BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik
Pada era globalisasi sekarang ini, sektor industri dipilih sebagai jalur alternative yang turut serta berperan dalam pertumbuhan ekonomi. Salah satunya adalah industri kimia, yang diharapkan dapat memberikan kontribusi yang besar bagi pertumbuhan ekonomi negara Indonesia. Karena pada umumnya industri kimia akan mengalami pertumbuhan yang pesat seiring dengan kebutuhan manusia yang semakin meningkat. Pembangunan sector industri di Indonesia tidak diimbangi dengan ketersediaan bahan baku atau produk-produk kimia sehingga Indonesia masih mengandalkan impor untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri. Formaldehida merupakan salah satu industri kimia yang kurang mencukupi kebutuhan dalam negeri. Formaldehida adalah senyawa karbon aldehid berfase gas pada suhu ruang dengan rumus kimia H2CO. Penggunaan formaldehida umumnya sangat luas di dunia industri antara lain sebagai bahan baku perekat dalam industri kayu lapis, pembuatan melamine formaldehida, urea formaldehida,fenol formaldehida, tryoxane. Formaldehida juga digunakan sebagai produk intermediet yang digunakan dalam pembuatan bahan kimia, salah satunya plywood satunya plywood (Mc. Ketta, 1984, vol 29, hal. 458) . Formaldehida dapat diproduksi melalui reaksi oksidasi katalitik metanol pada suhu dan tekanan tertentu. Proses yang digunakan pada umumn ya adalah proses Formox karena memiliki beberapa keunggulan antara lain yield yang tinggi, suhu dan tekanan relatif rendah, proses sederhana dan menggunakan katalis oksida besi yang lebih ekonomis. Produksi metanol di Indonesia cukup tinggi seperti pada PT. Kaltim Methanol Industry (KMI) di Bontang, Kalimantan Timur dengan kapasitas produksi 660.000 ton/tahun sedangkan oksigen dapat langsung diambil dari udara. Dengan adanya ketersediaan bahan baku tersebut memungkinkan dibangunnya pabrik Formaldehida di Indonesia. Mempertimbangkan kebutuhan formaldehida di dunia yang terus meningkat, maka sangat memungkinkan untuk mendirikan pabrik formaldehida di Indonesia. Pendirian pabrik ini bertujuan untuk memenuhi kebutuhan ekspor di dunia. Selain itu, berdirinya
pabrik ini juga mendorong berdirinya pabrik baru untuk menambah lapangan pekerjaan sehingga menurunkan angka pengangguran, menambah devisa negara, dan membantu memenuhi kebutuhan formaldehida. Formaldehida yang akan diproduksi berkadar 37 % berat karena disesuaikan dengan kebutuhan industri terutama industri perekat kayu. Selain itu kadar formaldehida yang terdapat dipasaran nasional maupun internasional berkadar 37% sesuai dengan kebutuhan pasar (The Science Company, 2015).
1.2 Kapasitas Rancangan
Kapasitas produksi dari pabrik akan mempengaruhi perhitungan teknis maupun ekonomis dalam perancangan pabrik. Pada dasarnya, semakin besar kapasitas produksi, maka ongkos produksi tiap satuan produk akan semakin kecil, sehingga kemungkinan keuntungan juga semakin besar, tetapi resiko pemasaran dan teknis akan semakin besar. Namun terdapat faktor-faktor lain yang harus dipertimbangkan dalam menentukan kapasitas produksi. Faktor-faktor tersebut adalah sebagai berikut : 1.2.1 Proyeksi Kebutuhan Pasar Formaldehida di Dalam Negeri dan Luar Negeri
Rancangan kapasitas pabrik formaldehida yang akan dibuat sangat dipengaruhi oleh beberapa hal, antara lain : 1.2.1.1 Kebutuhan Formaldehida Dunia Kebutuhan formaldehida dunia diperkirakan akan terus meningkat sebesar 4 % dari tahun 2015-2020 (www.ihs.com, 2015) dan akan meningkatkan nilai ekspor bagi produsen formaldehida di Indonesia sehingga dapat meningkatkan devisa negara. Data kebutuhan formaldehida dunia pada Tabel 1.1 dan gambar 1.1 di bawah ini menunjukan kebutuhan yang terus meningkat setiap tahunnya dan membuka peluang ekspor bagi Indonesia.
Tabel 1.1 Data Kebutuhan Formaldehida Dunia Tahun
Kebutuhan (juta ton/tahun)
2000
21,091
2003
24
2006
26,5
2009
28
2012
40,8 (Global Industry Analyst, 2012).
Grafik Kebutuhan Dunia 60 ) n u h a t / n o t a t u j ( n a h u t u b e K
50 40
y = 1.4532x - 2887 R² = 0.9651
30 20 10 0 1995
2000
2005
2010
2015
2020
2025
2030
tahun
Gambar 1.1 Prediksi Kebutuhan Formaldehida Dunia Tahun 2023 Berdasarkan grafik kebutuhan formaldehida di dunia diatas diperkirakan kebutuhan formaldehida di dunia pada tahun 2023 adalah y
= 1,4532 x - 2887
y
= 1,4532 (2023) – 2887 = 52,7879 juta ton
Jadi kebutuhan formaldehida di dunia pada tahun 2023 adalah 52,7879 juta ton. Gambar 1.2 menunjukan kebutuhan formaldehida di Indonesia sebesar 1,3 % dari kebutuhan formaldehida dunia, dan negara dengan kebutuhan formaldehida terbesar adalah China dan Amerika, sehingga
pembangunan pabrik formaldehida ini akan meningkatkan peluang ekspor produk formaldehida Indonesia ke negara China dengan kebutuhan formaldehida terbesar didunia.
(Global Industry Analyst, 2012) Gambar 1.2 Data Kebutuhan Formaldehida di Berbagai Negara 1.2.1.2 Kebutuhan Formaldehida Indonesia Direncanakan pendirian pabrik formaldehida akan segera dimulai pada tahun 2020 dan sudah beroperasi pada tahun 2023. Diharapkan pendirian pabrik formaldehida ini dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri hingga 10 tahun yang akan datang. Berdasarkan data kebutuhan formaldehida dunia, kebutuhan Indonesia sebanyak 1,3% dari kebutuhan dunia, jika ditinjau pada tahun 2023 maka dapat diperkirakan kebutuhan Indonesia adalah =1,3% x 52,7879 juta ton = 686.242 ton/tahun.
1.2.2 Ketersediaan Bahan Baku
Bahan baku Formaldehida adalah metanol dan oksigen. Metanol diperoleh dari PT. Kaltim Methanol Indonesia (KMI) di Bontang, Kalimantan Timur yang mempunyai kapasitas produksi 660.000 ton/tahun. Sedangkan oksigen diambil dari udara sekitar.
1.2.3 Kapasitas Pabrik yang Masih Beroperasi
Berdasarkan Basic Chemical Industry Indonesia kapasitas minimal yang masih memberikan keuntungan jika didirikan pabrik formaldehida adalah 20.000 ton/tahun. Sedangkan kapasitas terbesar yang sudah terpasang sebesar 132.000 ton/tahun. Tabel 1.2. Produsen Formaldehida di Indonesia Nama Produsen
Lokasi
Kapasitas (ton/tahun)
Surabaya
23.000
Medan
36.000
PT Lakosta Indah
Samarinda
28.000
PT Dyno Mugi Indonesia
Aceh Timur
29.400
Samarinda
28.000
Banjarmasin
132.000
Serang
60.000
Pontianak
50.000
Kendal
20.000
Papua
40.000
Tanjung Pinang
45.000
Pekanbaru
48.000
PT Belawandeli Chemical
Medan
30.000
PT Putra Sumber Kimindo
Jakarta
45.000
Samarinda
35.000
PT Arjuna Utama Kimia PT Superin
PT Batu Penggal Chemical Industry PT Intan Wijaya Chemical Industry PT Dofer Chemical PT. Duta Pertiwi Nusantara
PT Kayulapis Indonesia (Jateng) PT Kayulapis Indonesia (Irja) PT. Korindo Abadi
PT Perawang Perkasa Industry
PT Orica Resindo Mahakam Total (ton/tahun)
649.400
(Sumber : Widiyanti, Arin. 2006. “Daftar 20 Perusahaan Produsen Formalin”, http://news.detik.com/read/2006/01/03/160825/511554/10/)
Berdasarkan data diatas, maka dapat ditentukan selisih kebutuhan formaldehida dengan produksi formaldehida di Indonesia tahun 2021 adalah 686.242 - 649.400 = 36.843 ton. Berdasarkan hal-hal diatas, telah ditetapkan rancangan kapasitas pabrik sebesar 45.000 ton/tahun dengan pertimbangan ; Untuk memenuhi kebutuhan formaldehida dalam negeri Dapat dimanfaatkan untuk meningkatkan ekspor sehingga devisa
negara dapat meningkat Untuk menginisiasi tumbuhnya industri-industri yang menggunakan
bahan baku formaldehida Kapasitas minimum pabrik yaitu sebesar 20.000 ton/tahun Bahan baku yang di datangkan dari PT Kaltim Methanol Industri
masih cukup untuk menghasilkan formaldehida dengan kapasitas 45.000 ton/tahun
1.3 Lokasi Pendirian Pabrik
Lokasi pabrik merupakan salah satu faktor penting dalam proses pendirian sebuah industri. Beberapa pertimbangan yang dijadikan dasar penentuan letak pabrik antara lain adalah letak pabrik dengan sumber bahan baku maupun bahan penunjang, transportasi, tenaga kerja, letak pabrik dengan pasar, kondisi sosial politik dan kemungkinan pengembangan di masa yang akan datang. Dalam menentukan lokasi pabrik perlu ditinjau apakah proses yang berlangsung bersifat weight gain atau weight loss. Pada proses yang bersifat weight gain produk yang dihasilkan lebih berat daripada reaktan, maka akan lebih menguntungkan bila dekat ke pasar karena ongkos angkut menjadi lebih murah. Contoh pabrikweight gain adalah pabrik asam sulfat. Jika proses bersifat weight loss produk lebih ringan daripada reaktan maka akan lebih menguntungkan bila dekat ke sumber bahan baku, contohnya adalah pabrik semen. Proses produksi Formaldehida berbahan baku metanol dan o ksigen dari udara maka dapat dipilih lokasi yang mendekati bahan baku.
Pabrik formaldehida direncanakan akan didirikan di Bontang, Kalimantan Timur. Pemilihan ini dimaksudkan untuk mendapatkan keuntungan baik secara teknis maupun ekonomis, berdasarkan pertimbangan : 1.3.1 Penyedia Bahan Baku
Bahan baku merupakan kebutuhan utama bagi kelangsungan produksi suatu pabrik sehingga penyediaan bahan baku sangat diprioritaskan. Bahan baku metanol direncanakan diperoleh dari PT. Kaltim Methanol Indonesia (KMI) yang terletak di Bontang, Kalimantan Timur. Dengan letak antara pabrik dengan bahan baku yang dekat, maka diharapkan penyediaan bahan baku dapat tercukupi dengan biaya transportasi yang rendah. 1.3.2 Orientasi Pasar
Pabrik formaldehida terutama ditujukan untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri. Industri-industri yang memerlukan formaldehida adalah : Industri resin perekat untuk kayu & plywood dan additive (contoh:
urea formaldehida dan melamine - formaldehida, serta sebagai additive pada pembuatan polyurethane) Industri minyak pelumas (sebagai zat additive) Industri sintesa bahan kimia intermediate (contoh : 1,4 b utadienol) Rumah sakit, laboratorium, dan farmasi
Dari industri-industri tersebut, banyak industri yang terdapat di Kalimantan. Oleh karena hal tersebut, maka lokasi pendirian pabrik direncanakan didirikan di daerah Bontang, Kalimantan Timur sehingga dapat menghemat biaya transportasi pengiriman produk ke konsumen atau pasar. 1.3.3 Penyediaan Bahan Bakar, Energi dan Utilitas
Penyediaan bahan bakar dan energi dapat dipenuhi karena daerah Kalimantan khususnya Bontang merupakan kawasan industri. Bahan bakar dan energi termasuk tenaga listrik dapat disediakan sendiri oleh pabrik dan juga gas alam dan batubara, serta PLN. Pabrik diharapkan berdiri di lokasi yang suplai bahan bakar dan energinya memadai untuk mendukung keberlangsungan proses produksi. Lokasinya
yang dekat dengan laut juga dapat mencukupi kebutuha n air untuk proses, pendingin maupun pembersih. 1.3.4 Tenaga Kerja
Tersedianya
tenaga
kerja
menurut
kualifikasi
tertentu
merupakan
pertimbangan yang penting. Pemenuhan untuk tenaga kerja di daerah Kalimantan dapat dengan mudah tercukupi karena angka pengang guran di Indonesia terutama di daerah terpencil masih besar sehingga tenaga kerja yang tersedia masih cukup banyak. Tenaga kerja yang dibutuhkan dibagi menjadi 3 yaitu : tenaga terampil ( skilled labour ), buruh kasar (unskilled labour ), dan tenaga ahli (expert labour ). 1.3.5 Kebijakan Pemerintah
Kebijakan pemerintah akan menentukan kemudahan bagi industri-industri baru yang didirikan di wilayahnya, terutama dalam hal perijinan untuk pendirian pabrik di kawasan industri ini. Di daerah Bontang, pemerintah telah menetapkan Bontang sebagai salah satu kawasan industri di Indonesia sehingga pendirian pabrik di kawasan Bontang akan mendapatkan kemudahan dari sisi non teknis. Selain itu memungkinkan adanya keringanan pajak, serta sosialisasi ke masyarakat yang lebih mudah. 1.3.6 Sarana dan Prasarana Pendukung
Ketersediaan transportasi sangat mendukung kelancaran operasional pabrik, baik untuk akses bahan muatan maupun tenaga kerja. Selain itu juga kemudahan untuk pemasangan jalur pipa juga diperlukan. Fasilitas umum seperti adanya akses jalan raya, akses menuju pelabuhan, telepon dan listrik di kawasan Bontang sudah memenuhi sehingga dapat mempermudah operasional pabrik.
1.4. Pemilihan Proses 1.4.1. Macam-macam Proses
Pemilihan proses yang akan digunakan merupakan hal yang sangat penting pada saat merancang sebuah pabrik, dan untuk menentukan pemilihan proses yang tepat perlu diketahui beberapa macam proses pembuatan formaldehida, diantaranya adalah:
1. Proses Katalis Perak Suhu operasi dengan menggunakan metode ini berkisar antara 600-720 oC. Pada proses katalis perak metanol dibuat berlebih untuk memperoleh konversi yang lebih tinggi. Katalis yang dipakai adalah katalis perak dengan reaktor fixed bed multitube. Katalis ini mempunyai umur penggunaan sekitar 3-8 bulan. K atalis ini mudah teracuni oleh sulfur dan beberapa logam dari golongan transisi. Reaksi yang terjadi adalah: 1. Oksidasi CH3OH + ½ O2
→
HCHO + H2O
ΔH 0298 = -159 kJ/mol
2. Dehidrogenasi CH3OH
→
HCHO + H2
ΔH 0298 = 12,5 kJ/mol
Secara keseluruhan reaksinya adalah reaksi eksotermis dan pada suhu yang tinggi yaitu 600 – 720 0C dan tekanan sedikit di atas tekanan atmosfer. Konversi yang terjadi sekitar 65 – 75% dan yield yang diperoleh sekitar 89,5 – 92 %. Pada proses ini udara yang dimurnikan direaksikan dengan methanol dalam reaktor katalitik. Produk didinginkan dengan cepat dengan pendingin dowtherm, selanjutnya dialirkan ke menara absorber dimana methanol, air dan Formaldehida terkondensasi di dasar menara. Untuk memurnikan produk sesuai dengan keinginan dilakukan pemurnian dengan proses destilasi. Proses katalis perak dibagi menjadi 2 metode : a. Proses BASF (Complete Conversion of Methanol) Proses BASF dijalankan pada suhu reaksi 6800 C – 7200 C dengan konversi methanol yang didapatkan sebesar 77-98% dan yield sebesar 89,5 – 90,5%. Pada proses ini udara yang dimurnikan direaksikan dengan methanol dalam reaktor katalitik. Produk keluar reaktor kemudian didinginkan untuk selanjutnya dialirkan ke absorber.Produk akhir mengandung Formaldehida 40-55%. b. Incomplete Conversion and Distillative Recovery of Methanol (ICDRM) Proses ini dijalankan pada suhu reaksi 6000C – 6500C dengan konversi methanol yang didapatkan sebesar 77-87% dan yield sebesar 91-92%. Produk keluaran reaktor didinginkan kemudian dialirkan menuju absorber yang mana air dan formaldehida terkondensasi di dasar menara. Produk dimurnikan
melalui proses distilasi sehingga dipeoleh formaldehida 50% (Ullmann p.7-11, 2005). 2. Proses Formox Proses formox adalah proses pembuatan formaldehida dengan bahan baku metanol dan oksigen menggunakan katalis iron molybdenum oxide(katalis oksida besi). Proses ini beroperasi pada suhu 200-400oC, dan tekanan 1-1,5 atm. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut CH3OH + 1/2 O2 → CH2O + H2O
ΔH = -215 kJ/mol
Gas methanoldan oksigen dari udara direaksikan dengan katalis iron-molybdenum oxide (Fe2O3/MoO3) dalam sebuah reaktor fixed bed multitube. Katalis ini berumur 1524 bulan. Konversi yang diperoleh mencapai 98,4%. Formaldehida dipisahkan dari gas lainnya yang keluar dari reaktor dengan proses absorbsi (Ullmann p.11, 2005). Perbandingan dari ketiga proses pembuatan formaldehida dapat dilihat pada tabel 1.4 Tabel 1.4 Macam Proses Pembuatan Formaldehida Parameter
BASF
Incomplete
Formox Process
Conversion Suhu operasi
6800 – 7200 C
6000 – 6500 C
2500 – 4000 C
Tekanan operasi
1-1,5 atm
1-1,5 atm
1-1,5 atm
Konversi
97-98%
77-87%
95-98,4%
Yield
89,5 – 90,5%
91-92%
88-94,4%
Katalis
Ag
Ag
Fe2O3MoO3Cr 2O3
Dari berbagai proses di atas dipilih Proses Formox Process dengan pertimbangan: a. Konversi dan yieldnya tinggi, proses haldor topsoe memiliki nilai kon versi sebesar 98,4% dan yield sebesar 94,4%. Dengan konversi dan yield yang tinggi, proses tersebut dapat menghasilkan produk dengan kuantitas yang lebih banyak untuk satuan bahan baku yang sama jika dibandingkan dengan proses lain. b. Suhu operasi, proses haldor topsoe memiliki suhu operasi 250-400ºC lebih rendah dari suhu operasi silver catalyst yaitu 600-720ºC. Hal ini berkaitan dengan desain
peralatan menjadi lebih hemat bahan dan sistem pengamanan yang lebih mudah terkontrol. c. Tekanan operasi rendah, proses haldor topsoe maupun proses katalis perak memiliki tekanan operasi sekitar 1-1,5 atm, sehingga tidak memerlukan peralatan dengan spesifikasi tertentu. d. Proses yang sederhana, pada proses haldor topsoe pemurnian produknya hanya membutuhkan absorber saja, sedangkan proses yang lain masih diperlukan menara distilasi. e. Umur katalis, proses haldor topsoe menggunakan katalis iron-molybdenumoxide dengan umur katalis 12-15 bulan sehingga tidak memerlukan regenerasi katalis dalam jangka pendek. f.
Harga katalis Fe2O3/MoO3 lebih murah dibandingkan katalis Ag pada proses silver katalis.
1.4.3. Kegunaan Produk
1) Chemical Intermediate Formaldehida banyak digunakan dalam industri kimia terutama sebagai chemical intermediate, diantaranya adalah dalam pembuatan plastik. Sebagian besar produk formaldehida digunakan dalam pabrik urea formaldehida, resin fenol formaldehida, dan resin melamin formaldehida. Resin-resin ini bereaksi dengan asam dan katalis alkalin yang mana material produknya dapat diperlakukan dengan perubahan suhu (thermosetting), resin ini berfungsi untuk laminating/pelapisan, coating dan protective coating yang digunakan luas untuk pabrik kertas dan tekstil. Resin-resin ini juga berguna sebagai zat adesif untuk plywood dan produk kayu lainnya. Selain itu, formaldehida juga digunakan untuk sintesis senyawa lain seperti 1,4-butanadiol, penta erythritol, hexamethilene tetramin, Nitrilo Tetraacetic Acid (NTA), Ethylene Diamine Tetraacetic Acid (EDTA), dan 4,4-diphenyl methane diisocyanate. (Othmer vol. 11, p.497, 1995) (http://www.enviro.bppt.go.id/sipop/B3/Formalin/Formalin.htm)
2) Penggunaan langsung Formaldehida juga digunakan secara langsung akan tetapi dalam jumlah yang kecil misalnya sebagai penghambat korosi, elektroplating dalam industri logam, dan pengawet bahan penelitian dan disinfektan pada bidang kedokteran dan kosmetik. (Ullmann vol 15, p.19, 1971).
