tahun

Prarancangangan Pabrik HPAM dari Monomer Acrylamide Kapasitas 40.000 ton/tahun

BAB I PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG Untuk

mencapai

suatu

struktur

ekonomi

yang kuat

diperlukan

pembangunan industri untuk menunjang kebutuhan masyarakat akan berbagai jenis produk. Selain berperan dalam penyediaan lapangan kerja bagi masyarakat, pembangunan industri juga akan memperkuat stabilitas suatu negara. Industri berbagai senyawa kimia penting perlu untuk dikembangkan sebagai upaya peningkatan kemandirian nasional. Hydrolized Polyacrylamide (HPAM) sebagian besar digunakan untuk teknologi Enhanced Oil Recovery (EOR). Keunggulan HPAM dibandingkan dengan polimer lain adalah harganya yang relatif murah, tahan terhadap bakteri, serta menurunkan permeabilitas secara permanen. Oleh karena itu, dari sekian banyak proses EOR yang menggunakan polimer, 85% diantaranya menggunakan HPAM. Disamping sebagai EOR, HPAM juga dapat digunakan sebagai aditif dalam pengolahan air. Dari kegunaannya terlihat bahwa HPAM merupakan senyawa yang penting dalam industri minyak dan gas dalam negeri. Terlebih dalam kondisi saat ini dimana produksi minyak bumi semakin menurun dan belum banyak ditemukan cadangan minyak bumi yang baru, sehingga perlu diterapkan teknologi EOR pada sumur-sumur tua. Pengunaan HPAM sebagai alternatif teknologi EOR termasuk dalam metode ASP flooding dimana metode ini baru dikenal beberapa tahun terakhir. Pada tahun 2006, total permintaan poliakrilamid dunia mencapai 318.700 ton dan total permintaan poliakrilamid meningkat hingga 416.000 ton pada tahun 2010. SNF merupakan pabrik poliakrilamid terbesar di dunia dengan kapasitas 650.000 ton per tahun dan bermarkas besar di perancis. Biasanya HPAM yang diproduksi memiliki nama dagang khusus seperti chemfloc-3D dari Halliburton, USA, Flopam dari SNF Floerger, dan pusher 700 dari Dow Chemical Company. Jika Mutia Zahrah (09/282258/TK/35157) Nicko Ananda (09/284639/TK/35415)

1


melihat prospek masa depannya dimana proses pengambilan minyak bumi harus menggunakan metode EOR, serta melihat persaingan pasar yang masih sangat terbuka, maka berdirinya pabrik HPAM di Indonesia memiliki prospek yang sangat menjanjikan, sebab pabrik semacam ini belum ada di Indonesia dan bahkan sangat jarang di dunia. Dengan adanya pabrik ini kebutuhan HPAM untuk dalam negeri bisa tercukupi dan devisa negara bisa dihemat. Dengan melihat persaingan pasar yang masih sangat terbuka, juga diharapkan ada kemungkinan untuk melakukan ekspor HPAM ke negara-negara lain.

Keuntungan yang diharapkan dapat diperoleh dengan pembangunan industri HPAM ini antara lain : a. Penghematan biaya impor bahan-bahan kimia dari negara lain. b. Menunjang industri minyak dan gas dalam negeri. c. Adanya proses alih teknologi karena produk yang diperoleh dengan teknologi modern membuktikan bahwa sarjana-sarjana Indonesia mampu menyerap teknologi modern sehingga tidak tergantung kepada negara lain.

B. TINJAUAN PUSTAKA Hydrolized Polyacrylamide (HPAM) pertama kali diperkenalkan oleh Pye, dkk. (1960) sebagai penurun mobility ratio yang secara signifikan dapat menaikkan viskositas cairan pada saat penginjeksian garam (Sorbie, 1991). Selain digunakan dalam metode Enhanced Oil Recovery (EOR), HPAM digunakan juga sebagai flokulan dalam pengolahan air, pengental bahan, dan industri kertas (Connelly, 1979). HPAM dihasilkan dari reaksi hidrolisis polimer akrilamid dengan menggunakan hydrolisis agent. Hydrolisis agent yang digunakan adalah senyawa asam dan basa. Kecepatan hidrolisis poliakrilamid dalam suasana basa berlangsung lebih cepat daripada dalam suasana asam. Hidroksida dan karbonat sering dipakai sebagai hydrolisis agent (Kirk & Othmer, 1978). Menurut Connelly (1979) hydrolisis agent yang baik digunakan adalah alkali metal hidroksida, yang lebih spesifik antara lain adalah natrium hidroksida (NaOH) dan kalium Mutia Zahrah (09/282258/TK/35157) Nicko Ananda (09/284639/TK/35415)

2


hidroksida (KOH). Besarnya persen hidrolisis dipengaruhi oleh jenis hydrolisis agent yang dipakai, konsentrasi hydrolisis agent, suhu reaksi, waktu reaksi dan berat molekul polimer yang digunakan (Handayani,2003).

Persamaan reaksi hidrolisis poliakrilamid dapat ditulis sebagai berikut : H 2C

CH H 2C C O

CH C O

NH

NH

2

2

CH 2

CH

+ x H2O

C O NH 2

KOH

n/2

Polyacrylamide

CH 2 CH C O OH

x

n x

HPAM + x NH3 + x H2O..................(1)

Hidrolisis polyacrylamide menggunakan KOH berlangsung dalam beberapa tahap. Tahap pertama addisi ion (OH-) pada atom C yang memiliki gugus karbonil (C=O), kemudian memutuskan ikatan rangkapnya.

H 2C

CH H 2C C O

CH C O

NH

NH

2

2

CH 2

+ x OH

CH

CH 2

C O NH 2

n/2

CH HO

x

C OK NH 2

n x

.....................................(2)

Pada tahap kedua ion hidroksil memindahkan proton ke anion yang selanjutnya di anion akan melepaskan ammonia H 2C

CH H 2C C O

CH C O

NH

NH

2

Poliakrilamid

2

CH 2

+ x H2O n/2

KOH

CH C O NH 2

CH 2

x

CH C O OH

n x

HPAM + x NH3..................(3)

Mutia Zahrah (09/282258/TK/35157) Nicko Ananda (09/284639/TK/35415)

3


Polimer poliakrilamid yang akan dihidrolisis menjadi HPAM dihasilkan dari reaksi polimerisasi monomer akrilamid. Menurut Kirk and Othmer (1978), polimerisasi akrilamid ini bisa dilakukan dengan tiga metode :

1. Aqueous Solution Polymerization Aqueous solution polymerization adalah teknik yang paling umum. Monomer akrilamid dilarutkan dengan air kemudian diberi inisiator yang berupa radikal bebas, seperti peroksida, persulfat, senyawa azo atau pasangan redoks. Polimer yang terbentuk juga akan larut dalam air sehingga pemisahannya relatif sulit. Proses ini juga menghasilkan cairan kental sebanyak 20 % dari berat polimer padatnya. Keunggulan metode ini adalah solven dapat menyerap panas reaksi, dan biaya solven murah, karena hanya menggunakan air, serta berat molekul polimer yang dihasilkan relatif besar.

2. Mixed solvent solution polymerization Dalam system solven campuran, akrilamid dan bahan lain dilarutkan dalam campuran air dan cosolvent organik. Cosolvent yang digunakan biasanya alkohol. Maksimum berat molekul yang dapat dicapai dari sistem ini lebih kecil dibandingkan dengan cara Aqueous Solution Polymerization. Pengendapan dari rantai polimer yang tumbuh membatasi berat molekul maksimum. Batas maksimum ini dapat divariasi dengan pemilihan solven organik dan rasio solven organik dengan air. Pengurangan level solven organik dapat meningkatkan berat molekul. Meskipun demikian, alkohol berperan sebagai agen transfer rantai dan memberikan berat molekul medium polimer ketika digunakan hanya beberapa persen. Polimer yang dihasilkan dengan Mixed Solvent Solution Polymerization memiliki distribusi berat molekul yang lebih sempit (berat molekul polimer hampir seragam) dibandingkan dengan cara Aqueous Solution Polymerizatino. Polimer yang mengendap pada solven sampuran memiliki viskositas yang rendah sehingga dapat memberikan transfer panas yang lebih baik dan lebih mudah dipompa. Ketika polimer sudah dipisahkan dari solven campuran, polimer dapat Mutia Zahrah (09/282258/TK/35157) Nicko Ananda (09/284639/TK/35415)

4


dikeringkan dengan bebrapa teknik seperti fluid bed, tray atau rotary vacuum drying. Cara ini menggunakan lebih dari satu solven yaitu air dan solven organik sebagai cosolvent. Cosolvent yang digunakan biasanya alkohol. Polimer yang terbentuk tidak larut dalam solven, sehingga mengalami presipitasi, dan pemisahannya relatif lebih mudah. Berat molekul yang dihasilkan lebih kecil dibandingkan dengan cara Aqueous Solution Polymerization, tetapi distribusi berat molekulnya sempit (berat molekul polimer hampir seragam). Karena berat molekulnya lebih kecil, viskositasnya juga lebih rendah, sehingga memudahkan pemompaan dan transfer panas. (Kirk and Othmer ,1978)

3. Dispersed-phase polymerization Cara ini berbeda dari polimerisasi larutan. Metode ini massa reaksi cair terdispersi dalam pembawa organic inert. Berbagai macam pembawa dapat digunakan, seperti xylene, paraffin oil, fuel oil, dan tetrakloroetilen. Xilen dan tetrakloroetilen biasa digunakan jika produk akhir berbentuk padatan manik-manik. Fuel oil dan paraffin oil digunakan jika produk akhir berupa padatan terdispersi. Tipe dari suspending agent atau dispersing agent dapat bervariasi tergantung pada pembawa hidrokarbon. Ukuran partikel terdispersi dapat bervariasi dari 1,0 sampai 500 µm tergantung pada shear rate, suspending agent, fase organik, viskositas fase cair, dan parameter lainnya. Metode ini memberikan transfer panas yang baik melalui fase organic. Konsentrasi monomer dapat ditingkatkan hingga lebih dari 50% untuk berat moleul produk yang tinggi. Meskipun demikian, ketika proses suspensi gagal, operasi pembersihan memakan waktu sangat lama dan membutuhkan banyak biaya. Kelemahan dari metode ini yaitu membutuhkan perawatan dan pemeliharaan yang tinggi dalam pengoperasiannya. (Kirk and Othmer ,1978)


5


Kesimpulan: Dalam prarancangan pabrik kimia ini dipilih metode Aqueous Solution Polymerization karena solven yang digunakan murah dan polimer yang dihasilkan mempunyai berat molekul besar. Berat molekul HPAM yang digunakan untuk EOR dapat mencapai 30.000.000 g/mol atau lebih. (Gary A. Pope, 2007) Untuk menghidrolisis poliakrilamid digunakan hydrolysis agent berupa basa, yaitu KOH, karena kecepatan hidrolisisnya lebih cepat daripada asam. Derajat hidrolisis yang diinginkan untuk HPAM di pasaran dalam penggunaan EOR sekitar 20% - 40%, lebih spesifik lagi antara 30% - 35% (Argabright,1984). Oleh karena itu lebih baik dipilih KOH yang menghasilkan HPAM 30% terhidrolisis daripada NaOH yang akan menghasilkan 70 % mol terhidrolisis.


6

tahun

Recommend Documents