Abstrak—  Hexamethylene  Tetramine  (HMTA)  atau  yang  lebih dikenal  dengan  hexamine  memiliki  penggunaan  yang  luas  di bidang  industri  kimia  yaitu  sebagai  akselerator  pada  industri karet,  campuran  TNT  pada  industri  bahan  peledak,  shrink- proofing  agent  untuk  memperindah  warna  pada  industri  tekstil, bahan pelapis butiran pupuk urea, inhibitor korosi, curing agent pada  industri  resin,  bahan  baku  antiseptik,  serta  industri  serat selulosa.  Selain  itu,  dalam  jumlah  rendah,  hexamine  juga digunakan  pada  sintesis  glycine  maupun  sebagai  stabilizer  pada polyvinyl  acetate  dan  pelarut  pada  ekstraksi  fenol.  Indonesia sendiri  hanya  memiliki  dua  industri  untuk  memproduksi hexamine dan belum cukup untuk memenuhi kebutuhan sehingga Indonesia masih harus impor. Padahal kebutuhan hexamine terus meningkat dari tahun ketahun. Menurut BPS (2004 - 2011), impor hexamine  Indonesia  pada  tahun  2011  mencapai  13.227.201  kg. Melihat  banyaknya  kegunaan  hexamine  dalam  berbagai  bidang dan  perkembangan  industri  di  Indonesia  yang  memanfaatkan produk ini sebagai bahan baku, maka pendirian pabrik ini sangat dibutuhkan.  Pabrik  Hexamethylene  Tetramine  direncanakan berdiri pada tahun 2019 yang berlokasi di Palembang, Sumatera Selatan dengan kapasitas produksi sebesar 7000 ton/tahun. Proses yang  digunakan  pada  perencanaan  Pabrik  Hexamethylene Tetramine  ini  adalah  menggunakan  proses  Meissner.  Proses pembuatan  hexamine  dengan  proses  ini  dapat  dibagi  dalam beberapa  tahap,  antara  lain  tahap  persiapan  bahan  baku  yakni ammonia  dan  formaldehid,  tahap  pembentukan  hexamine  di dalam  reaktor  yang  selanjutnya  diproses  lebih  lanjut  untuk memisahkan  kristal  hexamine  yang  telah  terbentuk,  dan  tahap pemurnian  dan  penyimpanan  produk.  Pabrik  Hexamethylene Tetramine ini direncanakan beroperasi secara kontinyu selama 24 jam dengan waktu produksi 330 hari/tahun. Berdasarkan analisa ekonomi  yang  telah  dilakukan  diperoleh  internal  rate  of  return sebesar 19,05 %  dengan pay out time  selama 4,9 tahun  dan break even point sebesar 40%. Ditinjau dari uraian di atas, maka secara teknis  dan  ekonomis,  pabrik  Hexamethylene  Tetramine  dari ammonia dan formaldehid layak untuk didirikan.
Kata
Kunci—Hexamethylene Tetramine, ammonia,
formaldehid, Meissner

## I. PENDAHULUAN
ERKEMBANGAN  industri  di  Indonesia  akhir-akhir  ini mengalami peningkatan yang cukup signifikan. Peningkatan  terjadi  di  semua  industri  terutama  yang  bersifat padat  modal  dan  berteknologi  tinggi.  Peningkatan  ini
diharapkan lebih memacu persaingan Indonesia dengan negara- negara maju lainnya.
Diantara  semua jenis industri, industri  kimia  menjadi salah satu  industri  yang  peningkatan  perkembangannya  terjadi dengan baik. Industri kimia ini umumnya menghasilkan produk berupa  bahan  baku  bagi  industri  hilir  atau  bisa  dikatakan sebagai  industri  pemakainya.  Untuk  itu,  industri  kimia diharapkan  memegang  peranan  penting  dalam  penguatan  dan pendalaman  struktur  industri,  terutama  yang  berbasis  pada pengolahan  sumber  daya  alam  sehingga  memperkukuh keterkaitan  antara  industri  hulu  dengan  industri  hilir  maupun antara sektor industri dengan sektor ekonomi lainnya
Dilihat  secara  umum  industri  kimia  menunjukan  proses kenaikan  dikarenakan  adanya  perluasan  kapasitas  produksi beberapa  pabrik  dan  pembangunan  pabrik-pabrik  kimia  baru serta  makin  meningkatnya  permintaan  pasar  terutama  pasar ekspor.  Peningkatan  yang  pesat  ini  selain  didorong  oleh meningkatnya  permintaan  ekspor  sehingga  beberapa  pabrik melakukan  perluasan  kapasitas  produksi,  juga  dikarenakan bertambahnya permohonan investasi baru untuk pembangunan pabrik-pabrik kimia hulu.
Hexamethylene  Tetramine atau  biasa  disebut  sebagai hexamine  merupakan  salah  satu  produk  industri  kimia  yang sangat  penting  bagi  kehidupan.  Selama  Perang  Dunia  ke  II bahan  ini  banyak  digunakan  sebagai  bahan  baku  pembuatan cyclonite yang  mempunyai  daya  ledak  sangat  tinggi.  Setelah masa  perang  usai,  bahan  peledak  ini  masih  diperlukan  untuk keperluan pertahanan dan keamanan dan industri pertambangan.  Hexamine  banyak  digunakan  juga  dalam berbagai  bidang  antara  lain:  bidang  kedokteran  (bahan  baku antiseptik),  industri  resin  ( curing  agent ),  industri  karet ( accelerator yaitu  agar  karet  menjadi  elastis),  industri  tekstil ( shrink-proofing  agent dan  untuk  memperindah  warna), industri serat selulosa (menambah elastisitas), dan pada industri buah  digunakan  sebagai  fungisida  pada  tanaman  jeruk  untuk menjaga tanaman dari serangan jamur. [1]
Sampai  saat  ini,  untuk  memenuhi  kebutuhan  Hexamine  di Indonesia  masih  mengandalkan  impor  dari  luar.  Padahal kebutuhan  Hexamine  sendiri  dari  tahun  ke  tahun  semakin bertambah.  Untuk  memenuhi  kebutuhan  hexamine  tersebut, Indonesia  harus  mengimpor  Hexamine  dengan  skala  cukup besar. Hal ini dapat diketahui dari data ekspor-impor hexamine di Indonesia dari Badan Pusat Statistik yang terdapat pada tabel

## Pra Desain Pabrik Hexamethylene Tetramine dari Formaldehid dan Ammonia Menggunakan Proses Meissner dengan Kapasitas Produksi 7000 Ton
Nurul Maziyah, Laila Nur Rahmah, dan Arief Widjaja Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : arief_w@chem-eng.its.ac.id
P

## 1. [2]
Sesuai  data  yang  didapat  dari  1,  dapat  disimpulkan  bahwa kebutuhan  Hexamine  di  Indonesia  terus  bertambah.  Hal  ini diketahui dari kecenderungan impor yang terus meningkat dari tahun  2008  hingga  2011,  walaupun  pada  tahun  2009  impor Hexamine mengalami penurunan. Selain itu, hingga tahun 2011 Indonesia belum dapat bersaing di tingkat internasional dalam hal  pemenuhan  kebutuhan    hexamine  dunia  karena  Indonesia masih belum mampu untuk mengekspor produk ini.
Melihat  belum  terpenuhinya  kebutuhan  akan  hexamine sementara  itu  banyak  kegunaan  hexamine  dalam  berbagai bidang  dan  perkembangan  industri  di  Indonesia  yang memanfaatkan produk ini sebagai bahan baku, maka pendirian pabrik ini sangat dibutuhkan.

## II. SELEKSI DAN URAIAN PROSES

## A. Seleksi Proses
Sampai  saat  ini  ada  2  jenis  proses  yang  paling  banyak digunakan  pada  pembuatan Hexamethylene  Tetramine yaitu proses Leonard dan  proses Meissner .  Proses Leonard menggunakan  reaksi  dengan  fase  cair.  Bahan  baku  yang digunakan  adalah  larutan  ammonia  dan  larutan  formaldehid. Larutan formaldehid 37% direaksikan dengan larutan ammonia berlebih untuk membentuk hexamine dan air secara eksotermis. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:
6CH2O(l) + 4NH3(l)→ C6H12N4(l) + 6H2O(l) + 81 kcal/mol Proses  dibagi  dalam  beberapa  tahapan  seperti  reaksi kondensasi  antara  formaldehid  dan  ammonia,  penguapan hexamine, pemekatan, dan penyaringan. Reaksi diawali dengan proses  penyaringan  gas  ammonia  dan  mencampurkannya dengan  larutan  formaldehid  secara  ekses  (0.8-1.2%,).  Lalu proses  dilanjutkan  dengan  mengirim  campuran  tersebut  ke tangki  reaktor  untuk  proses  reaksi.  Yield  yang  didapatkan sebesar 24-27% larutan hexamine. Panas dari reaksi ditransfer keluar dengan mensirkulasi air pendingin untuk menjaga suhu reaksi pada suhu 60-65 o C. Selanjutnya larutan hexamine yang terbentuk dipompa ke evaporator dalam kondisi vakum untuk proses pemekatan sehingga konsentrasi menjadi 60-65 %. Proses  dilanjutkan  dengan  pemekatan  dan  dehidrasi  dari larutan  hexamine  60-65  %  di evaporator kedua.  Di  dalam evaporator terjadi  penguapan  sisa–sisa  reaktan  dan  mulai terjadi  proses  pengkristalan.  Produk  keluar evaporator kemudian dimasukkan ke dalam centrifuge dan dikeringkan di dryer , setelah itu produk kemudian dikemas. Dengan proses ini dapat  diperoleh  yield  overall  sebesar  95  –  96  %  berdasarkan reaktan formalin. [1]
Kekurangan  dari  proses  ini  adalah  proses  produksi membutuhkan  steam  dan  konsumsi  listrik  lebih  banyak  serta produk yang dihasilkan juga kurang optimal. Air limbah yang dihasilkan dari proses produksi lebih tinggi jika dibandingkan dengan proses yang lain. Penggunaan larutan formaldehid dan operasi  secara  batch  dapat  menghasilkan  impuritis  dan  reaksi
samping,  dari  kedua  dampak  tersebut  dapat  mengakibatkan efek negatif terhadap kemurnian produk.
Pada proses Meissner larutan formaldehid dan gas ammonia dicampurkan  ke  dalam  tangki  reaktor  mengalami  reaksi  di dalam larutan alkali. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut: 6CH2O(l) + 4NH(gas)→ （ CH2)6N4(l) + 6H2O(l) +745.29×103Kcal/mol Formaldehid  dialirkan  dari  tangki  Formaldehid  masuk  ke dalam  reaktor  bersama  Ammonia.  Reaksi  yang  terjadi  sangat cepat  sehingga  yang  mengontrol  kecepatan  reaksi  adalah kecepatan pembentukan kristal hexamine. Pada proses ini panas reaksi yang terjadi pada reaktor digunakan untuk menguapkan air hasil reaksi. Untuk menjaga suhu reaksi digunakan gas inert atau pun dengan pengaturan tekanan total saat campuran dalam reaktor  mendidih.  Hal  ini  untuk  mengurangi  kebutuhan pendingin. Waktu reaksi pada reaktor 15-30 menit. Uap dalam reaktor dikondensasikan sedangkan bahan inert serta impuritas seperti  methanol  dibuang  dari  bagian  atas  reaktor  sebagai limbah gas. Limbah gas ini masih mengandung hidrogen 18 – 20 % dan dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar. [3] Tabel  2  menunjukkan  perbandingan  antara  proses Leonard dan  proses Meissner berdasarkan  per  ton  formalin  yang digunakan.
Berdasarkan  pada  Tabel  2,  proses  dengan  proses Meissner merupakan  proses  yang  lebih  baik  daripada  proses Leonard karena menghasilkan konversi yang lebih besar yakni konversi 97%. Dan apabila dibandingkan dengan proses Leonard proses Meissner memerlukan  bahan  baku  yang  lebih  effisien.  Maka dari  itu  rancangan  pabrik  hexamine  menggunakan  proses Meissner .

## B. Tahap Persiapan Bahan Baku
Bahan  baku  yang  digunakan  dalam  perencanaan  pabrik Hexamethylene Tetramine ini adalah ammonia dan formaldehid.  Proses Meissner merupakan  reaksi  yang dilakukan  pada  fase  gas.  Ammonia  disimpan  dalam  keadaan liquid  pada  tangki  penyimpan  ammonia  (F-113)  pada  suhu  - 33 o C.  Dari  tangki  penyimpan  dialirkan  ke vaporizer (V-115) untuk  merubah  fase  ammonia  dari  liquid  menjadi  gas  serta untuk  membuat  tekanannya  turun  menjadi  1  atm  pada  suhu 30 o C.  Kemudian  ammonia  dialirkan  ke  dalam  reaktor.  Pada proses ini sumber gas formaldehid berasal dari reaksi oksidasi methanol  dengan  udara  yang  kemudian  disimpan  di  tangki penyimpanan  (F-111).  Gas  formaldehid  tersebut  langsung dialirkan  bersamaan  dengan  gas  ammonia  ke  dalam  tangki reaktor.[4]
Tabel 1. Data ekspor-impor Hexamethylene Tetramine di Indonesia Tahun Ekspor (kg) Impor (kg) 2008 0 11.887.901 2009 0 9.649.391 2010 0 12.934.947 2011 0 13.227.201 Tabel 2. Data perbandingan proses Leonard dan Meissner
Parameter Macam Proses Leonard Meissner Bahan Baku Larutan Formaldehid Larutan Formaldehid Larutan Amonia Gas Amonia Amonia 540-550 kg 530 kg Formaldehid 3,5-3,6 ton 3,5 ton Konversi 96% 97% Steam 4,0-5,0 0,5-1,0 Daya listrik 200 Kwh 300 Kwh Air 300 ton 150 ton Tekanan Vakum Vakum Suhu 30°C-50°C 50°C-80°C

## C. Tahap Pembentukan Hexamine
Formaldehid dialirkan dari tangki  formaldehid  masuk  ke dalam reaktor (R-110) bersama ammonia.  Reaktor
yang digunakan adalah bubble column reactor berupa silinder tegak dengan tutup atas dan tutup bawah berbentuk standard dished head. Tangki  reaktor  alir  beroperasi  pada  suhu  80  ºC  dan tekanan  1  atm.  Reaktor  dilengkapi  dengan  jaket  dikarenakan reaksi  yang  terjadi  adalah  eksotermik  sehingga  diperlukan pendingin  untuk  menjaga  temperatur,  serta  sparger  untuk mempermudah kontak reaksi antara ammonia dan formaldehid. [5]  Kedua  bahan  baku  diumpankan  dalam  reaktor  dengan perbandingan mol formaldehid : ammonia = 3 : 2 pada keadaan eksotermik dengan konversi sebesar 97%. Reaksi pembentukan hexamine sebagai berikut :
4NH3 + 6CH2O → C6H12N4 + 6H2O,  ∆H = -230 kJ/mol
Hasil reaksi dari reaktor berupa larutan  hexamine dialirkan masuk ke dalam evaporator (V-210) menggunakan pompa (L- 211)  untuk  dipekatkan  konsentrasinya.  Evaporator  beroperasi pada  suhu  101oC  dan  tekanan  vakum.  Evaporator  yang digunakan adalah short tube evaporator yang dilengkapi dengan barometric  condenser  (H-212),  steam  jet  ejector  (G-214)  dan hot  well  (F-213)  untuk  mempertahankan  evaporator  dalam kondisi  vakum.  Kepekatan  larutan  hexamine  keluaran  dari evaporator ini sebesar 55%. [6]
Larutan  pekat  dari  evaporator  dialirkan  dengan  pompa  (L- 221) ke crystallizer (X-220) agar terbentuk inti kristal di larutan tersebut.  Crystallizer  yang  digunakan  adalah  jenis  swenson walker crystallizer. Kristal hexamine yang terbentuk 90% dari aliran  yang  masuk  ke  crystallizer.  Selanjutnya  larutan  yang telah terbentuk kristal tersebut dialirkan ke centrifuge (H-230) untuk  dipisahkan  antara  kristal  Hexamine  dengan  larutan induknya (mother liquor). Centrifuge yang digunakan berjenis hellical conveyor. Recycle dari centrifuge sebesar 10%. Larutan yang  keluar  centrifuge  (mother  liquor)  kemudian  di-recycle kembali menuju crystallizer (X-220) menggunakan pompa (L- 231). Sedangkan kristal  hexamine yang keluar dari centrifuge (H-230) dialirkan dengan conveyor (J-311) untuk dikeringkan menggunakan rotary dryer (B-310). [6]

## D. Tahap Pemurnian dan Penyimpanan Produk
Kristal hexamine kemudian dikeringkan di rotary dryer (B- 310)   hingga  kadar air terkandung dalam  hexamine  mencapai konsentrasi produk  yang diharapkan  yaitu 99%. Udara kering di rotary dryer didapatkan dari udara luar yang telah melewati filter  udara    (H-321)  kemudian  dialirkan  ke rotary  dryer menggunakan blower (G-320)  dan  akan  dinaikkan  suhunya dengan heater (E-322) sebelum memasuki rotary dryer . Debu yang  terbawa  dalam  udara  keluaran  dari rotary  dryer akan masuk ke dalam cyclone (H-323) untuk  dipisahkan antara debu dan  udara.  Kemudian    debu    dialirkan  ke  dalam ball  mill (C- 314) untuk mengurangi losses dari Hexamine.
Kristal hexamine dari rotary dryer selanjutnya dihancurkan pada ball  mill (C-314)  dan  diseragamkan  ukurannya  melalui screen (H-315) sampai berukuran 200 mesh (kurang lebih 0.1 mm). Kristal hexamine yang masih berukuran besar dan tidak dapat  melewati screen akan  dikembalikan  ke ball  mill menggunakan bucket  elevator (J-316)  untuk  dihancurkan kembali. Kristal yang telah sesuai standar ditampung di silo (F- 317) sebagai produk Hexametylene Tetramine .[6]

## III. MATERIAL BALANCE
Gambar 1. Tahap Persiapan Bahan Baku
Gambar 2. Tahap Pembentukan Hexamine
Gambar 3. Tahap Pemurnian dan Penyimpanan Produk
Dari perhitungan material balance dengan operasi   pabrik 330  hari/tahun  dan  24  jam/hari  dengan  basis  waktu  1  jam, kebutuhan  ammonia  adalah  sebesar  440,5 kg/jam  dan formaldehid sebesar  3133,2 kg/jam.  Dan  hexamine  yang dihasilkan sebesar 883,838 kg/jam.

## IV. ANALISA EKONOMI
Pabrik  Hexamine  direncanakan  memiliki  60  orang  pekerja dengan  komposisi  modal  30%  modal  sendiri  dan  70%  modal pinjaman dan bunga bank 10,25%. Dari hasil perhitungan pada neraca  ekonomi  didapatkan  biaya  produksi  total  Rp 205.131.935.200,00. Selain itu, diperoleh IRR sebesar 19,05 % dan  Break  Even  Point  sebesar  40  %  dimana  pengembalian modalnya selama 4,9 tahun. Umur dari pabrik ini diperkirakan selama 10 tahun dengan masa periode pembangunannya selama 2 tahun dengan operasi pabrik ini 330 hari/tahun.[7]

## V. KESIMPULAN/RINGKASAN
Berdasarkan  analisa  ekonomi  dengan  metode discounted cash flow terhadap faktor ekonomi pra desain pabrik bioetanol dari nira siwalan ini, maka diperoleh hasil sebagai berikut : 1.  Laju Pengembalian Modal (Rate Of Return) sebesar  19,05
%  per  tahun.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  ROR  yang diperoleh  lebih  besar  dibandingkan  dengan  nilai  i  untuk pinjaman modal pada bank dengan tingkat bunga 10 % per tahun sehingga pabrik layak didirikan.
2.  Waktu  pengembalian  modal  (Pay  Out  Time)  pabrik  ini adalah 4,9 tahun
3.  Titik impas (Break Even Point) adalah 40 % Dari  hasil  evaluasi  secara  teknis  dan  ekonomis,  pabrik
Hexamethylene  Tetramine dari  ammonia  dan  formaldehid  ini sudah  memenuhi  syarat  untuk  dilanjutkan  ke  tingkat perencanaan.  Dari  segi  ekonomi,  pra  rencana  ini  telah  layak didirikan dengan masa konstruksi 2 tahun dan umur pabrik 10 tahun.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan terima  kasih  kepada Bapak Prof. Dr. Ir. Arief Widjaja, M.Eng selaku dosen pembimbing dan seluruh crew  Laboratorium  Teknologi  Biokimia  Teknik  Kimia  FTI- ITS.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Kent, J.A, “Handbook of Industrial Chemistry and Biotechnology”, 12 th edition, New York: Springer Science Business Media. (2012)
[2] Badan Pusat Statistik
[3] European Patent Office no. 0468353b
[4] Geankoplis, Christie John.” Transport Processes And separation process principles, 4th edition. Prentie Hall of India, New Delhi (2003).
[5] Levenspiel,  Octave,  “Chemical  Reaction  Engineering”,  3rd  ed.,  John Willey and Sons Inc., Singapore, (1999)
[6] Perry,  Robert  H.  and  Don  Green.  “Perry’s  Chemical  Engineer’s Handbook,  7th  Edition”.  Mc  Graw  Hill  Book  Company,  New  York,
(1997)
[7] Klaus. D. Timmerhaus and Ronald. E.W, “Plant Design and Economics for Chemical Engineering”, 4th International Edition McGraw Hill Book,
(1991)