan (kondensat) masuk ke reaktor.

Pada saat start operation, temperatur katalis dinaikkan oleh heater sebagai pemanas awal sampai suhu 400–450°C, setelah itu heater dimatikan sehingga suhu katalis naik dengan sendirinya sampai suhu operasi yang diinginkan karena adanya reaksi eksoterm. Di dalam reaktor terjadi reaksi pembuatan gas formaldehid dengan bantuan katalis perak pada suhu operasi 650–700°C. Reaksi yang terjadi sebagai berikut:

1. Reaksi oksidasi metanol

CH3OH + ½ O2 ——–>  CH2O + H2O           -37 kcal/mol

2.Dehidrogenasi metanol

CH3OH   ———>   CH2O + H2                             +21 kcal/mol

Gas formaldehide yang terbentuk kemudian di-spray dengan larutan crude formalin 44% dengan temperature 80 oC untuk menurunkan suhu gas formaldehid  sampai dibawah 250 oC. Spray crude formalin ini juga dapat menyebabkan terjadinya reaksi samping yaitu terbentuknya paraform dan asam format (formic acid). Reaksi samping yang terjadi di dalam reaktor yaitu:

1. Reaksi pembentukan paraform (methylen glycol)

CH2O + H2O      ———>  HOCH2OH (methylen glycol)

atau polymer dapat ditulis :

n CH2O + H2O ———->  HO(CH2O)n H

2. Reaksi pembentukan asam format (formic acid)

2 CH2O + H2O   ———->   HCOOH   +   CH3OH

(asam format)        (methanol)

c. Proses Absorbsi

Gas formaldehide dari reaktor (RE) dialirkan ke bagian bawah packed tower . Gas ini dikontakkan dengan larutan formalin 44% suhu 40 oC yang dialirkan dari atas menara dengan bantuan distributor cairan agar larutan formalin yang digunakan tersebar secara merata didalam packed tower dan membasahi seluruh permukaan raschig ring sehingga penyerapan maksimal.

            Hasil penyerapan di packed tower berupa formalin cair masuk ke control tank (CT). Sisa gas yang belum terserap di packed tower masuk ke dalam bubble cap tower  yang akan diserap oleh pure water dari atas menara. Sisa dari penyerapan itu yang masih lolos nantinya dibakar di flare stack yang sebelumnya melewati demister. Hasil penyerapan dari bubble cap tower masuk ke control tank (CT).

d. Proses pendinginan

Larutan crude formalin pada control tank (CT) temperaturnya ± 80°C, karena temperaturnya masih relatif tinggi maka didinginkan lagi dengan dilewatkan cooler (CO). Cooler yang digunakan yaitu frame and plate dengan temperatur keluar 40°C. Selain itu agar formalin yang terbentuk sempurna, setelah melewati cooler larutan tersebut masuk ke crude formalin filter (CF) baru masuk ke crude formalin tank . Kadar formalin di crude formalin tank (T-03) sekitar 43-44%.

e.Proses pengenceran

Untuk memperoleh formalin dengan kondisi standar yang digunakan oleh PT. PAI yaitu formalin dengan kadar 37,3% maka formalin dari crude formalin tank  diencerkan dengan menggunakan pure water di mixing tank . Setelah terbentuk larutan formalin 37,3% disimpan dalam tangki penyimpanan.

Kolom Absorpsi

Adalah suatu kolom atau tabung tempat terjadinya proses pengabsorbsi (penyerapan/penggumpalan) dari zat yang dilewatkan di kolom/tabung tersebut. Proses ini dilakukan dengan melewatkan zat yang terkontaminasi oleh komponen lain dan zat tersebut dilewatkan ke kolom ini dimana terdapat fase cair dari komponen tersebut.

Struktur dalam absorber

1. Bagian atas: Spray untuk megubah gas input menjadi fase cair.

2. Bagian tengah: Packed tower untuk memperluas permukaan sentuh sehingga mudah untuk diabsorbsi

3. Bagian bawah: Input gas sebagai tempat masuknya gas ke dalam reaktor.

Prinsip Kerja Kolom Absorbsi

1. Kolom absorbsi adalah sebuah kolom, dimana ada zat yang berbeda fase mengalir berlawanan arah yang dapat menyebabkan komponen kimia ditransfer dari satu fase cairan ke fase lainnya, terjadi hampir pada setiap reaktor kimia. Proses ini dapat berupa absorpsi gas, destilasi,pelarutan yang terjadi pada semua reaksi kimia.

2. Campuran gas yang merupakan keluaran dari reaktor diumpankan kebawah menara absorber. Didalam absorber terjadi kontak antar dua fasa yaitu fasa gas dan fasa cair mengakibatkan perpindahan massa difusional dalam umpan gas dari bawah menara ke dalam pelarut air sprayer yang diumpankan dari bagian atas menara. Peristiwa absorbsi ini terjadi pada sebuah kolom yang berisi packing dengan dua tingkat.

Pengertian Formaldehid

Formaldehid (disebut juga metanal), dengan rumus kimia H2CO merupakan senyawa sederhana dari gugus aldehid yang paling sederhana, bentuknya gas, tidak berwarna, berbau menyengat pada keadaan gas, lebih ringan dari udara, (density uap = 1,067 gr/cm2). Formaldehid larut dalam air dengan cepat oleh karena itu fasa gas dan fasa cair formaldehid dapat berpolimerisasi dengan cepat pada temperatur normal (Wikipedia, 2008). Formaldehid bisa dihasilkan dari membakar bahan yang mengandung karbon. Dalam atmosfir bumi, formaldehid dihasilkan dari aksi cahaya matahari dan oksigen terhadap metana dan hidrokarbon lain yang ada di atmosfer.

Formaldehid dalam kadar kecil sekali juga dihasilkan sebagai metabolit kebanyakan organisme, termasuk manusia. Formaldehid dalam udara bebas berada dalam wujud gas, tapi bisa larut dalam air (biasanya dijual dalam bentuk larutan dengan kadar 37%-40% menggunakan merk dagang formalin atau formol). Dalam air, formaldehid mengalami polimerisasi, sedikit sekali yang ada dalam bentuk monomer H2CO.

Dalam industri, formaldehid kebanyakan dipakai dalam produksi polimer dan berbagai bahan kimia. Kalau digabungkan dengan fenol, urea, atau melamin, formaldehid menghasilkan resin termoset yang keras. Resin ini dipakai untuk lem permanen, misalnya yang dipakai untuk kayu lapis/tripleks atau karpet. Sebagai formalin, larutan senyawa kimia ini sering digunakan sebagai insektisida, serta bahan baku pabrik-pabrik resin plastik dan bahan peledak.

Kegunaan lain dari formalin antara lain:a. Bahan pembuatan pupuk dalam bentuk ureab. Bahan untuk pembuatan produk parfumc. Bahan pembuatan sutra sintetis dan zat pewarnad. Bahan pengawet produk kosmetika dan pengeras kukue. Pembasmi lalat dan serangga penggangu lainnya

Jenis-jenis Proses

Proses pembuatan formalin dari metanol dan udara dapat dilakukan dengan tiga proses yaitu proses hidrokarbon, proses silver catalyst, dan proses metal oxide catalyst. Ketiga proses ini memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing.

1. Proses Hidrokarbon

Proses hidrokarbon ini adalah proses yang dikembangkan pada awal perkembangan industri formaldehid. Proses ini merupakan proses oksidasi langsung dari hidrokarbon yang lebih tinggi. Biasanya bahan baku yang digunakan adalah etilen dengan katalis asam borat atau asam phospat atau garamnya dari campuran clay atau tanah diatoma. 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, dan asam-asam organik. Sehingga tentu saja diperlukan pemurnian untuk mendapatkan formaldehid dengan kemurnian tertentu. Dengan demikian proses menjadi mahal dan hasilnya kurang memuaskan (Mc Ketta, 1992).

2. Proses 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 8–12 bulan dan mudah teracuni oleh sulfur dan beberapa logam dari golongan transisi. Reaksi yang terjadi adalah:

a. Oksidasi

b. Dehidrogenasi

Katalis perak dalam reaksi ini berfungsi untuk mengarahkan reaksi pada formaldehid. Proses oksidasi metanol dengan katalis perak banyak digunakan dalam pabrik secara komersial karena katalis perak (Ag) memiliki beberapa kelebihan, yaitu:

1. Katalis dapat diregenerasi.2. Proses berlangsung pada tekanan rendah.3. Produk yang dihasilkan stabil karena kandungan metanol cukup.4. Mampu menghasilkan produk formalin 37–55 %.

3. Proses Metal Oxide Catalyst

Proses ini mula-mula menggunakan katalis Vanadium Penta Oksida yang diikuti dengan katalis Oksida besi dan oksida molibdenum yang direaksikan dengan oksigen. Jenis katalis metal oxide mempunyai umur efektif 12–18 bulan. Proses pembuatan formaldehid menggunakan metanol dan udara dengan katalis oksidasi besi-molibdenum. Proses ini beroperasi pada suhu 250–400 0C, dan tekanan 1–1,5 atm. Metanol direaksikan dengan udara dengan bantuan katalis oksidasi besi-molibdenum dalam sebuah reaktor fixed bed multitube. Konversi yang diperoleh mencapai 95% dengan yield formaldehid 94,4% (Mc Ketta,1992).

Dasar reaksi:

Reaksi utama

Reaksi samping

Kelebihan dari penggunaan katalis logam adalah:

1. Katalis tidak mudah teracuni2. Proses berlangsung pada tekanan rendah3. Yield lebih besar dari 90 %4. Hasil samping yang diperoleh sedikit5. Selektivitas 98%Kekurangan dari katalis logam adalah

1. Formalin yang dihasilkan kurang stabil karena kandungan metanol pada gas hasil sedikit.

2. Membutuhkan lebih banyak scrubber dan kondensor karena banyaknya   udara yang dipergunakan.