Bagian Unit Urea Formaldehyde (UF-85) Industri

Thursday, March 9, 2017












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
Faktor-faktor yang mempengaruhi reaksi tersebut :

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


Reaksi: