A. Latar Belakang Prarancangan Pabrik Formamid dari Metil Formiat dan Amoniak BAB I PENGANTAR Formamid atau juga dikenal sebagai karbamaldehid ataupun metanamid, merupakan senyawa turunan amide yang berbentuk cair dalam suhu ruangan. Formamid memiliki rumus kimia HCONH2. Bahan ini bersifat higroskopis dan memiliki bau seperti Amoniak. Formamid merupakan bahan kimia antara (intermediate chemicals) yang banyak digunakan untuk memproduksi fungisida dan pestisida serta sebagai pelarut. Sebagai pelarut, formamid digunakan untuk menurunkan titik leleh dan suhu penyalaan asam nukleat dalam In Situ Hybridization (ISH). Manfaat utama dari formamid ini adalah dapat mengawetkan morfologinya akibat suhu inkubasi yang terlalu rendah (Matthiesen dan Hansen, 2012). Formamid juga merupakan solven yang sangat penting digunakan untuk pembuatan campuran hidrosiklis, obat-obatan, bahan pelindung tanaman, dan pembuatan asam hidrosianida. Beberapa kegunaan formamid antara lain: a. Formamid banyak digunakan dalam industri farmasi sebagai bahan baku untuk mensintesa berbagai macam obat dan vitamin. b. Formamid dapat digunakan sebagai bahan pelunak dalam industri pembuatan kertas dan serat. c. Dalam bentuk murninya, formamid dapat digunakan sebagai pelarut bagi bahan-bahan yang tidak dapat larut dalam air, sehingga formamid sering digunakan sebagai solven, terutama untuk memproduksi serat sintesis (fiber synthetic), produksi plastik dan beberapa material yang lain. d. Dalam bentuk murninya, formamid juga dapat digunakan sebagai alternatif untuk perangkaian larutan elektrostatik dari polimer nanofilms. e. Formamid dapat digunakan sebagai stabilizer bagi RNA dalam proses gel electrophoresis dengan proses deionizing RNA. Dalam kapiler electrophoresis, formamid juga digunakan untuk menstabilkan satu rangkaian DNA. 1
f. Formamid dapat digunakan sebagai bahan tambahan pada larutan untuk mencegah terjadinya cracking, agen pengental (coagulant agent) pada pengeboran minyak dan industri konstruksi. Kebutuhan formamid yang cukup banyak tersebut tidak disertai dengan jumlah produksi formamid di Indonesia. Sampai saat ini, pabrik formamid di Indonesia dipastikan belum ada sehingga pembuatan pabrik formamid di Indonesia ini merupakan peluang bisnis yang sangat baik. Dengan pembuatan pabrik formamid ini, diharapkan dapat memenuhi kebutuhan formamid di Indonesia sekaligus dapat membuka lapangan pekerjaan yang baru, mengingat pengangguran di Indonesia masih cukup tinggi. Dengan demikian, pembangunan pabrik formamid ini pun diharapkan dapat berperan dalam pembangunan ekonomi Indonesia. Penentuan kapasitas pabrik dilakukan dengan melakukan perbandingan kapasitas dari pabrik-pabrik yang sudah ada. Hal tersebut dilakukan karena hingga saat ini data tentang kebutuhan dan produksi formamid di Indonesia tidak dapat ditemukan. Pabrik-pabrik penghasil formamid banyak ditemukan di Tiongkok dengan kapasitas pabrik bervariasi, berkisar antara 5.000 ton/tahun sampai dengan 20.000 ton/tahun. Beberapa data yang dapat ditemukan diantaranya: Tabel 1. Data Kapasitas Pabrik Formamid di Tiongkok Nama Perusahaan Kapasitas Suqian Xinya Technology Co, Ltd. 6.000 ton/tahun Tianjin Tiger International Trade Co., Ltd. 20.000 ton/tahun Shijiazuang Sincere Chemical Co., Ltd. 20.000 ton/tahun Hefei TNJ Chemical Industry Co., Ltd. 5.000 ton/tahun Haihang Industry Co., Ltd. 5.000 ton/tahun Berdasarkan data yang didapat, kapasitas pabrik formamid yang akan didirikan sebesar 7.000 ton/tahun. 2
B. Pemilihan Proses Prarancangan Pabrik Formamid dari Metil Formiat dan Amoniak Formamid adalah suatu senyawa organik dengan rumus molekul HCONH2 dan dengan struktur kimia sebagai berikut : Gambar 1. Struktur Kimia dari Formamid Senyawa ini adalah salah satu jenis turunan senyawa amida yang mempunyai gugus NH2. Formamid mempunyai sifat korosif, dan berbahaya apabila terpapar pada kulit, mata, maupun apabila terhirup dan tertelan. Senyawa ini mempunyai titik didih 220 o C dan titik lebur 3 o C pada suhu. Senyawa ini dapat terdekomposisi menjadi karbon monoksida, air, dan asam sianida pada suhu 180 o C. Dalam memproduksi formamid terdapat beberapa proses yang dapat digunakan, yaitu: a. Reaksi sintesis langung Reaksi tersebut adalah sebagai berikut : CO(g) + NH3(g) HCONH2 (g) (1) Pada dasarnya reaksi sintesis langsung ini memerlukan bahan baku berupa karbon monoksida dan Amoniak. Reaksi berlangsung pada suhu antara 75 80 o C serta pada tekanan antara 17 atm 18 atm. Reaksi ini berlangsung dalam fasa gas, dengan syarat kemurnian CO sebagai pereaktan cukup tinggi. Dengan keadaan pasar dunia untuk bakan CO dengan kemurnian tinggi sulit didapatkan dan sangat mahal, proses ini membutuhkan proses pembuatan CO dari bahan baku lain semisal CH4. Oleh karena prosesnya yang lebih kompleks dan kondisi operasi ekstrim, proses ini biasanya tidak dipilih. b. Reaksi sintesis dua langkah. 3
Reaksi sintesis dua langkah tersebut adalah sebagai berikut : CO(g) + CH3OH(l) HCOOCH3(l) (3) HCOOCH3(l) + NH3(g) HCONH2(l) (4) Reaksi pembentukan formamid (4), berlangsung pada suhu 80 o C dengan tekanan 4 atm dengan metil formiat cair dan Amoniak pada fasa gas. Proses ini melibatkan reaksi dua fasa cair-gas dengan reaktor gelembung dipilih sebagai jenis reactor. Cairan metil formiat dialirkan melalui bagian atas reaktor, sementara Amoniak digelembungkan dari bawah reaktor dengan sparger. Dari data ketersediaan bahan baku, metil formiat dan Amoniak dirasa cukup memadai. Ditambah dengan kondisi operasi proses yang tidak ekstrim, maka proses sintesis dua langkah ini banyak dipakai di industri kimia. c. Reaksi Amminolysis Asam Formiat berikut : Reaksi amminolysis asam formiat terdiri dari dua langkah sebagai HCOOH (l) + NH3 (g) HCOONH4 (l) (5) HCOONH4 (l) HCONH2 (l) + CH3OH (l) (6) Proses ini membentuk formamid melalui reaksi 2 tahap. Reaksi awal adalah pembentukan ammonium formiat dengan mereaksikan asam formiat fasa cair dengan Amoniak fasa gas. Kemudian ammonium formiat akan terurai menjadi formamis dan methanol melalui pemanasan pada suhu 180 o C. Proses ini tidak dipilih karena bahan baku asam format relatif mahal dibandingkan bahan baku metil formiat pada proses sintesis dua langkah. Dari kedua proses pembentukkan formamid tersebut, dapat diketahui kelebihan serta kekurangan dari masing-masing reaksi. Kelebihan dan kekurangan kedua proses tersebut tercantum pada tabel 2. 4
Tabel 2. Kelebihan dan Kekurangan Proses Pembuatan Formamid Jenis Proses Pembuatan Formamid 1. Direct Synthesis CO + NH3 HCONH2 2. Amminolysis dari Metil Formiat HCOOCH3 + NH3 HCONH2 + CH3OH 3. Amminolysis dari Asam Formiat HCOOH + NH3 HCOONH4 HCOONH4 HCONH2 + CH3OH Kelebihan 1. Suhu proses tidak terlalu tinggi. 2. Konversi CO tinggi. 1. Prosesnya sudah cukup digunakan industri. banyak di 2. Kondisi operasi tidak terlalu ekstrim. 1. Kondisi operasi tidak terlalu ekstrim. Kekurangan 1. Sulit untuk mendapat Butuh tersendiri. CO. proses 2. Tekanan operasi tinggi (mencapai 17 atm) 1. Bahan baku metil formiat terdapat Indonesia. belum di 2. Apabila suhu terlalu tinggi, asam formiat dapat membentuk CO dan metanol. 1. Harga bahan baku lebih mahal. 2. Apabila suhu terlalu tinggi, asam formiat dapat membentuk CO dan metanol. Berdasarkan kelebihan serta kekurangan ketiga proses di atas, maka dipilih proses pembuatan formamid berupa ammonolysis dari metil formiat karena reaksi ini dinilai lebih baik. 5
C. Analisis Pasar Prarancangan Pabrik Formamid dari Metil Formiat dan Amoniak A. Ketersediaan Bahan Baku Produksi formamid pada pabrik ini dihasilkan dari reaksi antara metil formiat dengan Amoniak. Bahan baku utama pada pabrik ini, yaitu metil formiat dan Amoniak. Bahan baku metil formiat didatangkan dari pabrik metil formiat di Tiongkok, yaitu, karena di Indonesia belum terdapat industri metil formiat. Kapasitas produksi Shijiazuang Sincere Chemical Co., Ltd sebesar 20.000 ton/tahun. Selain metil formiat, bahan baku utama yang diperlukan adalah Amoniak. Industri penghasil Amoniak di Indonesia, yaitu: 1. PT Pupuk Sriwidjaja Palembang, sebesar 1.499.500 ton/tahun. 2. PT Pupuk Kalimantan Timur, sebesar 1.850.000 ton/tahun. 3. PT Petrokimia Gresik, sebesar 445.000 ton/tahun. 4. PT Pupuk Iskandar Muda, sebesar 782.000 ton/tahun. 5. PT Pupuk Kujang Cikampek, sebesar 660.000 ton/tahun. Kapasitas produksi Amoniak PT Pupuk Kalimantan Timur lebih besar daripada indutri-industri penghasil Amoniak lainnya di Indonesia, yaitu sebesar 1.850.000 ton/tahun,. Akan tetapi, selain jumlah kapasitas produk yang dihasilkan, pertimbangan lain juga ditinjau dari jarak tempuh dalam menyuplai bahan baku mengingat bahwa Amoniak merupakan zat di mana pada suhu lingkungan serta tekanan atmosferis berfasa gas, tetapi harus dibawa dalam keadaan cair untuk menghemat volume tangki pengangkutan maka suplai Amoniak dipilih didatangkan dari PT Pupuk Sriwidjaja Palembang. B. Penentuan Kapasitas Pabrik Untuk menentukan kapasitas pabrik, ada beberapa hal yang perlu dipertimbangkan sebagai dasar penentuan kapasitas pabrik tersebut. Beberapa hal tersebut adalah kebutuhan formamid nasional maupun global, ketersediaan bahan baku serta jumlahnya, dan kapasitas pabrik yang telah berdiri di Indonesia. Data kebutuhan serta data ekspor-impor 6
produk sangat dibutuhkan sebagai pertimbangan dalam menentukan kapasitas pabrik. Selain itu, informasi mengenai kapasitas pabrik formamid yang berdiri di Indonesia dibutuhkan sebagai dasar atau sebagai acuan bahwa pada kapasitas tertentu, pabrik formamid tersebut dapat berjalan dengan baik serta dapat menghasilkan keuntungan. Keberadaan pabrik formamid di Indonesia tidak ada hingga tahun 2014 ini, sehingga penentuan kapasitas pabrik didasarkan pada kebutuhan formamid di Indonesia dan kapasitas pabrik formamid yang telah berdiri di negara-negara lain. Kebutuhan formamid di Indonesia dalam beberapa tahun terakhir dapat dilihat pada tabel 3. Tabel 3. Kebutuhan Formamid di Indonesia 2013 2012 2011 2010 2009 Bulan Kebutuhan Kebutuhan Kebutuhan Kebutuhan Kebutuhan 1 200.854 145.542 269.868 145.654 123.447 2 242.592 276.710 149.598 252.122 287.964 3 337.868 292.782 308.180 120.991 169.312 4 326.555 428.668 347.539 140.002 430.620 5 310.600 422.489 377.522 323.653 267.302 6 307.099 191.415 251.439 551.475 232.718 7 297.381 237.912 181.957 286.680 248.484 8 218.290 217.484 279.541 210.765 288.744 9 249.382 304.572 408.996 138.796 670.92 10 387.038 421.107 279.245 376.636 232.024 11 406.517 499.238 234.283 257.124 199.638 12 353.074 405.976 274.643 280.572 238.885 Total (kg/tahun) 3.637.250 3.843.895 3.362.811 3.084.470 2.786.230 Total (ton/tahun) 3.637 3.844 3.363 3.084 2.786 7
Grafik 1. Grafik Kebutuhan Formamid di Indonesia pada Berbagai Tahun Dengan pertimbangan angka kebutuhan formamid di Indonesia sesuai dengan tabel 3 dan grafik 1 di atas, maka dengan metode linearisasi dapat ditentukan kebutuhan formamid tahun 2018 sebesar 5.066 ton/tahun. Dengan mempertimbangkan prediksi kebutuhan formamid Indonesia dan beberapa pabrik formamid di negara-negara lain yang telah beropersai, maka ditetapkan kapasitas pabrik formamid yang akan didirikan ini sebesar 7.000 ton/tahun. Dimana dengan kapasitas tersebut pabrik ini akan dapat memenuhi semua kebutuhan total formamid di Indonesia dan dapat dilakukan ekspor untuk kelebihan produksinya. D. Pemilihan Lokasi Pabrik Pemilihan lokasi pabrik didasarkan pada pertimbangan beberapa faktor yang memberikan keuntungan atas pendirian pabrik ini, baik dari sisi ekonomi maupun teknik. Dari faktor-faktor tersebut, Kota Palembang dipilih sebagai kota untuk mendirikan pabrik ini. Beberapa faktor yang menjadi pertimbangan dalam pemilihan Kota Palembang tersebut adalah : a. Penyediaan bahan baku 8
Reaksi yang digunakan dalam proses pembuatan formamid pada pabrik ini adalah reaksi antara metil formiat dengan Amoniak. Oleh karena itu, bahan baku utama yang digunakan pabrik ini adalah metil formiat dan Amoniak. Pada dasarnya bahan baku metil formiat relatif lebih mudah untuk didatangkan daripada Amoniak karena senyawanya yang berbentuk cair pada tekanan atmosferis dan pada suhu kamar. Berbeda dengan Amoniak yang memiliki fasa gas pada keadaan tersebut sehingga harus diatur tekanan serta suhunya agar berfasa cair. Oleh karena itu, harus dipilih lokasi pabrik yang paling dekat dengan penyuplai Amoniak. Pabrik penghasil Amoniak yang cukup besar di Indonesia adalah PT Pupuk Sriwidjaja Palembang yang berlokasi di Palembang dengan kapasitas produksi sebesar 1.499.500 ton/tahun. Oleh sebab itulah, dipilih lokasi pabrik formamid ini di Kota Palembang agar mudah dalam mendatangkan bahan baku Amoniak. b. Pemasaran Kota Palembang merupakan kota industri di mana terdapat sejumlah industri besar yang telah didirikan di kota tersebut. Karena formamid merupakan bahan antara yang biasanya digunakan kembali sebagai bahan campuran pada suatu industri, maka pendirian pabrik di kota ini merupakan salah satu pilihan yang tepat karena akan mudah memasarkan produk formamid ke industri-industri yang berada di sekitar Kota Palembang. Selain itu, Kota Palembang merupakan kota yang sangat strategis di mana banyak terdapat fasilitas transportasi guna menyalurkan produk ke wilayah lain atau mendatangkan bahan baku dari tempat lain yang lokasinya cukup jauh karena Kota Palembang merupakan kota yang dekat dengan pelabuhan, terdapat jalur kereta api, serta adanya jalan darat yang memadai pula. c. Ketersediaan energi dan air Kota Palembang terbelah oleh Sungai Musi menjadi dua bagian besar disebut Seberang Ulu dan Seberang Ilir. Kota Palembang mempunyai 108 9
anak sungai. Terdapat 4 sungai besar yang melintasi Kota Palembang, sehingga kebutuhan air untuk utilitas diperoleh dari sungai Musi. Sedangkan untuk kebutuhan air minum dapat diperoleh dari sumber air PDAM TIRTA MUSI. Suplai listrik industri dapat berasal dari PLTA Sungai Musi yang berada dekat dengan lokasi pabrik. d. Ketersediaan tenaga kerja Indonesia merupakan negara dengan jumlah penduduk terbesar ke empat di dunia setelah Tiongkok, India, dan Amerika Serikat (statistik.ptkpt.net). Berdasarkan data statistik angka pendidikan di Indonesia juga meningkat dari tahun ke tahun (www.bps.go.id). Sehingga pencarian tenaga kerja menjadi lebih mudah. e. Kondisi geografis dan sosial Kota Palembang merupakan kota dengan curah hujan sebesar curah hujan 22 428 mml per tahun. Sedangkan kelembaban udara rata-rata 80%, kecepatan angin rata-rata 20 km/jam dengan arah terbesar dari arah barat laut, serta tekanan udara rata-rata di permukaan laut sebesar 1009 mbar dan di daratan sebesar 1007,5 mbar. Dengan demikian, kota Palembang dinyatakan layak untuk menjadi lokasi pabrik formamid. 10