BAB II TINJAUAN PUSTAKA -...

13
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Dimetil Eter Dimetil Eter (DME) adalah senyawa eter yang paling sederhana dengan rumus kimia CH 3 OCH 3. Dikenal juga sebagai methyl ether atau wood ether. DME merupakan gas tak berwarna yang telah banyak digunakan dalam pemakaian sistem pendinginan. Jika DME dioksidasi yang terjadi adalah dekomposisi menjadi bentuk metanol dan formaldehid. DME termasuk bahan kimia tidak beracun, senyawa yang tidak mengandung unsur Sulfur (S) dan Nitrogen (N), sehingga memungkinkan emisi SO x , NO x , particulate matter, dan jelaga yang jauh lebih rendah dari solar. DME tidak bersifat korosif terhadap metal (Mayers, 1982). Tabel 2.1 Sifat-sifat fisik Dimetil Eter Sifat Fisik Nilai Rumus molekul CH 3 OCH 3 Berat molekul 56,069 kg/kmol Titik beku -138,5°C Titik didih (pada 760 mmHg) -24,7°C Densitas (pada 20°C) 677 kg/mol Indeks bias, pada (-42,5°C) 1,3441 Specific gravity cairan 0,661 (pada 20°C) Flash point (pada wadah tertutup) -42°F Panas pembakaran 347,6 kkal/mol Panas spesifik (pada -27,68°C) 0,5351 kkal/mol Panas pembentukan (gas) -44,3 kal/g Panas laten (gas), (pada -24,68°C) 111,64 kal/g Kelarutan dalam air (pada 1atm) 34 %berat Kelarutan air dalam DME (1 atm) 7 %berat Fase, 25°C, 1 atm gas Temperatur kritis 400 K Tekanan kritis 53,7 bar abs

Transcript of BAB II TINJAUAN PUSTAKA -...

Page 1: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - repository.usu.ac.idrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/37548/4/Chapter II.pdf · dengan reaktor sintesa FT (Fischer-Tropsch) atau reaktor sintesa Metanol.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dimetil Eter

Dimetil Eter (DME) adalah senyawa eter yang paling sederhana dengan

rumus kimia CH3OCH3. Dikenal juga sebagai methyl ether atau wood ether. DME

merupakan gas tak berwarna yang telah banyak digunakan dalam pemakaian sistem

pendinginan. Jika DME dioksidasi yang terjadi adalah dekomposisi menjadi bentuk

metanol dan formaldehid. DME termasuk bahan kimia tidak beracun, senyawa yang

tidak mengandung unsur Sulfur (S) dan Nitrogen (N), sehingga memungkinkan emisi

SOx, NOx, particulate matter, dan jelaga yang jauh lebih rendah dari solar. DME

tidak bersifat korosif terhadap metal (Mayers, 1982).

Tabel 2.1 Sifat-sifat fisik Dimetil Eter

Sifat Fisik Nilai

Rumus molekul CH3OCH3

Berat molekul 56,069 kg/kmol

Titik beku -138,5°C

Titik didih (pada 760 mmHg) -24,7°C

Densitas (pada 20°C) 677 kg/mol

Indeks bias, pada (-42,5°C) 1,3441

Specific gravity cairan 0,661 (pada 20°C)

Flash point (pada wadah tertutup) -42°F

Panas pembakaran 347,6 kkal/mol

Panas spesifik (pada -27,68°C) 0,5351 kkal/mol

Panas pembentukan (gas) -44,3 kal/g

Panas laten (gas), (pada -24,68°C) 111,64 kal/g

Kelarutan dalam air (pada 1atm) 34 %berat

Kelarutan air dalam DME (1 atm) 7 %berat

Fase, 25°C, 1 atm gas

Temperatur kritis 400 K

Tekanan kritis 53,7 bar abs

Page 2: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - repository.usu.ac.idrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/37548/4/Chapter II.pdf · dengan reaktor sintesa FT (Fischer-Tropsch) atau reaktor sintesa Metanol.

Sifat kimia dimetil eter :

1. Dimetil eter bereaksi dengan karbon monoksida dan air menjadi asam

dengan katalisator Col.

CH3OCH3 + H2O +CO → 2CH3COOH

2. Bereaksi dengan sulfur trioksida membentuk dimetil eter

CH3OCH3 +SO3 → (CH3)2SO4

3. Dengan hidrogen sulfit dengan bantuan katalisator tungsten sulfit

(WS2) membentuk dimetil sulfit

CH3OCH3 + H2S → CH3–S–CH3- + H2O

4. Dengan reaksi oksidasi dimetil eter akan menghasilkan formaldehid.

CH3OCH3 + O2 → 2CH2O + H2O

(Ketta, 1990)

2.2 Penggunaan DME

DME dikenal sebagai propellant dalam bentuk aerosol yang banyak

digunakan sebagai salah satu bahan pendorong dalam industri parfum, obat

pembasmi nyamuk, foam (sabun pencukur kumis bagi pria), pengharum ruangan,

colognes, hair sprays, personal care mousses, antiperspirants, room air fresheners.

Dan industri coating dan otomotif. Sekarang ini DME sedang diproyeksikan untuk

dijadikan salah satu sumber bahan bakar alternatif ramah lingkungan yang nantinya

akan menggantikan LPG, LNG, dan bahan bakar diesel (Anonim, 2008). Berikut ini

aplikasi penggunaan DME dunia,

Tabel 2.2 Aplikasi Dimetil Eter dalam berbagai produk

Aplikasi Pemakaian

Hair spray 48%

Spray Paint 6%

Insektisida 6%

Zat Adesi 5%

Feedstocks 31%

Lainnya 4%

(Dupont, 2008)

Page 3: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - repository.usu.ac.idrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/37548/4/Chapter II.pdf · dengan reaktor sintesa FT (Fischer-Tropsch) atau reaktor sintesa Metanol.

Dimetil Eter termasuk salah satu bahan bakar alternatif yang ramah

lingkungan. DME dapat digunakan sebagai bahan bakar yang bebas dari sulfur untuk

mesin disel tanpa pembentukan partikulat dan rendah emisi NOx jika dibandingkan

dengan minyak dan gas. DME juga memiliki sifat yang sama dengan propana dan

butana, senyawa pembentuk LPG, sehingga DME dapat didistribusikan dan disimpan

menggunakan teknologi penanganan LPG dan DME dapat digunakan sebagai

pengganti LPG. DME juga dapat digunakan sebagai aerosol propellant untuk

menggantikan chloroflourocarbon, yang diketahui dapat merusak lapisan ozon di

atmosfer. DME juga merupakan bahan kimia intermediet yang penting dalam

produksi bahan kimia seperti etilen, dimetil sulfat, dan metal asetet (Hermansyah,

2010).

Tabel 2.3 Contoh spesifikasi DME di China untuk liquefied dimethyl-ether

Parameter Value

DME 93 % (v/v)

Methanol 3 % (v/v)

Moisture 1 % (v/v)

Residue 1 % (v/v)

Heat value 28 000

KJ/kg

Tabel 2.4 Studi toksisitas DME

Exposure Limits to Human 1000 ppm, 8- and 12-hour TWA:

DuPont Acceptable Exposure Limit

(AEL)

1000 ppm (1880 mg/m3), 8-hour

TWA: AIHA WEEL

1000 mL/m3 Limit value; TWA =

1000 ppm or 1910 mg/m3: MAC

(NL)

1000 mL/m3 Limit value; Short-term

limit value = 2000 mL/m3 for 60

minutes, three times per shift, skin

notation: MAC (DE)

Acute Toxicity to Fish

(Method: NEN 6504)

> 4000 mg/L

Acute Toxicity to Invertebrates

(Method: NEN 6501)

> 4000 mg/L

Page 4: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - repository.usu.ac.idrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/37548/4/Chapter II.pdf · dengan reaktor sintesa FT (Fischer-Tropsch) atau reaktor sintesa Metanol.

Acute Toxicity to Aquatic Plants

(Type: 96-hour EC50)

-

Oral Toxicity -

Inhalation 4-hour LC50 164,000 ppm (95 % confidence

limits)

Cardiac Sensitization

Dermal Sensitization -

Eye Irritation -

( Dupont, 2008)

2.3 TKKS (Tandan Kosong Kelapa Sawit)

Tandan kosong kelapa sawit merupakan limbah utama berligniselulosa yang

belum termanfaatkan secara optimal dari industri pengolahan kelapa sawit. Basis satu

ton tandan buah segar akan dihasilkan minyak sawit kasar sebanyak 0,21 ton (21%),

minyak inti sawit sebanyak 0,05 ton (0,5%) dan sisanya merupakan limbah dalam

bentuk tandan kosong, serat dan tandan kosong biji yang masing – masing sebanyak

0,23 ton (23%), 0,135 ton (13,5%) dan 0,055 ton (5,5%) (Darnoko, 1992). Padahal

tandan kosong kelapa sawit berpotensi untuk dikembangkan menjadi barang yang

lebih berguna, salah satunya menjadi bahan baku dimetil eter. Hal ini karena tandan

kosong kelapa sawit banyak mengandung selulosa yang dapat dihirolisis menjadi

glukosa kemudian difermentasi menjadi dimetil eter. Kandungan selulosa yang

cukup tinggi yaitu sebesar 45% menjadikan kelapa sawit sebagai prioritas untuk

dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan dimetil eter (Aryafatta, 2008).

Selama ini pengolahan/pemanfaatan TKKS masih sangat terbatas yaitu

dibakar dalam incinerator, ditimbun (open dumping), dijadikan mulsa di perkebunan

kelapa sawit, atau diolah menjadi kompos. Namun karena adanya beberapa kendala

seperti waktu pengomposan yang cukup lama sampai 6 – 12 bulan, fasilitas yang

harus disediakan, dan biaya pengolahan TKKS tersebut. Maka cara – cara tersebut

kurang diminati oleh PKS. Selain jumlah yang melimpah juga karena kandungan

selulosa tandan kelapa sawit yang cukup tinggi yaitu sebesar 45 % (Aryafatta, 2008).

TKKS cocok dikembangkan sebagai bahan baku pembuatan dimetil eter. Sehingga

ketika diolah menjadi dimetil eter dapat menghasilkan rendemen yang cukup besar

sehingga harga jual dimetil eter yang dihasilkan dapat lebih murah.

Page 5: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - repository.usu.ac.idrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/37548/4/Chapter II.pdf · dengan reaktor sintesa FT (Fischer-Tropsch) atau reaktor sintesa Metanol.

2.4 Komposisi TKKS (Tandan Kosong Kelapa Sawit)

Hasil komposisi Tandan Kosong kelapa sawit dapat diperoleh menggunakan

metode Thermogravimetric Analysis (TGA) melalui reaksi pirolisis dalam reaktor

batch 200 cm3. Dalam pengerjaannya kira-kira 20 mg sampel dipanaskan pada 25

oC

menit-1

sampai 600 oC menggunakan nitrogen sebagai gas pembersih.

Tabel 2.5 Proximate Analysis dari tandan kosong kelapa sawit (% berat)

Parameter nilai

Moisture content (Mad) 27,2

Volatile Matters (Vad) 34,0

Ash (Ad) 15,0

Fixed Carbon (FCad) 23,8

Ket: ad: on air dried basis; d: on dry basis

Sumber : Lee, dkk. 2006

Tabel 2.6 Ultimate Analysis dari tandan kosong sawit (% berat kering)

Parameter nilai

C 43,52

H 5,72

N 1,2

S 0,66

O 48,9

Sumber : Lee, dkk., 2006

Tabel 2.7 Analisis gas dari tandan kosong sawit (% berat)

Parameter nilai

CO 33,08

CO2 38,4

H2 8,9

CH4 17

C2H4 2,1

C2H6 0,2

Sumber : Laohalidanond, K., 2007

2.5 Sifat Bahan Pendukung

2.5.1. Air

Rumus molekul : H2O

Berat molekul : 18

Page 6: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - repository.usu.ac.idrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/37548/4/Chapter II.pdf · dengan reaktor sintesa FT (Fischer-Tropsch) atau reaktor sintesa Metanol.

Berat jenis : 1 gr/cm3 (pada suhu 25

0C)

Titik lebur : 0 0C

Titk didih : 100 0C

(Othmer, 1967)

2.5.2. Oksigen

Wujud : Gas

Rumus : O2

Berat Molekul : 32

Titik Didih, oC : -182,95

Temperatur Kriris, oC : -118,38

Tekanan kritis, atm : 50,14

Cp, Joule/mol oC : 29,1 + (1,158*10

-2)T - (0,6076*10

-5)T

2

+ (1,311*10-9

) T3

(Othmer, 1967)

2.5.3 Nitrogen

Wujud : Gas

Rumus : N2

Berat Molekul : 28,01

Titik Didih, oC : -195,8

Temperatur Kriris, oC : -146,96

Tekanan kritis, atm : 33,5

Cp, Joule/mol oC : 29 + (0,2199*10

-2)T + (0,5723*10

-5)T

2

(2,871*10-9

) T3

2.5.4 Olivine1

Wujud : Solid

Rumus : Tidak Diketahui

Berat Molekul : 89,3

∆Hf (s) : -753,659 kJ/mol

Cp, kJ/kg oK : 1,036

1

Berat molekul dihitung berdasarkan komposisi dari Fuel Processing

Technology 86, Tabel 3 hal. 717, (dalam % berat) MgO=49; SiO2=40;

Fe2O3=9,89; Al2O3=0,4; Cr2O3=0,4; CaO=0,3 dan NiO=0,01

Page 7: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - repository.usu.ac.idrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/37548/4/Chapter II.pdf · dengan reaktor sintesa FT (Fischer-Tropsch) atau reaktor sintesa Metanol.

2.5.5 Katalis Olivine2

Wujud : Solid

Rumus : Tidak Diketahui

Berat Molekul : 89,3

∆Hf (s) : -732,069 kJ/mol

Cp, kJ/kg oK : 1,036

1

Berat molekul dihitung berdasarkan komposisi dari Fuel Processing

Technology 86, Tabel 3 hal. 717, (dalam % berat) MgO=46; SiO2=39;

Fe2O3=9,2; Al2O3=0,4; Cr2O3=0,4; CaO = 0,3 dan NiO=4,7

2.6 Proses Pembuatan Dimetil Eter

Dimetil Eter dapat diperoleh melalui dua cara, yaitu melalui proses langsung

dan proses tidak langsung. Melalui proses tidak langsung, metanol disintesis terlebih

dahulu, diikuti dengan reaksi dehidrasi Metanol, dan pada reaktor terpisah Dimetil

Eter akan disintesis. Pada proses pembentukan langsung, gas sintetis (H2 & CO)

disintesis menjadi Dimetil Eter. Proses reaksi Dimetil Eter langsung merupakan hasil

sintesa Metanol dari gas sintetis dan dehidrasi Metanol yang terproses dalam reaktor

yang sama. Proses yang akan digunakan dalam pabrik ini adalah pembentukan

langsung, Direct synthesis

a. Direct synthesis

CO + 2H2 CH3OH

CH3OH CH3OCH3 + H2O

CO + H2 CO2 + H2O

Tipe reaktor dasar yang digunakan untuk sintesa reaksi langsung mirip

dengan reaktor sintesa FT (Fischer-Tropsch) atau reaktor sintesa Metanol.

Keuntungan:

Prosesnya sederhana, peralatan yang dipergunakan sedikit.

Konversinya tinggi, rata-rata lebih dari 90%.

Kerugian:

Suhu operator cukup tinggi (2500C)

b. Indirect synthesis

Sedangkan proses sintesa tidak langsung yaitu proses sintesa gas alam atau gas

sintetis menjadi metanol kemudian dilanjutkan dengan proses dehidrasi metanol.

Metanol sintesis-1 CO + 2 H2 –> CH3OH +90.7 kJ/mol (1)

Page 8: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - repository.usu.ac.idrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/37548/4/Chapter II.pdf · dengan reaktor sintesa FT (Fischer-Tropsch) atau reaktor sintesa Metanol.

Metanol sintesis-2 CO2 + 3 H2 –> CH3OH +H2O +49.4 kJ/mol (2)

Metanol dehydration 2CH3OH –> CH3OCH3 + H2O +23.4 kJ/mol (3)

Overall CO + CO2 + 5 H2 –> CH3OCH3 +2H2O +163.5 kJ/mol (4)

Kentungan:

Suhu dan tekanan operasi reaktor relatif rendah.

Kerugian:

Peralatan yang digunakan lebih banyak.

Menggunaakan asam sulfat yang berfsifat korosif sehingga diperlukan

peralatan dengan bahan konstruksi yang tahan terhadap korosi yang harganya

lebih mahal.

Konversinya rendah, yaitu : 45% (Galuh, 2011)

2.7 Seleksi Pemilihan Proses

Pada pra rancangan pabrik pembuatan Dimetil Eter, proses yang dipilih

adalah proses direct synthesis tandan kosong kelapa sawit. Proses ini dipilih dengan

pertimbangan :

- Jumlah Dimetil eter yang dihasilkan lebih besar

- Merupakan proses yang efisien untuk mengubah biomassa TKKS menjadi

Dimetil eter

- Jumlah peralatan yang digunakan dapat lebih sedikit

- Dibandingkan dengan proses dehidrasi metanol yang berasal dari gas alam yang

tidak dapat diperbaharui, bahan baku untuk proses yang dimulai dari gasifikasi

biomassa lebih lebih bersifat renewable.

- Secara komersial dan ekonomis dapat bersaing dengan proses lain.

2.8 Deskripsi Proses

2.8.1 Persiapan TKKS

Sebelum memasuki proses gasifikasi, TKKS harus melalui proses perlakuan

awal (pre- treatment) seperti pengeringan dan pencacahan. Semakin kering umpan

biomassa, efisiensi gasifikasi akan meningkat (Hamelinck, 2001). Kadar air optimum

untuk aplikasi gasifikasi biomassa yang akan dilanjutkan dengan siklus kombinasi

berkisar antara 10-15% (Faaij, 1998).

Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) disuplai ke pabrik dengan

menggunakan truk dan TKKS disimpan ruang Land Filled (T-101). TKKS yang

Page 9: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - repository.usu.ac.idrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/37548/4/Chapter II.pdf · dengan reaktor sintesa FT (Fischer-Tropsch) atau reaktor sintesa Metanol.

diterima kemudian diangkut menggunakan traktor menuju Cutting Machine (CR-

101) untuk diseragamkan ukurannya lalu menuju Rotary Dryer (RD-101) untuk

dikeringkan dari kandungan air 25% menjadi 12%. Selanjutnya dengan

menggunakan Screw Conveyor (C-101) TKKS dikirim ke bejana gasifier.

2.8.1 Produksi Gas Sintetis

Dari bagian penanganan umpan, TKKS masuk kedalam unit gasifier (R-201).

Sedangkan hasil pembakaran yang berupa char dikirim ke char combustor (R-202)..

Gasifier yang digunakan dalam analisis ini adalah gasifier dengan pemanasan tidak

langsung yang bertekanan rendah. Gasifier ini didesain sebanyak 2 buah dengan

struktur yang identik. Suhu operasi diatur pada 870°C dan tekanan operasi 23 psia

(1,565 atm).

Panas untuk reaksi-reaksi yang terjadi pada gasifier disuplai dengan

mensirkulasikan media pemanas (olivine) yang dibakar bersama char di dalam char

combustor. Dalam kasus ini, mediumnya adalah olivin sintetik, yang terdiri atas

magnesium silikat yang dikalsinasi (Enstatite [MgSiO3], Forsterite [Mg2SiO3], dan

Hematite [Fe2O3]).

Tabel 2.8 Parameter Pengoperasian, Hasil dan Komposisi Gas

Variabel Gasifier Nilai

Tipe Gasifier BCL (Battelle Columbus Laboratory)

Temperatur Operasi 1598 oF (870

oC)

Tekanan Operasi 23 psia (1,6 bar)

Steam per umpan TKKS 0,39725 lb/lb TKKS (basis kering)

Olivine yang di-recycle 26.92652 lb/lb TKKS (basis kering)

Komposisi gas sintesis % mol

H2 20,960

CO2 11,100

CO 46,300

CH4 15,700

C2H4 5,200

C2H6 0,740

Gas hasil sintesis 0,03503 lb-mol gas kering/lb TKKS

Page 10: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - repository.usu.ac.idrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/37548/4/Chapter II.pdf · dengan reaktor sintesa FT (Fischer-Tropsch) atau reaktor sintesa Metanol.

(basis kering)

Char yang dihasilkan 0,221 lb/lb TKKS (basis kering)

Sumber : Technical Report NREL/TP-510-37408 May 2005

Catatan : Efisiensi gasifier didefenisikan sebagai energi pembakaran dari gas sintesis

dibagi dengan energi pembakaran dari biomassa

Sejumlah kecil MgO harus ditambahkan bersama olivine untuk mencegah

pembentukan aglomerasi (penggumpalan seperti kaca) yang dihasilkan dari interaksi

kalium dalam TKKS dengan komponen silika. Tanpa penambahan MgO, kalium

akan membentuk gelas/kaca (K2SiO4) dengan silika dalam sistem tersebut. K2SiO4

mempunyai titik lebur yang rendah (930oF) dan terbentuknya K2SiO4 tersebut akan

menyebabkan media olivine menjadi lengket, terjadi aglomerasi, dan cepat menjadi

defluidisasi. Kadar abu dalam umpan diasumsikan terdiri atas 0,2% berat kalium.

MgO ditambahkan sebanyak 2 kali aliran mol dari kalium.

Steam bertekanan rendah digunakan sebagai media gasifikasi yang diperoleh

dari siklus steam. Perbandingan steam untuk TKKS adalah 0,39725 lb steam/lb

TKKS kering. Suhu char combustor di set pada 1800oF (982,22

oC). Laju alir

sirkulasi olivine adalah 26.92652 lb olivine/lb TKKS kering. Olivine segar

ditetapkan pada laju 0,11% dari laju sirkulasi untuk menutupi kehilangan Olivine

dari cyclone. Udara pembakaran dalam simulasi ini adalah 12% udara berlebih.

Pemisahan partikel dilakukan melalui cyclone separator (S-201 dan S-202).

Mayoritas dari olivine dan char (99,9% dari keduanya) dipisahkan dalam Gasifier

cyclone (S-201) dan selanjutnya dikirim ke char combustor. Combustor cyclone (S-

202) memisahkan olivine (99,9%) dari pembakaran gas dan olivine akan dikirim

kembali menuju gasifier. Abu dan banyak partikel pasir yang dipindahkan dikirim

menuju tempat pengolahan limbah.

Gas dari gasifier cyclone (S-201) akan dikirim ke unit reformer. Dalam

reaktor unggun fluidisasi mendidih (bubbling fluidized bed reactor) ini, komponen

CH4, C2H4 dan C2H6 akan dikonversi menjadi CO dan H2. Dalam simulasi ini, persen

konversi dari tiap-tiap komponen akan di set dengan jumlah komponen yang dapat

dilihat pada Tabel 2.7 tentang performa rancangan dari reformer yang telah di

verifikasi secara eksperimen dari data yang dikumpulkan pada NREL’s bench-scale

Page 11: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - repository.usu.ac.idrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/37548/4/Chapter II.pdf · dengan reaktor sintesa FT (Fischer-Tropsch) atau reaktor sintesa Metanol.

thermo-catalytic conversion system dan NREL’s Thermochemical Pilot Process

Development Unit (TCPDU).

Tabel 2.9 Kinerja rancangan dari Reformer

Komponen % konversi menjadi CO & H2

CH4 20%

C2H4 50%

C2H6 90%

(Phillips, dkk, 2004)

Dalam rancangan ini, gas yang masuk kedalam reformer adalah pada suhu

gasifier (870oC) dan suhu gas keluaran reformer adalah 1383 F (750,56

oC). Sebelum

menuju tahapan pembersihan, gas panas akan didinginkan sampai 300 oF (148,9

oC)

dengan alat penukar panas (H-201 dan H-202) yang terintegrasi dalam siklus steam.

2.8.2 Persiapan Gas Sintesis (Gas Clean Up and Compression)

Setelah pendinginan langsung dari gas sintesis pada suhu 300oF, dilanjutkan

dengan penambahan pendinginan yang dilakukan melalui Water Scrubbing (M-301

dan M-302). Scrubber juga menghilangkan impuritis seperti partikulat dan residu.

Sistem scrubbing terdiri dari Venturi Scrubber dan Quench Chamber. Quench water

didinginkan melalui Heat Exchanger dan disirkulasi kembali menuju Venturi

Scrubber (M-302) dan Quench Chamber (M-301). Laju alir quench water ditentukan

dengan menyesuaikan laju sirkulasi suhu keluar dari air pendingin Heat Exchanger

(H-301) yaitu sebesar 110 F (43,33oC). Kelebihan water scrubber akan dikirim

menuju fasilitas pengolahan air limbah. Jumlah air untuk scrubber sekitar 2 galon per

menit dari kelebihan air untuk pabrik ukuran 2000 ton material kering per hari.

Untuk tujuan perancangan, kadar air dari aliran lumpur (sludge) diatur pada 50%

berat. Suhu pendinginan pada tahap pembersihan gas sintesis adalah pada 140oF. Gas

sintesis kemudian dimampatkan atau dikompresi menjadi 2068 kPa menggunakan 3

(tiga) kompresor sentrifugal dengan pendingin interstage (K-301A/B, S-301, S-

302A/B, S-303, H-302A/B, dan H-303). Kompresor yang dimodelkan masing-

masing bagian mempunyai efisiensi politropik 78% dan dengan suhu intercooler 140

oF. Setelah syngas mencapai tekanan 2068 kPa maka aliran keluar kompresor masuk

ke dalam Heater (H-401) untuk dinaikkan suhunya mencapai 250oC

Page 12: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - repository.usu.ac.idrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/37548/4/Chapter II.pdf · dengan reaktor sintesa FT (Fischer-Tropsch) atau reaktor sintesa Metanol.

2.8.3 Pembuatan Dimetil Eter

Gas sintesis yang telah dibersihkan dan diatur perbandingan CO/H2 = 1,0,

akan memasuki reaktor sintesis DME. Reaksi yang terjadi di dalam reaktor ini

adalah:

CO + 2H2 CH3OH

CH3OH CH3OCH3 + H2O

CO + H2 CO2 + H2O

Umumnya dimetil eter dapat diperoleh melalui dua cara, yaitu melalui proses

langsung dan proses tidak langsung. Melalui proses tidak langsung, metanol

disintesis terlebih dahulu, diikuti dengan reaksi dehidrasi metanol, dan pada reaktor

terpisah Dimetil Eter akan disintesis. Pada proses pembentukan langsung, gas sintetis

(H2 & CO) disintesis menjadi Dimetil Eter (Sumahamijaya, 2008). Gas sintesis yang

telah dibersihkan, diatur perbandingan CO/H2 = 1,0, masuk ke reaktor sintesis

Dimetil Eter.

JFE mengembangkan teknologi untuk mengkonversi gas sintesis menjadi

Dimetil Eter. Reaksi ini dilangsungkan dalam reaktor sintesis DME. Konversi

kesetimbangan pada temperatur 250oC dan tekanan 2 Mpa. Di dalam reaktor, reaksi

sintesis metanol terjadi bersamaan dengan reaksi dehidrasi metanol menjadi Dimetil

Eter.

Gambar 2.2 Reaktor Sintesis Dme (Ohno, 2001)

Kondisi operasi standar yang diterapkan dalam reaktor sintetis Metanol sintesis

Dimetil Eter ditunjukkan di bawah ini (Ogawa, 2003):

Page 13: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - repository.usu.ac.idrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/37548/4/Chapter II.pdf · dengan reaktor sintesa FT (Fischer-Tropsch) atau reaktor sintesa Metanol.

Temperatur = 250oC

Tekanan = 2.0 MPa

Perbandingan CO/H2 gas sintesis umpan = 1.0

Catalyst loading ratio (= perbandingan berat katalis (kg) terhadap laju

alir gas reaktan (kg/jam)) = 0,003

Katalis yang digunakan berbentuk serbuk halus dimasukkan bersamaan

dengan minyak sebagai medium. Gas sintesis diumpankan ke reaktor dan

membentuk gelembung kecil yang homogen dan bereaksi ketika gelembung tersebut

naik. Eksperimen yang dilakukan Khandan, Kazemeini, Aghaziarati (2008)

menunjukkan katalis yang baik untuk reaksi ini adalah CuZn/Al2O3. Katalis ini dapat

menghasilkan konversi CO sebesar 76% dan selektivitas DME sebesar 97,8%

(Ogawa, 2003).

2.8.4 Pemurnian Produk

Pemurnian produk Dimetil Eter diperlukan karena adanya produk samping

dan adanya sisa reaktan yang belum terkonversi menjadi produk. Keluaran dari

reaktor sintesis Dimetil Eter adalah produk Dimetil Eter dan produk samping berupa

H2,O2,CO2,H2O dan metanol dalam kadar rendah. Dimetil Eter dan produk samping

lainnya didinginkan dengan Cooler (H-402) menjadi suhu 500C untuk kepentingan

penyimpanan, lalu dipisahkan dalam bentuk cairan dari gas reaktan yang belum

bereaksi dengan KO-Drum (S-401) (Yulistiani, 2009).