Kaltim methanol industri
-
Upload
dianprasetyo -
Category
Documents
-
view
205 -
download
24
description
Transcript of Kaltim methanol industri
BAB II
TINJAUAN TEORI
2.1. Deskripsi Umum ProsesProduksi methanol PT. Kaltim Methanol Industri terdiri dari empat
proses utama, yaitu desulphurizing, reforming, methanol synthesis dan
distillation. Proses ini didukung oleh sistem utilitas yang menyediakan
kebutuhan air, listrik, steam, oksigen dan udara. Berikut keterangan dari
masing-masing proses :1. Desulphurizing
Tahap desulfurisasi bertujuan menurunkan kandungan sulfur dalam
bahan baku gas alam sampai kadar yang diijinkan dalam proses. Proses ini
menjadi penting karena katalis yang digunakan pada unit reforming dan
sintesis methanol sensitif terhadap keracunan sulfur. Proses yang
digunakan adalah Co-Mo Vessel dan Sulphur Catchpot.2. Reforming
Proses ini bertujuan untuk menghasilkan gas sintesis yang akan
digunakan untuk sintesis methanol. Proses ini terdapat tiga unit operasi
yakni pre-reformer, steam reformer, dan autothermal reformer. Proses pre-
reforming bertujuan untuk memecah seluruh hidrokarbon berat di gas
masukan dan mereaksikan sebagian methana dengan steam untuk
menghasilkan gas H2, CO, dan CO2. Proses steam reforming bertujuan
mereaksikan gas-gas keluaran pre-reformer dengan steam untuk dihasilkan
reformed gas. Proses autothermal reforming bertujuan mereaksikan gas
1
2
terutama CH4 yang belum bereaksi dengan oksigen dan steam untuk
mendapatkan gas sintesis dengan rasio stoikiometrik yang optimum.3. Methanol Synthesis
Pada proses ini syngas dan recycle gas akan dikonversi menjadi
raw methanol. Reaksi sintesis methanol yang berlangsung eksotermis pada
suhu 250°C dan tekanan 80 bar terjadi di dua reaktor yang berkerja secara
paralel. 4. Distillation
Proses ini bertujuan untuk memisahkan methanol dari
komponen-komponen yang tidak diinginkan seperti air, gas terlarut, dan
hasil samping serta menghasilkan methanol grade AA dengan kemurnian di
atas 99,85 %. Unit operasi yang digunakan meliputi prerun column,
pressure column, dan atmospheric column.
Gambar 2.1 Blok Diagram Proses Produksi Methanol PT.KMI2.2. Langkah-langkah Proses
2.2.1 Reforming (Unit 100)
Unit 100 merupakan tahap pertama dalam proses produksi
methanol. Dalam unit ini diproduksi synthesis gas (syngas) yaitu CO,
CO2 dan H2 yang berasal dari bahan baku gas alam. Pada kelanjutannya
nanti syngas akan dipakai sebagai umpan dalam synthesis methanol
(unit 200). Natural gas (NG) yang berasal dari sumur-sumur gas
Kalimantan Timur didistribusikan oleh Pertamina Gas.
steam
Oksigen
Air LautSea Water DesalinationWater Treatment
Steam and Condensat System
Udara
Air Separation Unit
StorageDistillationSynthesisReformingGas alam
Methanol murni
3
Sebelum diproses, NG dari battery limit (batas area site
pekerjaan) dimasukkan dalam Knock Out Drum (010-F22) untuk
memisahkan kondensat natural gas (kondensatnya berupa rantai
hidrokarbon panjang dan memiliki titik didih tinggi sehingga berupa
liquid) agar tidak terikut ke NG Compressor. NG yang telah dipisahkan
dari kondensat tersebut dialirkan menuju separator 010-F20 sedangkan
hasil kondensat dialirkan menuju 010-F23. Kondensat gas kemudian
diuapkan dengan pemanas LP - Steam dan dengan bantuan purge gas
dari unit 200. Gas yang telah teruapkan dari 010-F23 kemudian dipakai
sebagai fuel pada auxiliary boiler (Unit 1400) dan jika berlebih maka
akan dibuang di flare. NG yang telah dipisahkan dari 010-F20 dengan
tekanan sekitar 30,14 bar kemudian dikompresi menjadi 42,22 bar oleh
NG Compressor (010-C20) yang digerakan oleh turbin 010-T20. Secara
Umum Unit 100 dibagi menjadi empat macam proses.
Separator010-F20
Battery Limit
K.O.Drum010-F22
Separator010-F23
Unit 1400Auxiliary boiler
4
Gambar 2.2 Diagram Blok Unit 100
1. Desulfurisasi
Proses ini berfungsi untuk menghilangkan kandungan sulfur
yang terdapat dalam feed gas, baik sulfur organik maupun anorganik,
karena sulfur dapat meracuni katalis Ni yang ada dalam Steam
Reformer. Peralatan yang berkaitan dengan proses ini ada dua vessel
yaitu CoMo vessel (010-D03) dan sulphur catchpot (010-D01). Untuk
memenuhi temperatur yang dipersyaratkan di 010-D03 dan 010-D01,
aliran Natural Gas (NG) dipanaskan di steam NG preheater (010-
E07A) yang dipanaskan dengan LP steam dan dibantu dengan NG
preheater (010-E07) dengan memanfaatkan panas sisa dari
downstream autothermal reformer. Pertama kali NG masuk kedalam
010-D03 untuk mengubah sulfur organik menjadi sulfur anorganik
dengan katalis CoMo. Untuk mengaktifkan katalis CoMo dibutuhkan
injeksi H2 yang berasal dari purge gas dari unit 200 melalui 010-
FV026 di upstream 010-E07A. Setelah itu, NG masuk kedalam
Syngas
Desulfurizer010-D03 &
010-D01
Pre-Reformer010-D02
SteamReformer010-B01
AutothermalReformer
010-R01
5
010-D01 untuk menjerat sulfur anorganik. Pada vessel ini terdapat dua
lapisan bed katalis yaitu katalis ZnO pada bed atas yang berfungsi
menjerat sulfur anorganik, dan Sulphur polisher (CuO) yang berfungsi
untuk menjerat sisa-sisa sulfur pada bed bawah. Reaksi dari
desulfurisasi ini adalah :
1. Reaksi di CoMo Vessel:
RSH + H2↔RH +H2 S
RS R'+ 2 H2 ↔RH + R' H +H2 S
RSSR '+3 H2 ↔RH+R H '+2 H2 S
COS+ H2↔CO+H2S
2. Reaksi di Sulfur Catchpot:
ZnO+H2S ↔ZnS+ H2O
CuO+ H2S ↔CuS+ H2O
Reaksi dapat berlangsung pada tekanan 42 - 43 bar dan
temperatur operasi sebesar 350 - 400°C. Gas yang keluar dari unit
desulfurisasi diharapkan hanya mengandung sulfur kurang dari 50 ppb.
Gas tersebut kemudian dialirkan sebanyak 87 % ke unit pre-
reformer dan 13% ke autothermal reformer. Pembagian aliran gas
alam bertujuan :
a. Untuk memenuhi stoichiometric number yang dibutuhkan untuk
reaksi sintesis methanol yaitu sebesar 2,02 – 2,05.
6
b. Untuk pemanfaatan energi pada reaktor autothermal reformer
(010-R01).2. Pre-reforming
87% gas yang keluar dari desulfurisasi dicampur dengan steam
proses dari MP steam turbine syn gas (020-T01) dan MP process
steam separator (010-F07) pada mixer (010-P01). Campuran tersebut
kemudian dipanaskan di dalam feed superheated II (010-E03) hingga
mencapai suhu 471°C sebelum masuk ke pre-reformer (010-D02).Pre-reformer berupa reaktor fixed bed yang berisi katalis
dengan kadar nikel tinggi 32 – 40 %wt. Lapisan ceramic ball
diletakkan pada bagian atas katalis untuk melindungi terhadap tetesan
air yang terikut steam dan menghindari katalis berserakan. Tekanan
operasi pada pre-reformer adalah 36 barg dan temperatur operasinya
adalah 471°C. Umpan campuran steam dan gas alam masuk dari atas
reaktor dan akan direformasi dengan katalis menjadi gas yang
mengandung CH4, H2, CO2,sedikit CO dan steam proses yang tidak
terkonversi. Pre-reformed gas meninggalkan pre-reformer pada
temperatur 444°C dan tekanan 35,27 bar. Panas reaksi tergantung pada komposisi feed gas dan bernilai
negatif sehingga temperatur outlet di bawah temperatur inlet. Reaksi
yang terjadi adalah sebagai berikut :
1. Reaksi Utama:Cn H2n+2 + nH2 O ↔ nCO + (2n+1 ) H2 ∆H = -
2. Reaksi pembentukan methana:
7
CO + 3H2 ↔ C H4 + H2 O ∆H = +CO2 + 4 H2 ↔ CH4 + 2 H2 O ∆H = +
3. Reaksi Water-Gas:CO + H2 � ↔ CO2 + H2 ∆H = +
Dengan adanya pre-reformer dapat menurunkan rasio
steam/carbon sehingga dapat menghemat penggunaan steam yang
berarti dapat menghemat biaya produksi.
3. Steam Reforming
Pre-reformed gas yang keluar dari pre-reformer dicampur
dengan purge gas (FV-010) dari unit 200 dan dipanaskan kembali di
010-E01 hingga 554oC sebelum masuk ke steam reformer (010-B01). Steam reformer berbentuk furnace box berbentuk empat persegi
panjang, dilengkapi dengan top fire, steel frame, steel casing plate
dengan sebuah fiber lining pada ceiling (langit-langit) & side wall, dan
sebuah refractory lining di bottom. Tube sebanyak 240 yang berisi
katalis disusun dalam 6 baris paralel di dalam tungku. Umpan masuk
pada tekanan 33,42 bar dan temperatur 554°C sedangkan gas keluar
dari steam reformer dengan tekanan 29,7 bar dan temperatur 778°C.Umpan didistribusikan melalui header pada bagian atas steam
reformer menuju parallel manifold kemudian ke sistem inlet pigtail
menuju ke tube reformer yang disusun paralel. Masing-masing
merupakan high alloy tube yang mempunyai fire length 12 m dan diisi
dengan katalis nikel. Reaksi yang terjadi dalam steam reformer sebagai
berikut :
8
CH4 + H2 O ↔ CO + 3 H2 ∆H = -
Komposisi gas yang keluar selanjutnya ditentukan oleh reaksi
kesetimbangan peruraian CO yang sangat eksotermis :
CO + H2 O ↔ CO2 + H2 ∆H = +
Kedua reaksi di atas terjadi secara bersamaan dalam waktu
yang sama dan reaksi secara keseluruhan bersifat endotermis. Dalam
steam reformer ini, gas alam dikonversikan menjadi reformed gas yang
mengandung H2, CO, CO2, N2, dan CH4 yang tidak terkonversi serta
steam yang tidak terdekomposisi.Panas yang dibutuhkan untuk reaksi diperoleh dari luar tube
melalui pembakaran gas dengan pengapian dari bagian atas. Saat
pabrik normal operasi, campuran gas alam, purge gas dari unit 200,
offgas dari unit distilasi digunakan sebagai bahan bakar sedangkan
selama start-up atau kondisi upset hanya gas alam yang digunakan
sebagai bahan bakar.Udara pembakaran disuplai dari combustion air blower
(010-C02) yang kemudian dipanaskan di combustion air preheater
(010-E05) dan didistribusikan ke burner. Sisa panas yang terkandung
dalam flue gas digunakan untuk memanaskan berbagai macam aliran
sebelum dibuang ke udara melalui stack. Pemanfaatan panas dari flue
gas ini dilaksanakan dalam flue gas duct dan dinamakan sistem flue
gas waste heat recovery.
9
Furnace dilengkapi dengan auxiallary firing yang diarahkan ke
saluran flue gas untuk keperluan kesetimbangan panas agar mencukupi
kebutuhan dibagian flue gas waste heat recovery. Flue gas
meninggalkan bagian bawah steam reformer pada temperatur sekitar
1.030oC melalui transit duct yang dihubungkan dengan flue gas duct
utama.Flue Gas Waste Heat Recovery Merupakan sistem pemanfaatan
panas flue gas yang meninggalkan steam reformer dengan bantuan
auxiliary burner (010-B03). Gas buang (flue gas) yang melewati duct
dialirkan ke bagian horizontal flue gas heat recovery. Beberapa
kumpulan tube disusun secara seri untuk memanfaatkan panas sensibel
fuel gas yang digunakan untuk memanaskan umpan pre-reformer di
feed superheater I (010-E01), HP steam superheater (010-E02 I & II),
feed superheater II (010-E03), MP steam superheater (010-E04), dan
combustion airpreheater (010-E05). Gas buang dialirkan melewati
bagian heat recovery oleh flue gas fan (010-C01) yang mengirim gas
buang ke flue gas stack (010-S01).
4. Autothermal Reforming
Sekitar 13% gas yang keluar dari desulfurisasi ditambahkan ke
aliran reformed gas yang keluar dari steam reformer. Penambahan
umpan oksigen yang disuplai dari Air Separation Unit
(Unit 1300) dengan tekanan sebesar 30,2 bar yang dikontrol oleh
10
010-FC019 kemudian dipanaskan didalam oxygen preheater 010-E11
oleh MP steam (from unit 200) kemudian dicampur steam proses.
Campuran oksigen dan steam dimasukkan setelah steam, reformed gas
dan NG masuk bagian atas 010-R01 untuk mendapatkan gas sintesis
dengan rasio stoikiometrik (Stoichiometric Number) yang optimum
untuk make up gas pada methanol sintesis.
Fungsi autothermal reformer adalah untuk menuntaskan
reformasi sisa methana yang belum terkonversi. Tekanan umpan
masuk autothermal reformer sebesar 29,6 bar dan temperaturnya
sebesar 778oC. Reaksi kimia yang terjadi meliputi :
1. Pembakaran methana :
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O ∆H = +
2. Oksidasi parsial methana :
CH4 + O2 → CO + H2 + H2 O ∆H = +
3. Pemecahan methana :
CH 4 + H2 O ↔ CO + 3H2 ∆H = -
4. Reaksi water - gas shift :
CO + H2 O ↔ CO2 + H2 ∆H = +
Dua reaksi pertama terjadi di non-catalytic precombustion zone
yang terletak di bagian reaktor sebelah atas catalytic zone. Sedangkan
reaksi katalitik utama terjadi di catalytic zone. Komposisi gas keluaran
11
ditentukan oleh kesetimbangan reaksi water-gas shift yang eksotermis.
Temperatur outlet reaktor dipilih untuk menyediakan kualitas gas
sintesis yang diinginkan dan dikendalikan dengan injeksi oksigen yang
dibutuhkan untuk menjaga kesetimbangan panas antara reaksi
endotermis dan eksotermis.
Gas produk yang keluar reaktor berupa syngas yang
mengandung H2, CO, CO2, H2O dan inert. Untuk mencapai keadaan
optimum, gas keluaran dari reaktor harus memiliki nilai Stoichiometric
Number (SN) = 2,02 - 2,05. Besarnya nilai SN ditentukan dari
persamaan berikut :
SN=H2 (%)−CO2 (%)
CO (% )+C O2 (%)
Gas yang keluar dari autothermal reformer memiliki
temperatur sekitar 968oC, panas tersebut kemudian digunakan untuk :
a. Waste Heat Boiler (010-E06) untuk membangkitkan HP steam.b. NG Preheater (010-E07) untuk memanaskan NG sebelum masuk
CoMo vessel.c. MP process water boiler (010-E08) untuk membentuk MP steam
untuk kebutuhan proses.d. HP BFW preheater (010-E09) Sebagai pemanas HP BFW dari
unit 150.e. Memanaskan reboiler pada pre-run column (030-E01 II) dan
pressure column (030-E04 II)
12
Gas produk kemudian didinginkan dengan sea cooling
water di dalam cooler (010-E10) kemudian dimasukkan kedalam
separator (010-F03) untuk dipisahkan antara gas dengan liquid yang
terkandung di dalamnya. Liquid tersebut terkondensasi dan dipisahkan
menjadi process condensate yang kemudian dialirkan menuju striper
(015-D01) pada unit 150 untuk selanjutnya dikirim ke unit 500 (Water
Treatment). 2.2.2 Steam System and Boiling Feet Water (Unit 150)
Fungsi dari unit 150 adalah untuk mendistribusikan steam yang
digunakan sebagai kebutuhan proses, menyediakan Boiler Feed Water
(BFW) dan mengolah proses kondensat sebelum dikirim ke unit 500. Untuk umpan BFW berupa demin water (unit 500) dan LP steam
condensatelalu masuk ke deaerator (015-F01) untuk dihilangkan dari
gas terlarut yang masih terkandung di dalamnya dengan cara
menambahkan LP steam yang dialirkan dari bawah agar temperaturnya
naik sehingga kelarutannya menurun. Setelah keluar dari deaerator
(015-F01) kemudian air tersebut diinjeksikan amine dan oksigen
scavenger sebelum melewati pompa (bagian suction pump). Fungsi dari
amine adalah untuk meninggikan pH karena oksigen scavengerakan
bereaksi secara baik pada pH tinggi. Sedangkan setelah melewati pompa
(bagian discharge pump) untuk menjaga pH agar tetap tinggi sebelum
masuk boiler maka digunakan senyawa phosfat. Kemudian BFW ini
dikirim menuju beberapa steam drum yaitu HP BFW (to 010-F01 &
13
010-F02), MP BFW (to 020-F01), dan HP BFW (to unit 1400). Di steam
drum ini, air kemudian dipisahkan dari zat-zat pengotor seperti silika,
natrium, dan lainnya yang akan mengendap dengan mengalirkan air ini
menuju blow down drum (015-F02).
Air yang telah bersih ini kemudian dipanaskan untuk
mendapatkan steam yang diinginkan. Untuk memenuhi semua kebutuhan
proses dan utilitas, terdapat beberapa jenis steam seperti pada Tabel 2.1
Tabel 2.1 Jenis – Jenis Steam
Jenis SteamTekanan
(barg)Produksi Konsumsi
High Pressure Steam(HP Steam)
105 WHB (010-F01)
Auxiliary Boiler
Turbine Syn Gas
Compressor(020-C01/C02)
Turbine Air Compressor (130-C01),
Let-Down to 45 & 36 bar (015-PV004/PV006)
Medium Pressure Steam(MP Steam)
36 Methanol Reactor
Let-Down HP System (150-Q02)
Turbine NG compressor (010-T20)
Turbine BFW Pump (Unit 100 & Aux Boiler)
Turbine O2 Compressor (130-T02)
Turbine Combustion Air Blower(140-T01)
Turbin Generator (070-T01)
45 Turbine Syn Gas Compressor (020-T01)
MP Steam Drum (010-F02)
Let-Down HP System (150-Q01)
Autothermal Reformer (010-R01)
Steam proses steam reformer
Low Pressure Steam 5,5 Turbine NG Reboiler(030-E01 I/030-E04 I)
14
(LP Steam) Compressor (010-T20)
Turbine BFW-Pump (015-T01)
Turbine BFW-Pump Aux.Boiler (015-T05)
Turbine O2 Comp.
(130-T02) Turbine Comb. Air
Fan (140-T01) Let-Down MP
System (150-PV007)
Deaerator BFW (Unit 150)
Turbine Generator (070-T01)
Desalination (Unit 550)
ASU (130-E01)
010-E07A
015-D01
050-D02 A/B
Unit ini juga berfungsi untuk melakukan proses kondensasi
reformed gas yang keluar dari autothermal reformer. Gas keluaran
tersebut akan mulai terkondensasi pada reboiler dari menara distilasi
kedua (030-E04 II). Air yang terkandung di dalam reformed gas akan
mulai terkondensasi dan air ini kemudian dimanfaatkan untuk
pembuatan steam kembali. Agar air tersebut dapat dibentuk menjadi
steam maka air harus dalam keadaan bersih. Air ini dilakukan pemisahan
dari senyawa pengotor seperti gas CH4, H2,CO dan NH3 melalui stripper
(015-D01). Air yang telah bersih dari NH3 ini kemudian dibawa menuju
unit 500 untuk diolah lebih lanjut untuk menghasilkan air demin.
2.2.3 Methanol Synthesis (Unit 200)
Unit Methanol Synthesis (Unit 200) merupakan unit yang
mengkonversi gas sintesis mejadi raw methanol. Gambaran proses dari
unit 200 dapat dilihat pada Gambar 2.3
15
Gambar 2.3 Diagram Blok Unit 200
Syngas (make up gas) yang berasal dari unit reforming setelah
dipisahkan kondensatnya di 010-F03 lalu dinaikkan tekanannya dari 26
bar menjadi 83,7 bar dengan kompresor 020-C01. Recycle gas dari
020-F02 juga dinaikkan tekanannya dari 80,1 bar menjadi 83,6 bar
dengan kompresor 020-C02. Kompresor ini digerakkan oleh turbin
020-T01. Turbin ini mempunyai sistem ekstraksi-kondensasi yang berarti
sebagian HP steam yang digunakan sebagai penggerak turbin ada yang
diturunkan tekanannya menjadi MP steam process 45 bar dan sebagian
lagi berubah menjadi kondensat.
Unit 300Separator020-F02
Reactor020-R01 A/B
Interchanger020-E01
Recycle gas compressor020-C02
Make up gas compressor020-C01
recyclegas Raw Methanol
GasSintesis
16
Syngas (Make up gas) kemudian dicampur dengan recycle gas di
dalam interchanger pada bagian shellside. Kedua aliran masuk shell
pada lokasi yang berbeda. Interchanger (020-E01) berfungsi untuk
memanaskan gas yang akan masuk ke dalam reaktor dengan
memanfaatkan panas sensibel dari outlet reaktor. Gas yang akan masuk
ke dalam reaktor dipanaskan hingga mencapai temperatur inlet reaktor
methanol (020-R01 A/B) sebesar 216,5°C.
Reaksi sintesis methanol berlangsung pada tekanan sekitar 80 bar
dan temperatur reaksi sebesar 250°C. Katalis yang digunakan adalah Cu
dan Zn. Terdapat dua buah reaktor sintesis yang bekerja secara paralel.
Masing – masing reaktor dilengkapi dengan start-up ejector (020-J01
A/B). Tipe reaktor adalah vertical shell and tube HE dengan straight
tube sheet dan fixed tube sheet. Reaksi utama yang terjadi adalah sebagai
berikut :
CO + 2H2 ↔ C H3 OH ∆H = +
CO2 + 3H2 ↔ CH3 OH + H2 O ∆H = +
Kedua reaksi di atas adalah reaksi eksotermis sehingga
menghasilkan panas. Panas tersebut harus cepat dipindahkan untuk
melindungi katalis dan mencegah reaksi samping yang tidak diinginkan.
Penghilangan panas tersebut dilakukan dengan cara mensirkulasikan MP
BFW. MP BFW dari unit 150 kemudian masuk kedalam steam drum
17
(020-F01). Dari steam drum kemudian MP BFW dialirkan melalui
bagian bawah reaktor dan masuk pada bagian shell dari reaktor. Semua
tube katalis terendam dalam BFW sehingga temperatur gas keluaran
reaktor diturunkan ke temperatur boiling water untuk mencegah
overheating katalis. Sistem ini memberikan kontrol suhu di reaktor dan
memanfaatkan panas reaksi untuk membangkitkan MP steam. Steam
yang dihasilkan melewati steam drum (020-F01) dan kemudian
dipanaskan di dalam MP steam superheater (010-E04) pada sistem flue
gas waste heat recovery di unit 100.
Gas yang keluar dari reaktor synthesis (020-R01 A/B) memiliki
temperatur 252oC kemudian dimanfaatkan untuk memanaskan make up
gas dan recycle gas di dalam interchanger (020-E01). Selanjutnya
campuran tersebut didinginkan di dalam BFW preheater (020-E03) dan
final cooler (020-E02). Produk keluaran dari final cooler dengan
temperatur 39,1oC kemudian masuk kedalam methanol separator
(020-F02) untuk dipisahkan antara recycle gas, purge gas dan raw
methanol. Fraksi gas yang keluar akan terbagi menjadi beberapa aliran.
Sebagian besar gas akan dialirkan ke recycle gas compressor dan sisanya
digunakan menjadi purge gas. Purge gas digunakan untuk injeksidi unit
100 (010-F23, 010-E07A dan outlet 010-D02), sebagai fuel di 010-B01
dan sebagian lagi dibakar di flare. Fasa cairan yang keluar dari separator
18
akan diproses sebagai raw methanol di unit Distilasi (unit 300) untuk
menghasilkan methanol murni.
2.2.4 Methanol Distillation (Unit 300)
Raw methanol dari unit 200 masih mengandung impuritis seperti
TMA, higher alcohol, dimethyl ether, methyl formiate, keton, air, gas
terlarut dan berbagai hasil samping lainnya. Karena produk yang akan
dijual adalah methanol grade AA yang mempunyai kemurnian lebih dari
99, 85% maka produk dari unit 200 harus dimurnikan di unit 300. Proses
pemisahan pada unit ini bergantung pada relative volatility dari
komponen umpan. Komponen yang lebih volatil (low boilers) cenderung
untuk membentuk fase uap sedangkan komponen yang kurang volatil
(high boilers) akan cenderung membentuk fase liquid. Hasilnya uap akan
ke atas saling berkontak dengan liquid di setiap tray sehingga uap akan
lebih kaya pekat dengan low boiler dan liquid akan lebih kaya dengan
high boiler. Liquid yang mencapai dasar kolom akan diuapkan sebagian
di reboiler untuk menyediakan uap yang akan kembali naik ke puncak
kolom. Sedangkan sebagian lainnya akan diambil sebagai produk. Uap
yang mencapai puncak kolom akan dikondensasi total dan didinginkan
menjadi liquid oleh overhead condenser. Semua liquid ini akan
19
dikembalikan ke kolom sebagai reflux untuk menyediakan over flow
liquid. Gambaran proses dari unit 300 dapat dilihat pada Gambar 2.4
Gambar 2.4 Diagram Blok Unit 300
1. Prerun Column
Aliran raw methanol dimasukkan kedalam expansion
vessel (030-F01) yang bertujuan untuk menghilangkan dissolved
gas pada raw methanol seperti CO, CO2, H2, CH4, N2. Expansion
gas kemudian dialirkan menuju unit 100 sebagai fuel di (010-B01)
dan raw methanol dialirkan menuju prerun column (030-D01).
Dalam kolom distilasi ini impuritis volatil seperti dimethyl eter,
expansionvessel (030-
F01)
PrerunColumn
030-D01
Raw Methanol
PressureColumn030-D02
Methanol
PrerunColumn
030-D01
ProsesWater
20
methyl formiat dan gas inert yang mempunyai titik didih dibawah
methanol dipisahkan dari campuran. Kolom ini bekerja pada
tekanan 1,38 bar dengan temperatur bottom sebesar 92,5oC dan
top sebesar 82,5oC. Overhead product kemudian didinginkan di
condenser (030-E02) dengan memanfaatkan sea cooling water
sebagai pendingin. Outlet dari condenser terpisah menjadi dua
fase yaitu gas dan liquid. Fase liquid masuk kedalam prerun
column reflux vessel (030-F02) dan fase gas didinginkan lebih
lanjut di (030-E03) dengan pendingin yang sama. Fase liquid yang
terbentuk dialirkan kembali menuju (030-F02) dan fase gas
dipanaskan lagi di (030-E07) dengan pemanas LP steam. Jumlah
upstream (030-F07) adalah sebagai kontrol tekanan dari overhead
product. Selanjutnya, gas yang terbentuk akan digunakan sebagai
fuel di (010-B03) dan apabila terjadi kelebihan tekanan akan
dibakar di flare. Campuran pada (030-F02) dikembalikan ke
dalam 030-D01 dengan pompa 030-G02A/S sebagai reflux untuk
mengambil methanol yang tersisa didalamnya. Produk bawah
yang terbentuk dialirkan menuju ke pressure column (030-D02).
Produk bawah yang berupa liquid dipanasi sebagian dalam
reboiler (030-E01II) yang memanfaatkan reformed gas sebagai
pemanas. Sejumlah caustic soda yang telah dilarutkan dengan
process water ditambahkan dalam kolom ini yang bertujuan untuk
21
mencegah korosi di bagian bawah kolom karena suasana asam
didalamnya. Selain itu juga untuk menghilangkan TMA (Tri
Methyl Amine) yang terdapat dalam raw methanol.
2. Pressure Column
Kolom ini berfungsi untuk memisahkan methanol dari air
dan komponen lain yang lebih berat daripada methanol. Aliran
produk bawah masuk kedalam pressure column yang mempunyai
tekanan 7,26 bar dan temperatur 129oC pada bagian atas,
sedangkan pada bagian bawah sebesar 133°C. Di dalamnya terjadi
proses pemisahan methanol dengan pengotornya. Hasil atas
berupa methanol sedangkan komponen lain dan sebagian
komponen methanol yang belum teruapkan berbentuk liquid
sebagai hasil bawah. Hasil yang diinginkan adalah produk atas
yang berupa uap methanol. Panas dari aliran ini dimanfaatkan
sebagai pemanas dalam reboiler atmospheric column 030-
E08A/B. Aliran yang telah didinginkan di simpan sementara
dalam pure methanol reflux vessel (030-F03). Sebagian dari
methanol dimasukkan kembali ke dalam pressure column sebagai
refluks dan sebagian lagi didinginkan di 030-E09 hingga
temperatur mencapai 44oC langsung dialirkan menuju TMA
22
catchpot (030-F07) karena konsentrasi TMA pada produk dari
(030-D02) masih mengandung cukup tinggi. Setelah itu
downstream dari (030-F07) akan dialirkan langsung ke tangki
penyimpanan (040-K02A/B) bersama dengan produk methanol
dari (030-F05). Sebagian dari produk bawah kemudian dialirkan
lagi menuju atmospheric column (030-D03) untuk dimurnikan
lagi.
3. Atmospheric Column
Bottom product dari 030-D02 dialirkan menuju
atmospheric column (030-D03) untuk pemisahan methanol yang
masih ada dengan air dan komponen high boiling yang lain. Uap
methanol keluar dari (030-D03) sebagai produk atas lalu
dikondensasikan dengan menggunakan condenser (030-E05A/B)
dan kemudian didinginkan di final cooler (030-E06) untuk
menyempurnakan kondensasi. Methanol kemudian ditampung
sementara di (030-F05), sebagian dari methanol ada yang dipompa
oleh (030-G05A/S) masuk ke dalam (030-D03) kembali sebagai
reflux dan sebagian lagi langsung dialirkan bersama produk
methanol keluaran (030-E09) ke dalam (040-K02A/B). Jumlah
produk yang dialirkan menuju (040-K02A/B) adalah sebagai
kontrol level pada (030-F05). Produk bawah dari (030-D03)
berupa process water (1-3% methanol) dialirkan ke unit 100.
23
2.3. Utilitas
Utilitas merupakan unit penyedia bahan penunjang proses operasi
pabrik. Utilitas di PT. KMI ditangani oleh unit Utilitas dibawah Departemen
Produksi, meliputi unit-unit sebagai berikut:
1. Unit Pengolahan Air2. Unit Penyedia Tenaga Listrik3. Unit Penyedia Udara4. Unit Penyimpanan Produk 2.3.1. Unit Pengolahan Air (Water Treatment)
Unit water treatment bertugas menyediakan keperluan air untuk
keperluan teknis dan non teknis, misalnya air pendingin, air boiler dan
pemadam kebakaran. Sumber air baku diambil dari laut dengan alasan
lokasi dan ketersediaan bahan.
1. Sea water Intake and Cooling System (Unit 650)
Unit ini berfungsi untuk menyiapkan air laut pendingin. Sea water
intake berada di kedalaman 6 meter di bawah permukaan air laut.
Dari sea water intake, air laut disaring dengan trash rack untuk
menyingkirkan pengotor berukuran besar. Setelah disaring, air laut
ditampung dalam basin. Pengotor yang berukuran kecil disaring
24
dengan menggunakan rotary screen yang mampu menyaring
partikel berukuran 2 mm mesh.
Air laut yang mengalir diinjeksikan sodium hypochlorite (NaOCl)
bertujuan mematikan aktivitas organisme penyebab fouling. Injeksi
ini terdiri dari dua jenis yaitu shock dozing dan continuous dozing.
Continuous dozing dilakukan dengan volume sodium hypochlorite
sedikit dan dalam waktu yang lama. Shock dozing dilakukan dengan
volume sodium hypochlorite besar dan dalam waktu singkat
bertujuan mencegah kekebalan organisme terhadap injeksi klorin.
Terdapat empat sea water pump yang selama kondisi normal
operasi, tiga sea water pump akan beroperasi sedangkan satu
sebagai cadangan dan digunakan ketika salah satu pompa
bermasalah dan digunakan juga pada saat start up pabrik. Dari
discharge header, sea water dialirkan ke seluruh pabrik, yaitu ke
heat exchanger dan user lainnya.
2. Desalinasi air laut (Unit 550)
Umpan dari unit ini adalah air laut dari unit 650 (Sea Cooling Water
System). Unit ini bertujuan memproduksi air desalinasi (air tawar).
Umpan ini diinjeksi dengan chemical anti scale untuk menghindari
scaling di dalam evaporator dan diumpankan ke heat rejection
condenser sebagai pendingin sekaligus pembawa panas ke
evaporator. Heat rejection condenser ini terdiri dari empat efek ,
25
beroperasi pada kondisi vakum dan menggunakan LP steam sebagai
pemanasnya. Air laut mengalir ke bagian atas masing – masing efek
dan disemprotkan ke bagian luar tube tiap efek. Proses yang terjadi
pada unit 550 digambarkan pada gambar 2.5.
Gambar 2.5 Proses Heat Rejection Condenser pada Unit 550
Steam pemanas dari steam ejector dialirkan ke dalam efek pertama
dan terkondensasi sebagai kondensat serta melepaskan panas laten
menyebabkan air laut di luar tube menguap dan menyisakan brine
yaitu sisa air laut tidak menguap. Uap air dari efek pertama
dialirkan ke dalam efek kedua yang bertekanan lebih rendah. Uap
ini akan terkondensasi dan panasnya diterima air laut menyebabkan
air laut tersebut menguap. Peristiwa penguapan dan kondensasi ini
berulang hingga pada efek keempat. Kondensat dari masing –
masing efek merupakan desalinated water yang kemudian dialirkan
menuju unit 500.
26
Pada tiap efek juga dihasilkan brine di mana brine pada efek
keempat akan di-flash di bagian separator condenser (055-E03) dan
uap yang dihasilkan dikondensasikan di bagian luar tube untuk
diproses lebih lanjut. Brine dari efek lain dikembalikan ke laut.
3. Water Treatment (Unit 500)
Unit 500 berfungsi menghasilkan demin water memenuhi
kebutuhan produksi steam. Pada kondisi normal, umpan unit ini
terdiri dari process condensate, turbin condensate, dan desalinated
water. Ketiga umpan tersebut mendapatkan perlakuan yang berbeda
– beda sebelum dicampurkan di dalam pretreated water tank.
Process condensate dikirim ke cricket filter (050-F01 A/B) untuk
menghilangkan kotoran-kotoran yang berupa padatan. Dari cricket
filter, process condensate dibawa menuju cation exchanger (050-
F02 A/B) untuk menghilangkan ion – ion positif. Cation exchanger
ini terdiri dari dua buah kolom yang digunakan secara bergantian.
Pada saat salah satu kolom beroperasi, kolom yang lain dilakukan
proses regenerasi. Regenerasi untuk resin penukar ion ini digunakan
H2SO4. Setelah diolah di cation exchanger, process condensate
dipisahkan dari CO2 terlarut di degasser (050-D01).
Turbin condensate juga perlu diolah dengan dilewatkan filter yaitu
cartridge filter (050-F03 A/B). Pada akhirnya, turbine condensate
dicampur dengan process condensate dari degasser dan desalinated
27
water dari unit 500 di dalam pretreated water tank (050-K01).
Selanjutnya, campuran ini dibawa menuju demineralized water tank
(050-K02) melalui mixed bed filter (050-F04 A/B) untuk mencapai
deionisasi penuh. Mixed bed filter terdiri dari campuran resin kation
dan resin anion. Untuk meregenerasi resin – resin tersebut,
digunakan bahan kimia yaitu caustic soda (NaOH) dan asam sulfat
(H2SO4). Larutan sisa regenerasi dari cation exchanger dan mixed
bed filter dikumpulkan di dalam basin netralisasi. Proses dari unit
500 digambarkan pada gambar 2.6.
Gambar 2.6. Diagram Blok Unit 500
4. Sweet Cooling Water System (Unit 600)
Sweet cooling water digunakan untuk pendinginan oli – oli unit
kompresor dan turbin, pendinginan langsung dalam unit Air
Separation Unit, dan pendingin sampel. Sirkulasi air di unit ini
merupakan sistem sirkulasi semi tertutup dengan make up berupa
air demin yang berasal dari demineralized water tank.
Demineralized water tankMixed bed filter
Desalinated waterTurbin condensate
Cartridge filter Pretreated water tank
DegasserCation exchangerCricket filter
Process condensate
28
Sweet cooling water didinginkan oleh air laut dengan menggunakan
Plate Heat Exchanger (065-E01). Elevated buffer tank (065-F05)
digunakan untuk menstabilkan tekanan sweet cooling system dan
mengganti make-up volume yang hilang karena temperatur
berubah-ubah di dalam sistem dengan venting ke atmosfer. Air yang
hilang ini diganti dengan penambahan air demin dari unit 500 ke
dalam buffer vessel (065-F05). Sebelum air demin dipompakan
sebagai make-up, zat anti korosi (Sodium Molybdate) dan biocides
(2-Chloro-2-methyl-4-isothiazolin-3-one dan 2-methyl-4-
isothiazolin-3-one) ditambahkan ke dalamnya.
5. Unit Sistem Pemadam Kebakaran (1200)
Unit 1200 adalah milik bagian HSE PT KMI yang dioperasikan
oleh bagian utility. Unit ini digunakan sebagai fasilitas keamanan
apabila terjadi kebakaran di area pabrik. Unit 1200 ini mempunyai
fasilitas yang berupa:
1. Tangki, yang berkapasitas 1200 m3, berisi pretreated water yang
bersumber dari unit 500.2. Sistem perpipaan mengatur distribusi air pemadam diseluruh
area pabrik terutama di area yang mempunyai resiko kebakaran
tinggi seperti di unit 400 dan unit 1100.3. Rumah pompa mendistribusikan air dari tangki menuju area-
area terkait melalui sistem perpipaan.
29
2.3.2. Unit Penyedia Tenaga Listrik (Power Plant)1. Main Power Generator
Pada kondisi normal operasi, tenaga listrik pabrik methanol
diperoleh dari generator syncron tiga phase (070-X01) yang
dilengkapi dengan brushless static excitation dan damper winding
untuk beban tidak setimbang (unbalance). Di dalamnya terdapat
diantaranya adalah pelumas bearing, pendingin generator,
monitoring temperatur winding oil, air dan udara. Generator
digerakkan oleh steam turbin (070-T01). Tenaga sebesar 5,4 MW
dibangitkan oleh MP steam dengan LP steam sebagai make up.
Power generator ini dirancang dengan kapasitas maksimum 7,0
MW/6,6 kV dan 50 Hz.
2. Emergency Power Generator (Unit 750)
Unit ini berfungsi menyuplai listrik sementara jika terjadi power
failure atau pada saat start up. Jika suplai listrik normal dari unit
700 trip maka load sheding akan bekerja mengurangi power dan
kedua emergency power generator akan start secara otomatis untuk
mengamankan suplai listrik pabrik. Unit ini terdiri dari 2 set
generator identik dirancang untuk start secara otomatis dengan
kapasitas beban penuh setelah sekitar 10-15 detik setelah suplai
power utama gagal.
30
Setiap hari senin selama satu jam diadakan running test untuk unit
750, hal ini bertujuan menjaga performa agar siap jika terjadi trip
pada unit 700. Bahan bakar generator adalah solar ditampung dalam
sebuah tangki berkapasitas 26.500 liter dan akan di isi ulang apabila
solar tersisa 5000 liter. Kapasitas maksimum tiap generator 1,5
MW/6,6 kV dan 50 Hz.
2.3.3. Unit Penyedia Udara 1. Air Separation Unit (Unit 1300)
Air Separation Unit (ASU) berfungsi memproduksi oksigen dengan
kemurnian tinggi untuk proses reforming di unit 100 dan udara
instrumentasi. Unit ASU didesain dengan kapasitas produksi
sebagai berikut :
a. Gas Oksigen = 23400 Nm3/jamb. Gas nitrogen = 4500 Nm3/jamc. Nitrogen cair = 244 Nm3/jamd. Instrument air dan plant air = 1210 Nm3/jam
Udara atmosfer yang masuk ditekan hingga 5,8 barg dengan
menggunakan air compressor (130-C01) dengan steam turbine
(130-T01) sebagai penggerak. air compressor adalah tipe
kondensing dengan menggunakan HP steam. Udara outlet dari
tahap terakhir kompresor didinginkan dan dicuci pada air washing
tower (130-D01) dengan menggunakan sweet cooling water.
Menara ini terdiri dari dua bagian pendinginan dimana bagian
bawahnya menggunakan air yang datang dari air sirkulasi dengan
31
temperatur sekitar 35°C sedangkan bagian atasnya menggunakan air
dari tower nitrogen (130-D02) yang didinginkan dengan waste
nitrogen dari line heat exchanger pada cold box. Air washing tower
dilengkapi dengan demister pada bagian atas untuk menghilangkan
kandungan airnya. Keluaran dari air washing tower ini dialirkan
menuju dryer terdiri dari 2 vessel yang dilengkapi dengan alumina
dan molecular sieve untuk pembersihan H2O, CO2 serta
hidrokarbon. Satu dari 2 vessel tersebut akan beroperasi bergantian
selama proses regenerasi dengan waste nitrogen dari cold box.
Keluaran dari vessel tersebut akan terbagi menjadi dua aliran,
sebagian udara masuk ke turbin ekspander dan sebagian lainnya
dialirkan ke main heat exchanger. Pada aliran yang menuju turbine
expander, awalnya udara dikompresikan terlebih dahulu dengan
kompresor (130-C03) kemudian didinginkan sebanyak dua kali baru
kemudian diekspansikan sehingga temperatur udara menurun secara
drastis.
Setelah mengalami pertukaran panas dalam main heat exchanger
maka aliran utama diperkirakan pada titik embunnya, selanjutnya
akan masuk melalui bagian bawah menara distilasi (130-D03)
dimana pemisahan pertama mulai dilakukan. Aliran gas keatas
diperkaya dengan kadar N2 yang kontak dengan aliran liquid yang
turun. Refluk dihasilkan dari aliran N2 yang terkondensasi pada titik
32
didih O2 didalam main heat exchanger (130-E05) pada bagian atas
menara. Produk yang dihasilkan dari proses distilasi ini adalah
nitrogen cair murni, gas nitrogen murni, dan gas oksigen murni.
Proses dari unit ini digambarkan pada gambar 2.7.
Gambar 2.7. Diagram Blok Unit 1300
Nitrogen cair disimpan di dalam tangki nitrogen dan digunakan
sebagai refrigerant untuk proses cryogenic, sedangkan gas nitrogen
digunakan sebagai penjaga tekanan (safety) pada tangki methanol
dan oksigen langsung digunakan pada autothermal reformer.
2. Instrument and Plant Air System (Unit 800)
Udara Air Compressor
Steam turbine
Air Washing Tower
Alumina dan Molecular sieve vessel
Turbin ekspander
Main Heat exchanger
Kolom distilasi
Oxygen compressor
Autothermal Reformer
N 2
O2
33
Unit ini berfungsi menyediakan suplai udara jika ada instrumen
kekurangan tekanan disebabkan suplai dari air separation unit
turun. Udara diambil dari downstream molekular sieve. Unit ini
terdiri dari satu unit alat bantu supply udara (Auxiliary Air Supply)
untuk start up dan kondisi darurat. Bagian utama dari unit ini terdiri
dari compressor reciprocating dua tingkat digerakkan oleh motor
listrik, pre dan final filter, separator kondensat, sistem pendinginan
ulang dengan pompa sirkulasi, pendingin udara, adsorption dryer,
dan bejana udara bertekanan.
2.3.4. Unit Penyimpanan Produk 1. Tank Farm and Loading System (Unit 1100)
Unit ini terdiri dari 2 methanol storage tank (110-K01 A/B), 3
loading pump (110-G01 A/B/S), 2 loading arm (110-L01 A/B) dan
rangkaian sistem perpipaan serta alat – alat pendukungnya. Tangki
dan pompa ditempatkan di kawasan pabrik dan loading arm
diletakkan di pelabuhan. Methanol storage tank menerima methanol
murni dari unit 400 secara intermiten sehingga untuk itu unit ini
dioperasikan secara tertutup dengan unit 400. Tangki unit 1100
dibangun dengan kapasitas dan luas area yang besar. Untuk
pencegahan apabila terjadi kecelakaan pecahnya tangki 110-K01 A
atau B (masing – masing 38.000 m3), maka sekitar 60% dari produk
yang terbuang dapat dikumpulkan untuk menghindari kasus
34
terburuk. Tangki unit 1100 ditempatkan pada satu tempat bersama
dengan 3 tangki dari unit 400.
Pengisian tangki methanol tergantung dari hasil analisa kemurnian
methanol yang dikirim ke raw methanol tank (040-K01) atau salah
satu dari dua storage methanol tank (110-K01 A/B). Pengisian
menggunakan satu atau dua dari tiga loading methanol pump (110-
G01 A/B/S). Untuk menghindari low suction pump maka loading
pump akan mati secara otomatis pada ketinggian tertentu. Alarm
level high akan menunjukkan ketinggian tangki yang sudah dalam
keadaan maksimum. Pada masing-masing tangki dipasang dengan
emergency shut-off valve (110-UV001) dan (110-UV002) untuk
keselamatan. Valve-valve ini akan diletakkan langsung ke nozzle
outlet dan dijaga tetap terbuka oleh tekanan udara instrument,
apabila tekanan turun, spring valve akan menutup. Silinder valve
dihubungkan ke supply udara instrumen melalui selang pipa plastik
dan apabila terjadi kebakaran, maka selang pipa plastik akan
terbakar sehingga valve-valve tersebut akan menutup secara
otomatis.
2. Jetty dan Marine Arm (Unit 1150)
35
Jetty merupakan tempat pemberhentian kapal pengangkut methanol
selama pemuatan methanol dilakukan. Marine arm (B001)
merupakan suatu peralatan konvensional dengan desain simetrik.
Seluruh arm berkontruksi baja dan sepenuhnya akan mengimbangi
bila kondisi kosong. Bila arm tidak terhubung dengan kapal, arm
diputar dan dikunci pada posisi parkir. Ketika dihubungkan ke
kapal, selector switch harus diputar ke free wheel dan kemudian
arm bebas mengikuti gerakan kapal. Free wheel control valve
merupakan suatu block valve untuk menghubungkan power control
dengan unit hydraulic cylinder ke arm yang beroperasi. Tekanan
relief valve dalam F/C valve akan melindungi loading arm terhadap
bahaya selama operasi.Marine arm didesain untuk pengoperasian
pada kecepatan angin sebagai berikut:
a. posisi parkir : 42 m/sb. operasi : 22 m/sc. posisi kerja : 13 m/s
Apabila kecepatan angin melebihi desain di atas, maka loading arm
harus dihentikan dan hubungan antara arm dengan kapal harus
diputuskan. Marine arm hanya akan diputus ke permukaan flange
kapal secara vertikal di jetty.