Makalah lengkap-dimetil-eter-docx

Makalah Teknik Konversi Energi

Konversi Biomassa Menjadi Gasoline

DISUSUN OLEH :

KELOMPOK 3

1. Achmad Satria Rivaldi MN 0613 4041 1501

2. Tri Sutrisno 0613 4041 1521

3. Yosua Ferian Olga 0613 4041 1524

KELAS : 5.Eg.A

DOSEN PEMBIMBING : Tahdid, S.T,M.T

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYAJURUSAN TEKNIK KIMIA PROGRAM STUDI

TEKNIK ENERGI2015

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat serta karunianya kepada saya sehingga dapat menyelesaikan makalah ini yang berjudul “Konversi Biomassa (Metanol) Menjadi Dimetil Eter”.

Makalah ini berisikan tentang bagaimana proses pembuatan sintesa dimetil eter serta alat alat yang digunakan.

Kami menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik beserta saran dari semua pihak yang bersifat membangun akan kami terima demi kesempurnaan makalah ini.

kami sampaikan terimakasih kepada rekan-rekan yang telah berperan serta dalam menyelesaikan makalah ini dari awal hingga akhir.Kritik dan saran dari teman-teman sekaligus dosen pengajar sangat kami butuhkan karena disini kami masih belajar untuk menjadi lebih baik, semoga makalah yang sudah kami kerjakan dapat diterima oleh para pembaca baik dari teman-teman ataupun dosen pengajar khususnya bagi kami pribadi, sekaligus bermanfaat bagi semuanya.Amin.

Penyusun

ii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR…………………………………………...……………………….. ii

DAFTAR ISI…………………….………………………..……………………………… iii

BAB I : PENDAHULUAN..….………………………………………………………….. 1

1.1 Latar belakang ………………………………………………………..…… 11.2 Rumusan Masalah……..…………………………………………………… 51.3 Tujuan makalah……….................................................................................. 5

BAB II : LANDASAN TEORI……………..…………………………………………… 3

2.1 Metanol ……………………………………………………………………. 62.2 Dimetil eter……………………………………………………………….. 72.3 Kegunaan Dimetil Eter……………………………………………………. 72.4 Analisa Pasar Dimetil Eter……………………………………………….. 82.5 Metode pembuatan Dimetil eter …………………………………………. 102.6 Sifat fisika dan sifat kimia dimetil eter........................................................ 122.7 Proses Produksi Dimetil eter...................................................................... 12

2.7.1 Detail,proses ...................................................................................... 142.8 Peralatan………………………….……………………………………….. 142.9 Prinsip Kerja dari setiap alat……………………………………………... 18

2.9.1 Pompa …………………………………………………………… 182.9.2 Heat Exchanger…………………………………………………. 232.9.3 Reaktor …………………………………………………………… 262.9.4 Kolom Destilasi …………………………………………………. 28

2.10 Simbol Alat dan fungsinya…………………………………………….. 32

BAB III : PENUTUP…………………………………………………………………... 35

3.1 Kesimpulan………………………………………………………………. 35

DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………………………. 36

iii

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pemerintah belakangan ini mengalami masalah serius dalam menetapkan kebijakan tarif BBM. Tanpa pengendalian konsumsi BBM bersubsidi, beban subsidi akan semakin memberatkannya. Menurut perkiraan, subsidi BBM pada akhir tahun 2011 akan melonjak dari target awal sebesar Rp. 95,9 trilyun menjadi Rp. 120,8 trilyun (Kompas, 5/7/2011).

Sebagaimana telah dialami banyak negara yang mengandalkan bahan bakar fossil sebagai satu-satunya sumber energi, Indonesia pun mengalami krisis yang sama dan kini telah sampai pada puncak kemampuan Pemerintah dalam menyubsidi bahan bakar tersebut. Selama kita masih dapat mengimpor minyak mentah dengan harga di bawah US$ 80,-/barrel, subsidi tersebut masih dapat dipertahankan. Itupun semakin sulit karena kini negara kita sudah berstatus Net Oil Importer, yang berarti 50% dari kebutuhan domestik harus diimpor. Menurut Bloomberg (7/7/2011), harga minyak mentah jenis “Nymex Crude Future” US$ 96,65/barrel, sedangkan jenis “Dated Brent Spot” sebesar US$ 113,92/barrel. Tidak tertutup kemungkinan bahwa harga minyak mentah akan terus meningkat karena suhu geopolitik beberapa negara penghasil minyak di Afrika Utara dan Timur Tengah sedang meninggi. Seperti kita ketahui, negara-negara di wilayah tersebut merupakan penghasil 30% minyak mentah dunia. Kita tidak selalu dapat memperoleh minyak dengan harga semurah tadi, terlebih apabila pergolakan politik di negara -negara tersebut berdampak terhadap merosotnya kapasitas produksi minyak mereka. Kalaupun ada, kemungkinan berupa minyak mentah yang tergolong low-grade.

Lalu apakah yang perlu dilakukan oleh Pemerintah, sektor swasta, dan masyarakat dalam memecahkan permasalahan ini?

Energi, termasuk energi listrik, merupakan elemen yang sangat penting dan strategis di dalam mendukung Sistem Ketahanan Nasional kita di bidang ekonomi dan sosial. Krisis bahan bakar dan energi listrik dapat menimbulkan ancaman serius bagi kestabilan ekonomi dan sosial sebuah negara. Sebaliknya, negara yang memiliki sumber-sumber energi yang selalu tersedia sepanjang masa adalah ibarat kokohnya tulang-tulang yang membuat tegaknya tubuh yang bernama bangsa Indonesia.

Solusi yang paling tepat untuk mengatasinya adalah dengan Melakukan “diversifikasi sumber-sumber energi” yang akan menggantikan energi fossil dan minyak impor yang semakin mahal, polutif, dan berkurang ketersediaannya. Mungkin tidak banyak di antara para pembaca yang menyadari bahwa gas LPG pun kini harus diimpor untuk memenuhi kebutuhan rumah tangga dan industri. Kebutuhan LPG dalam negeri diprediksi lebih dari 3,8 juta ton untuk tahun 2011 ini, di mana PT Pertamina hanya dapat menyuplai 1 juta ton dan 1 juta ton dari PetroChina, perusahaan asing yang berbasis di Indonesia. Sisanya harus

Politeknik Negeri Sriwijaya Teknik Energi Page 1

diimpor. Kita harus segera kembangkan sumber-sumber energi alternatif di Indonesia yang tidak pernah habis, namun juga sekaligus yang ramah lingkungan.

Program Nasional Konversi Minyak Tanah ke Liquefied Petroleum Gas (LPG) merupakan salah satu program Pemerintah dalam rangka menjamin penyediaan dan pengadaan bahan bakar dalam negeri. Program ini secara khusus juga dimaksudkan agar mampu mengurangi subsidi bahan bakar minyak (BBM) guna meringankan beban keuangan Negara. (pertamina,2009)

Sebelum Program Konversi Minyak Tanah ke LPG dimulai, Pemerintah menganggarkan dana sekurang-kurangnya 60 triliun rupiah untuk mensubsidi penggunaan BBM oleh masyarakat. BBM yang dimaksud adalah minyak tanah mendapat subsidi terbesar, yaitu kurang lebih 50 persen dari total subsidi BBM. Selain itu, karena mendapat subsidi terbesar sehingga harganya menjadi sangat murah, minyak tanah bersubsidi disinyalir sangat mudah untuk disalahgunakan, antara lain penyelundupan, dijual untuk industri, atau dicampur dengan bahan bakar lain. (pertamina,2009)Penggunaan LPG juga dapat meningkatkan efisiensi penggunaan energy karena nilai kalor LPG lebih tinggi dibandingkan minyak. Pemakaian 1 liter minyak tanah setara dengan pemakaian 0.57 kg LPG. Dengan kalkulasi yang didasarkan pada harga keekonomian atas minyak tanah dan LPG, maka bagi Pemerintah, besarnya subsidi yang diberikan untuk setiap pemakaian 0.57 kg LPG dengan sendirinya lebih kecil dibanding besaran subsidi untuk 1 liter minyak tanah. Bila program konversi LPG berjalan sesuai dengan rencana, Pemerintah dipastikan dapat menghemat subsidi BBM lebih dari 20 triliun rupiah per tahun. (pertamina,2009) Akibat dari program konversi minyak tanah ke LPG, pemakaian LPG untuk keperluan rumah tangga meningkat drastis, sehingga terjadi kelangkaan LPG di pasaran. Berkaitan dengan hal tersebut, pemerintah bermaksud menggunakan DME (Dimethyl Ether) sebagai alternatif pengganti LPG, mengingat DME mempunyai sifat yang hampir sama dengan LPG. Di samping itu DME adalah gas yang dapat terbarukan (renewable), tidak beracun, ramah lingkungan, dan harganya lebih murah daripada LPG (Kadarwati, 2010). Berdasar perjanjian pihak PT. Pertamina dan pihak swasta penghasil gas DME, harga DME dipatok 20% lebih murah daripada LPG, sehingga harganya fluktuatif mengikuti harga LPG di pasaran (Gentur Putro Jati, 2009).

Saat ini beberapa negara telah menggunakan DME sebagai bahan bakar alternatif untuk substitusi LPG. Karena sifat DME yang hampir sama dengan LPG, yaitu berwujud gas dalam kondisi ruang dan mempunyai titik didih yang berdekatan dengan LPG, sehingga DME mudah dicairkan seperti LPG. (BPPT, 2009)Pada beberapa tahun terakhir, penelitian tentang DME sebagai pengganti LPG sudah dilakukan. M.Marchionna et al. (2008), melakukan serangkaian studi eksperimental dan model untuk menilai potensi penerapan DME sebagai bahan bakar pengganti LPG. Penelitian yang dilakukan yaitu tes pembakaran, percobaan daya tahan dan stabilitas menggunakan DME murni dan campuran propana dan butana dalam berbagai variasi konsentrasi pada burner dengan pencampur udara (premixed air), untuk mengevaluasi keamanan dan kompatibilitas bahan bakar. Kesimpulan dari hasil penelitian yaitu campuran


DME/LPG (DME:Vol 15-20%) membawa perbaikan lebih signifikan dibandingkan dengan DME murni.S.Lee et al. (2011) secara khusus menyelidiki kinerja, karakteristik emisi, dan stabilitas pembakaran mesin compression ignition (CI) berbahan bakar n- Butana dicampur dengan DME. Semua hasil eksperimen dibandingkan dengan hasil bahan bakar diesel dengan kondisi percobaan yang sama. Hasil penelitian menunjukkan bahwa operasi mesin yang stabil untuk berbagai beban mesin adalah campuran 0% hingga 30% (w/w) n-Butana pada DME. Pengukuran emisi gas buang menunjukkan bahwa ketika bahan bakar campuran digunakan pada beban mesin rendah, emisi hidrokarbon dan CO meningkat. Jelaga dan emisi NOx sebanding untuk semua campuran. Hasil penelitian menunjukan bahwa bahan bakar yang DME dicampur sampai 30% massa n-Butana dapat digunakan sebagai alternatif untuk bahan bakar diesel di mesin CI. Pada tahun yang sama S.Lee et al. melakukan penelitian tentang mesin spark ignition (SI) yang dioperasikan dengan bahan bakar campuran DME-LPG. Secara khusus, S.Lee memeriksa efek n-Butana dan propana pada kinerja, karakteristik emisi (hidrokarbon, CO, dan NOx), dan stabilitas pembakaran mesin SI berbahan bakar DME-LPG. Empat jenis bahan bakar uji dengan rasio campuran yang berbeda dari n-Butana, propana, dan DME digunakan. Persentase DME dalam campuran bahan bakar adalah 20% massa. Melalui uji emisi dan ekonomi bahan bakar dalam siklus FTP-75, disimpulkan bahwa perbedaan tingkat emisi dan penghematan bahan bakar tidak signifikan. Berdasarkan hasil eksperimen, bahan bakar campuran LPG dan DME 20 % massa dapat digunakan sebagai bahan bakar alternatif untuk LPG. Pada tahun 2009, PPPTMGB LEMIGAS dan PT.Pertamina bekerja sama melakukan pengujian karakteristik dan Kinerja pada DME dan LPG mix DME sebagai substitusi LPG dan Blended LPG pada penggunaan kompor rumah tangga. Hasil penelitian menunjukan tidak semua kompor LPG dapat digunakan secara sempurna oleh DME sebagai bahan bakar.

DiMethylEther 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. Di China, pabrik DME komersial dengan kapasitas 30 ton per hari (10.000 ton/tahun) telah dibangun oleh Lituanhua Group Incorporation dengan lisensi teknologi dari Toyo Engineering Japan dan dioperasikan pada bulan Agustus 2003. Atas dasar keberhasilan ini, telah dilanjutkan pembangunan lainnya dengan kapasitas yang lebih besar (110.000 ton per tahun) dan telah dioperasikan pada akhir tahun 2005. Pada Desember 2006, China menandatangani kerjasama antara Lituanhua Group dan Toyo Engineering untuk pembangunan DME Plant dengan kapasitas 1 juta ton per tahun di Provinsi Mongolia, yang akan menjadi kilang DME terbesar di dunia.

Konsumsi DME di China saat ini diperkirakan mencapai 120.000 ton per tahun, ditujukan untuk memenuhi kebutuhan aerosol propellant, bahan baku industri kimia, dan sebagian kecil digunakan untuk bahan bakar rumah tangga di-blending (campuran) antara DME dengan LPG. Di Jepang, konsumsi DME mencapai 10.000 ton per tahun, sebagian besar sebagai untuk aerosol propellant pada hair spray atau deodorant. Karena sifat dan kualitasnya yang hampir sama dengan LPG, Pemeritah Jepang merencanakan untuk mensubsitusi sebagian pemakaian LPG dengan DME.


Pemerintah Swedia, bersama Swedish Energy Agency, tengah melakukan penelitian pengembangan mesin diesel DME sebagai pengganti solar (gas oil) dan dijadwalkan akan selesai pada tahun 2010. Perusahaan otomotif Swedia, Volvo, telah mengembangkan mesin diesel DME untuk bus dan truk dan saat ini telah memasuki tahap pembuatan mesin diesel DME generasi ketiga. Demikian juga Nissan dari Jepang dengan proyek mesin diesel DME, 6900cc tipe PW 25A DME untuk kendaraan berat.

Dimethyl ether merupakan sumber bahan bakar yang memproduksi energi yang bersih untuk masa depan. Keistimewaan DME tidak menghasilkan partikel zat (particulate matter) sebagai gas buangan saat digunakan sebagai pengganti bahan bakar diesel, dan sangat mudah diproduksi dari beberapa sumber seperti natural gas, batu bara, biomass, dan material lain yang sejenis. Proses sintesa DME dikembangkan oleh Mitsubishi Gas Chemical, saat ini diaplikasikan secara komersial dalam skala plant yang kecil. JGC mengembangkan, bekerja sama, untuk proses sintesa DME yang efektif untuk memproduksi beberapa ton DME per hari. Dalam teknologi, methanol sebagai bahan baku mentah sebagai natural gas ditreat untuk sintesa DME melalui proses tidak langsung, sehingga diproses dengan proses dehidrasi methanol.

1.2 Rumusan Masalah Bagaimana Proses sintesis Dietil eter? Apa saja bahan yang digunakan dalam industry sintesis dimetil eter? Bagaimana flowsheet dari industry dimetil eter ? Bagaimana merubah dimetik eter menjadi gasoline? Apa saja alat yang digunakan?

1.3 Tujuan Makalah Mahasiswa mengerti bagaimana proses sintesis dimetl eter Mahasiswa mampu mengetahui apa saja bahan yang digunakan dalam industry

sintesis dimetil eter Mahasiswa mengetahui Bagaimana flowsheet dari industry dimetil eter Mahasiswa mampu mengetahui bagaimana merubah dimetil eter menjadi gasoline Mahasiswa dapat mengetahui alat-alat apa saja yang di gunakan dalam proses


BAB 2LANDASAN TEORI

2.1 Metanol

Metanol, juga dikenal sebagai metil alkohol, wood alcohol atau spiritus, adalah senyawa kimia dengan rumus kimia CH3OH. Ia merupakan bentuk alkohol paling sederhana. Pada "keadaan atmosfer" ia berbentuk cairan yang ringan, mudah menguap, tidak berwarna, mudah terbakar, dan beracun dengan bau yang khas (berbau lebih ringan daripada etanol). metanol digunakan sebagai bahan pendingin anti beku, pelarut, bahan bakar dan sebagai bahan additif bagi etanol industri.

Metanol diproduksi secara alami oleh metabolisme anaerobik oleh bakteri. Hasil proses tersebut adalah uap metanol (dalam jumlah kecil) di udara. Setelah beberapa hari, uap metanol tersebut akan teroksidasi oleh oksigen dengan bantuan sinar matahari menjadi karbon dioksida dan air.

Reaksi kimia metanol yang terbakar di udara dan membentuk karbon dioksida dan air adalah sebagai berikut:

2 CH3OH + 3 O2 → 2 CO2 + 4 H2O

Api dari metanol biasanya tidak berwarna. Oleh karena itu, kita harus berhati-hati bila berada dekat metanol yang terbakar untuk mencegah cedera akibat api yang tak terlihat.

Karena sifatnya yang beracun, metanol sering digunakan sebagai bahan additif bagi pembuatan alkohol untuk penggunaan industri; Penambahan "racun" ini akan menghindarkan industri dari pajak yang dapat dikenakan karena etanol merupakan bahan utama untuk minuman keras (minuman beralkohol). Metanol kadang juga disebut sebagai wood alcohol karena ia dahulu merupakan produk samping dari distilasi kayu. Saat ini metanol dihasilkan melului proses multi tahap. Secara singkat, gas alam dan uap air dibakar dalam tungku untuk membentuk gas hidrogen dan karbon monoksida; kemudian, gas hidrogen dan karbon monoksida ini bereaksi dalam tekanan tinggi dengan bantuan katalis untuk menghasilkan metanol. Tahap pembentukannya adalah endotermik dan tahap sintesisnya adalah eksotermik.

2.2 Dimetil Eter DME, yang memiliki formula kimia CH3OCH3, awalnya digunakan

sebagai aerosol propellant pada produk-produk konsumer, seperti hairspray, paint spray, parfum, deodoran, dan insektisida. Gas ini tidak berbau, tidak berwarna, serta cukup mudah dalam

memprosesnya ke dalam bentuk cairan. DME juga menggantikan gas-gas CFC (untuk AC dan refrigerator) yang kini telah dilarang digunakan di banyak negara. Yang


http://atmonobudi.files.wordpress.com/2011/07/dimethyl-ether-balls.png

menarik pada DME adalah potensinya sebagai bahan bakar alternatif untuk kendaraan bermesin diesel, karena memiliki bilangan cetane 55-60, dibandingkan dengan minyak diesel/solar yang hanya 40-55. Dengan lebih tingginya bilangan cetane, DME mampu menggantikan minyak diesel/solar serta sekaligus menurunkan tingkat kebisingan suara mesin diesel menjadi sehalus suara mesin kendaraan bermotor yang menggunakan gasoline. Bila digunakan sebagai bahan bakar transportasi, DME menyebabkan emisi karbon monoksida (CO) 50% lebih rendah dari pada minyak diesel/solar; demikian juga dengan emisi nitrogen oksida yang 90% lebih rendah.

Seperti pada liquefied petroleum gas (LPG, atau elpiji), DME berwujud gas pada temperatur dan tekanan normal, tetapi akan berubah menjadi cair apabila ditekan atau didinginkan. Mudahnya proses pencairan DME membuatnya mudah juga dalam transportasinya hingga ke pelosok-pelosok daerah dan mudah dalam penyimpanannya. Sifat tadi dan sifat lainnya, yaitu banyak mengandung oksigen, rendah kadar belerang atau kandungan NOx lainnya, serta pembakarannya yang bersih, membuat DME merupakan solusi yang menjanjikan sebagai bahan bakar terbarukan yang bersih dan rendah karbon.

DME dapat diperoleh dari banyak sumber, termasuk material yang terbarukan seperti biomassa, sampah organik, dan produk pertanian. Juga dapat diolah dari bahan bakar fossil, seperti batubara muda dan gas alam.

2.3 Kegunaan Dimetil Eter

• Kegunaan DME yang potensial saat ini : bahan bakar alternatif.

• Beberapa kelebihan DME sebagai bahan bakar :

1. mudah ditransportasikan dan disimpan,

2. ramah lingkungan

3. memiliki efisien dan performa yang bagus

4. dapat digunakan untuk berbagai macam aplikasi DME dapat diproyeksikan sebagai substituen LPG sebagai bahan bakar alternatif.

Produksi DME tidak membutuhkan investasi biaya yang terlalu

tinggi, dan pengembangan pemasarannya relatif mudah.


2.4 Analisis Pasar DMESaat ini, pasar paling menjanjikan untuk produk DME adalah Amerika Serikat dan Cina.

Selain sebagai propelan, juga sebagai pengganti LPG. Sebanyak 20% kebutuhan LPG di dunia dapat berarti lebih dari 40 juta ton per tahun potensi pasar untuk pengembangan produk DME.

• Diperkirakan, kebutuhan DME sebagai pengganti LPG di Cina dapat mencapai 200 kg /keluarga / tahun, dan kebutuhan total mencapai 2,4 hingga 3 juta ton/tahun.

Produsen utama DME dan kapasitas produksi pada tahun 2000

DME diproduksi sekurang-kurangnya dalam dua tahap. Pertama, hidrokarbon dikonversikan ke gas sintesis, sebuah kombinasi dari karbon monoksida dan hidrogen. Kedua, gas sintesis tersebut kemudian dikonversikan ke DME, baik lewat methanol (proses konvensional) atau langsung dalam satu tahap saja.

Persamaan reaksi kimia :

2 CH3OH ----------> CH3OCH3 + H2O

Dimetil Eter (DME) merupakan senyawa eter yang paling sederhana. Senyawa eter adalah senyawa karbon dengan rumus molekul CnH2n+2O, dan rumus molekul DME adalah (CH3)2O dengan berat molekul 46,069 ( Perry’s, 2002)


Unit Produksi Kapasitas (Metrik Ton/Tahun)

Shell/RWE, Jerman 60000

Hamburg DME Co, Jerman 10000

Arkosue Co, Belanda 10000

DuPont, Virginia Barat 15000

Australia 10000

Taiwan 15000

Jepang 10000

Cina 13000

Total Produksi 143000

DME memiliki sifat fisik yang serupa dengan Liquified Petroleum Gas ( LPG ) sehingga selain dapat langsung digunakan sebagai sumber energi peralatan rumah tangga, pengemasan dan pendistribusiannya mudah. Karakter pembakarannya sama dengan gas alam. DME dibuat dari derivatif gas alam,metana (CH4), yaitu metanol dapat juga dibuat dari derivative batu bara atau biomasa. DME merupakan senyawa yang tidak beracun, sehingga saat ini digunakan sebagai aerosol propellant oleh industri kosmetik dan kesehatan,sebagai pengganti CFC propellant. Kegunaan lainnya adalah sebagai tenaga pembangkit untuk gas turbin, keperluan rumah tangga ( memasak, menghangatkan ), bahan bakar mesin diesel dan bahkan sebagai sumber hydrogen untuk bahan bakar kendaraan ( International DME Association.com,2005 ).

Dimethyl Ether (DME) merupakan salah satu bahan dasar dan bahan intermediate dalam industri kimia. Di Indonesia DME digunakan sebagai aerosol propellant yang tidak berbahaya pada inhaler dan peralatan kosmetik, air refresher, penyemprot cat lukis, penyemprot insektisida dan sebagai bahan baku pembuatan dimetil sulfat berkemurnian tinggi.

Dalam rangka menghadapi era globalisasi dan persaingan yang ketat dalam bidang industri, Indonesia dituntut untuk dapat memenui kebutuhan bahan kimia dalam maupun luar negeri. Maka dari itu produk yang dihasilkan dari pabrik dimetil eter yang dirancang ini diorientasikan bukan hanya untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri saja tetapi juga untuk ekspor ke luar negeri khususnya Cina, India, Jepang, Amerika dan Eropa.

Dengan orientasi ke pasar ekspor ini diharapkan bahwa hasil penjualan yang diperoleh dapat menambah devisa bagi Negara

2.5 Metode pembuatan Dimetil eterTerdapat 2 metode umum yang dapat digunakan untuk memproduksi dimetil eter,

yaitu :1) Metode Sintesis langsung

Reaksi yang terjadi adalah :

2CO(g) + 4H2(g) ------> (CH3)2O(g) + H2O(l)

Reaksi tersebut berlangsung pada suhu operasi 2500C – 3670C. Mekanisme reaksi pembentukan DME melalui pembentukan metanol dan proses dehidrasi. Kelemahan dari proses ini adalah prosesnya lebih panjang sehingga menjadi lebih mahal karena harus ada

unit-unit proses lain untuk menyediakan bahan baku gas sintesis CO dan H . H O yang terbentuk akan bereaksi dengan bahan baku CO membentuk CO2, reaksi samping ini menimbulkan limbah yang memerlukan penanganan khusus.2) Metode Dehidrasi Metanol

Reaksi yang terjadi adalah :2CH3 OH(g) ---------> (CH3)2O(g) + H2O(l)


Dengan kondisi operasi :Suhu : 250°C – 370°CTekanan : 12 atmKatalis : Al2O3.SiO2

Fase : Gas

Bahan baku yang digunakan adalah metanol cair yang diuapkan dengan vaporizer, kemudian diumpankan kedalam heat exchanger, setelah itu dimasukkan kedalam reaktor yang berisi katalis Al2O3.SiO2. Reaksi berlangsung dalam fase gas, menggunakan reactor fixedbed adiabatis karena panas reaksinya tidak terlalu besar, hanya – 11,770 kJ/kmol pada 2600C. Dari reaktor, dimetil eter, metanol dan air didistilasi dengan menara distilasi 01. Hasil atas MD-01 merupakan produk yang diharapkan langsung disimpan ke alat penyimpan, sedang hasil bawahnya metanol dan air didistilasi kembali dalam menara distilasi kedua. Hasil atas MD-02 metanol di recycle ke vaporizer dan hasil bawah adalah air buangan. Proses dehidrasi metanol, merupakan proses yang dipakai secara luas sebab sederhana dan kemurnian produknya tinggi.

( mg engineering.lurgi,2002 )Proses sintesis DME dua tahap tersebut, mulai ditinggalkan dan penelitian terutama dalam bidang katalis untuk memproduksi DME dalam proses satu tahap mengalami peningkatan pesat. Sintesis DME satu tahap adalah dengan cara mereaksikan gas karbon monoksida dan atau karbon dioksida dengan gas hidrogen menggunakan katalis kombinasi pada tekanan di atas 30 atmosfer dan suhu di atas 150 ºC. Jika dilihat pada proses pembuatan metanol yang juga menggunakan bahan baku serupa, maka sebenarnya sintesis DME satu tahap hanyalah kepanjangan dari proses pembuatan metanol. Faktor utama yang menentukan tingginya produksi (yield) adalah efisiensi dan efektifitas katalis yang digunakan yang umumnya dikenal sebagai katalis kombo, yaitu katalis untuk sintesis metanol (terdiri dari tembaga-seng-alumina) dan katalis untuk proses dehidrasi metanol (gamma-alumina).

Dimethyl Ether, disingkat DME, memiliki monostruktur kimia yang sederhana (CH3-O-CH3), berbentuk gas yang tidak berwarna pada suhu ambien, zat kimia yang stabil, dengan titik didih -25,1oC. Tekanan uap DME sekitar 0,6 Mpa pada 25oC dan dapat dicairkan seperti halnya LPG. Viskositas DME 0,12 - 0,15 kg/ms, setara dengan viskositas propana dan butana (konstituen utama LPG), sehingga infrastruktur untuk LPG dapat juga digunakan untuk DME.

DME dapat digunakan seperti LPG. DME terbakar dengan nyala biru terang. Sebuah studi tentang kandungan racun dalam DME menegaskan bahwa kandungan racunnya sangat rendah, sama dengan kandungan racun di LPG, dan jauh di bawah kandungan racun methanol. DME memiliki rasio nilai kalor dengan resistasi aliran bahan bakar gas (Number of Wob Iindex) 52 – 54 atau setara dengan gas alam.Kompor untuk gas alam atau LPG bisa digunakan untuk DME tanpa modifikasi. Efisiensi termal dan emisinya hampir sama dengan gas alam.


2.6 Sifat Fisika Dan Kimia Dimetil Eter

Tabel 1 Karakteristik DME, Propan dan Butana, konstituen utama dari LPG [4].Karakteristik DME Propane Methane

Rumus Kimia CH3OCH3 C3H8 CH4Titik Didih (C) -25,1 -42,0 -161,5Densitas (g/cm3 @20C) 0,67 0,49 0,42Viskositas (kg/ms @25C) 0,12-0,15 0,2 -Specific gravity dari gas (vs. Udara)

1,59 1,52 0,55

Tekanan Uap (MPa @25C) 0,61 0,93 -Explosion limit (%) 3,4 – 17 2,1 – 9,4 5 – 15Cetane number 55-60 5 0Net calorific value (kcal/Nm3)

14.200 21.800 8.600

Net calorific value 6.900 11.100 12.000

2.7 Proses Produksi Dimethyl Ether

Dimethyl ether merupakan sumber bahan bakar yang memproduksi energi yang bersih untuk masa depan. Keistimewaan DME tidak menghasilkan partikel zat (particulate matter) sebagai gas buangan saat digunakan sebagai pengganti bahan bakar diesel, dan sangat mudah diproduksi dari beberapa sumber seperti natural gas, batu bara, biomass, dan material lain yang sejenis. Proses sintesa DME dikembangkan oleh Mitsubishi Gas Chemical, saat ini diaplikasikan secara komersial dalam skala plant yang kecil. JGC mengembangkan, bekerja sama, untuk proses sintesa DME yang efektif untuk memproduksi beberapa ton DME per hari. Dalam teknologi, methanol sebagai bahan baku mentah sebagai natural gas ditreat untuk sintesa DME melalui proses tidak langsung, sehingga diproses dengan proses dehidrasi methanol.

Berikut ini flowsheet proses sintesa DME :


Gambar di atas adalah proses persiapan diagram alir proses (process flow diagram/PFD) untuk produksi dimethyl ether. Dengan bahan baku adalah methanol yang diasumsikan murni. Feed (umpan) dan recycle dipompa pada P-201; dipanaskan, diuapkan, dan diubah menjadi superheated dalam heat exchanger (E-201); dan kemudian dialirkan ke reaktor (R-201) dimana DME terbentuk. Effluent dai reaktor didinginkan dan secara parsial dikondensasikan dalam heat exchanger (E-202), dan kemudian dialirkan ke bagian pemisahan. Dalam kolom T-201, DME murni diproduksi pada aliran atas (distillate), dengan methanol dan air dialirkan dibagian bawah (bottoms). Dalam T-202, destilat mengandung methanol untuk recycle dan bottom merupakan limbah (waste water). Produksi yang diinginkan berkapasitas 100.000 ton/tahun.

2.7.1 Detail Proses

Aliran Feed

Aliran 1: methanol, dari tangki penyimpan pada 1 atm dan 25 oC

Tahap Pemasukan Umpan Metanol 95% air 5 %

P1 = 1 atmT1 = 25°C

Aliran Effluent

Aliran 7: Produk Dimethyl ether dengan kapasitas 100.000/tahun, diasumsikan murni. Aliran 10: Aliran limbah, mungkin diasumsikan murni dalam perhitungan neraca

massa, namun tidak murni, sehingga ada biaya untuk pengolahan limbah.

PENGUNAAN KATALIS

Karakteristik-Sifat-Sifat Zeolit

Sifat Dehidrasi.

Zeolit mempunyai sifat dehidrasi yaitu melepaskan molekul H2O apabila dipanaskan. Pada umumnya struktur kerangka zeolit akan menyusut. Tetapi kerangka dasarnya tidak


mengalami perubahan secara nyata. Molekul H2O dapat dikeluarkan secara reversibel. Pada pori-porinya terdapat kation-kation dan atau molekul air. Bila kation-kation dan atau molekul air tersebut dikeluarkan dari pori dengan perlakuan tertentu maka zeolit akan meninggalkan pori yang kosong.

Secara alami pori-pori Zeolite yang belum diolah akan mengandung sejumlah molekul air dan alkali atau alkali tanah hidrat. Proses pemanasan pada temperature 300 – 400 celcius dapat menghilangkan kandungan air dan hidrat pada alkali atau alkali tanah hidrat. Zeolit yang sudah mengalami pemanasan ini disebut Zeolite Teraktivasi Fisika artinya Zeolite terdehidrasi atau Zeolityang kelihangan air.

Pemanasan Zeolit Terhidrasi Untuk Menjadikan Zeolit Terdehidrasi

Sifat Penyerapan, Adsorben

Zeolit mempunyai kapasitas yang tinggi sebagai penjerap (adsorben). Mekanisme adsorpsi yang mungkin terjadi adalah adsorpsi fisika (melibatkan gaya Van der Walls), adsorpsi kimia (melibatkan gaya elektrostatik), ikatan hidrogen dan pembentukan kompleks koordinasi. Molekul atau zat yang dijerap akan menempati posisi pori.

Daya serap (absorbansi) zeolit tergantung dari jumlah pori dan luas permukaan. Molekul-molekul dengan ukuran lebih kecil dari pori yang mampu terjerap oleh zeolit.

Zeolit Sebagai Absorben


http://ardra.biz/wp-content/uploads/2011/10/Pemanasan-Zeolit-Zeolit-Terdehidrasi.jpg

http://ardra.biz/wp-content/uploads/2011/10/Zeolit-Sebagai-Absorben.jpg

Alkohol seperti fenol adalah zat pengotor yang bersifat racun bagi manusia. Air yang mengandung fenol dapat dibebaskan dari fenol dengan melewatkan air dalam Zeolit teraktivasi. Fenol yang terkandung dalam air akan teradsorpsi dan menempati posisi pori-pori. Sehingga konsentrasi fenol dalam air menjadi kurang.

Sifat Pertukaran Ion

Kation-kation pada pori berperan sebagai penetral muatan zeolit. Kation-kation ini dapat bergerak bebas sehingga dapat dengan mudah terjadi pertukaran ion. Mekanisme pertukaran kation tergantung pada ukuran, muatan dan jenis zeolitnya.

Pertukaran Ion Pada Zeolit

Larutan atau air yang mengandung ion-ion Ca2+ dilewatkan dalam Zeolite-Na teraktivasi. Ion Ca2+ dalam larutan atau air akan mengganti ion-ion Na+ yang ada dalam pori-pori Zeolit-Na. Ion-ion Na+ akan lepas ke dalam larutan atau air. Pada akhirnya konsentrasi Ion Ca2+ dalam larutan atu air akan berkurang.Reaksi pertukaran ion-ionnya dapat dijelaskan sebagi berikut:

Z-Na + CaCl2 —-> Z-Ca + 2 NaCl

Z-Na = Zeolit-Natrium

Z-Ca = Zeolit-Natrium

Sifat Penyaringan, Sieving

Zeolit dengan struktur kerangka “framework” mempunyai luas permukaan yang besar dan berperan sebagai saluran yang dapat menyaring ion/molekul (molecular sieving). Peran Zeolit sebagai penyaring ataupun pemisah molekul didasarkan pada perbedaan bentuk, ukuran, dan polaritas molekul yang disaring. Sifat ini disebabkan zeolit mempunyai pori dengan ukuran tertentu. Molekul yang berukuran lebih kecil dari pori dapat melintas sedangkan yang berukuran lebih besar dari pori akan tertahan.


http://ardra.biz/wp-content/uploads/2011/10/Pertukaran-Ion-Pada-Zeolit.jpg

Zeolit Sebagai Molecular Sieving

Larutan yang terdiri dari CH4 dan iso-parafin dapat dipisah dengan cara dilewatkan dalam Zeolite teraktivasi. Molekul CH4 memiliki diameter lebih kecil dari diameter pori zeolit, sedangkan n-parafin memiliki diameter yang lebih besar daripada pori-pori zeolit. Dengan demikian CH4 dapat lolos melewati pori zeolite, sedangkan n-parafin tertahan dan tidak dapat lewat pori zeolit.

Sifat Katalis-Katalisator

Sifat sebagai katalis didasarkan pada adanya ruang kosong yang dapat digunakan sebagai katalis ataupun sebagai penyangga katalis untuk reaksi katalitik. Kemampuan zeolit sebagai katalisberkaitan dengan tersedianya pusat-pusat aktif dalam saluran antar zeolit. Pusat-pusat aktif tersebut terbentuk karena adanya gugus fungsi asam tipe Bronsted maupun Lewis.

Perbandingan kedua jenis asam ini tergantung pada proses aktivasi zeolit dan kondisi reaksi. Pusat-pusat aktif yang bersifat asam ini selanjutnya dapat mengikat molekul-molekul basa secara kimiawi. Zeolite dengan rasio Si/Al yang tinggi akan menyebabkan keasaman tinggi.

Zeolite Sebagai Katalis


http://ardra.biz/wp-content/uploads/2011/10/Zeolit-Sebagai-Molecular-Sieving.jpg

http://ardra.biz/wp-content/uploads/2011/10/Zeolite-Sebagai-Katalis.jpg

Cracking adalah penguraian molekul-molekul senyawa hidrokarbon yang besar menjadi molekul-molekul senyawa hidrokarbon yang kecil. Contoh crackingini adalah pengolahan minyak solar atau minyak tanah menjadi bensin.

n-hexadecane + catalis —-> isooctane + heptane

C16H34 + Zeolite-Mo —-> C8H18 + C7H16

Rasio Unsur Silikon-Alumunium, Rasio Si/Al

Perbandingan Silikon-Alumuniuml, Si/Al, Tinggi.

Zeolit memiliki Silikon tinggi dengan kandungan Alumunium rendah. Muatan Zeolit dapat menjadi lebih rendah dengan kation yang lebih sedikit. Pori-pori zeolit akan lebih Hidrofobik, artiya pori-pori lebih tidak suka air atau cenderung kering. Zeolit memiliki daya adsorpsi tinggi pada senyawa karbon. Selain itu zeolit memiliki affinitas tinggi terhadap hidrokarbon. Rasio Si/Al yang tinggi menyebabkan zeolit memiliki lebih banyak pusat aktif dengan keasaman tinggi. Perubahan rasio Si/Al dapat dilakukan dengan proses dealuminasi.

Perbandingan Silikon-Alumunium, Si/Al, Rendah.

Zeolit memiliki lebih banyak alumunium daripada silikon. Muatan zeolit akan menjadi lebih tinggi dengan kation yang lebih banyak. Hal ini akan menyebabkan kapasitas tukar ion menjadi lebih banyak. Pori-pori zeolit lebih Hidrofilik artinya pori-pori lebih suka air, atau mudah basah. Zeolit memiliki daya adsorpsi yang rendah. Zeolit dengan rasio Si/Al rendah mempunyai afinitas tinggi terhadap molekul bersifat polar.

2.8 Peralatan

Pompa (P-201) :Pompa menambah tekanan feed dan recycle sampai minimum 15 bar.

P2 = 1 atm

P3 = 16,8 atm

Heat Exhanger (E-101) :Merupakan unit pemanas, penguap, dan menjadikan umpan menjadi superheat pada 250 oC dan 15 bar. Sumber pemanasan harus diatas 250 oC.


Utilitas yang digunakan : boiler

Reaktor (R-101)

Reaksi yang terjadi:

2 CH3COOH —-> CH3OCH3 + H2O

Metanol Dimethyl Ether

Reaksi adalah kesetimbangan terbatas.Konversi 80% konversi kesetimbangan pada tekanan dan temperatur keluar reaktor.Berdasarkan katalis dan kinetika reaksi, reaktor harus dioperasikan minimum 15 bar.Reaktor beroperasi secara adiabatic, dan reaksi yang terjadi eksotermis, temperatur keluaran (effluent) reaktor diatas 250 oC.Bila ingin menjalankan reaktor secara isothermal, yang membutuhkan media untuk menghilangkan panas dari yang dihasilkan, dan media harus selalu dibawah temperatur reaktor. Dengan persamaan:

ln K = -2,205 + 2708,6317 / T

Dimana T = temperature dalam Kelvin.

DATA UNTUK REAKTOR Kondisi operasi

Suhu : 250 - 370°C Tekanan : ± 12 atm Sifat reaksi : eksotermis Kondisi proses : adiabatic

Katalisator

Jenis : Alumina silicat (zeolit) Bentuk : silinder Ukuran : 1/16 in x 3/16 in Bulk density,Ρb : 0.78 kg/m3 Void space : 0.35

Kinetika reaksi

rA = k.Pa (Applied Catalysis,69,139-148,1991)


k= A.exp (-E/RT)

dimana :rA : kecepatan reaksi metanol, kmol/ (m3.jam)k : konstanta kecepatan reaksiA : frekwensi tumbukan : 1,21 x 106 kmol/m3.jam.kPa

E : energi aktivasi : 80,48 kJ/mol = 19222 kkal/kmolR : konstanta gas ideal, 1.987 kkal/(kmol.K)T : Suhu operasi, KPA : Tekanan parsial metanol, kPa

Heat Exchanger (E-202)

Tahap Pendinginan Produk

Unit pendingin dan secara parsial effluent dari reaktor.Valve sebelum heat exchanger adalah valve penurun tekanan.Tekanan keluar mungkin diatas tekanan reaktor, tapi harus mirip dengan tekanan operasi pada T-201.

Kolom Destilasi (T-201)

Tahap Pemurnian Dimetil Eter

Kolom destilasi ini memisahkan DME dari methanol dan air.Pemisahan diasumsikan sempurna, contohnya DME murni diproduksi dalam distillate.Temperatur distillate adalah temperatur DME yang mengembun pada tekanan kolom.

Asumsi :

Kolom yang digunakan adalah tray column. Campuran metanol, dan air masuk dalam fasa cair pada temperatur 90°C dan

tekanan 1 atm. Jumlah tray sebanyak 20 buah. Kondensor yang digunakan adalah total condensor. Reflux Ratio sebesar 3. Produk bawah berupa cairan air murni.



Dalam heat exchanger, terdiri atas T-201 (dimethyl ether murni) diembunkan dari saturated vapor ke saturated liquid pada tekanan kolom dengan 3 kali aliran 7 (reflux ratio). 1 – 3 kondensat menjadi stream 7 dan sisa dikembalikan ke kolom. Biaya untuk media pendingin untuk membuang energy yang ada. Media pendingin harus lebih rendah daripada aliran yang akan didinginkan.


Dalam heat exchanger, dapat diasumsikan bahwa 1,5 aliran di 8 diuapkan dari saturated liquid ke saturated vapor pada tekanan kolom dan dikembalikan ke kolom. Temperatur dari aliran diuapkan pada temperature buble point campuran methanol-air pada tekanan kolom.Biaya dari steam yang diperlukan untuk menyuplai panas yang diperlukan. Temperature steam harus lebih panas dari aliran vaporizing.

Distillation Column (T-202)

Kolom destilasi ini memisahkan methanol untuk recycle dari air. Pemisahan diasumsikan sempurna, Namun, dalam prakteknya, tidak dapat secara sempurna karena merupakan azeotrop.Aliran air merupakan limbah, dan ada biaya untuk pengolahan limbahnya.Suhu distillate adalah suhu dimana methanol mengembun (terkondensasi) pada tekanan kolom.Valve sebelum T-202 adalah optional.Diperlukan bila tekanan pada T-202 lebih rendah daripada T-201. Pada tekanan yang sama, valve dapat dihilangkan. Bila menginginkan tekanan lebih tinggi pada T-202, harus ditambahjan pompa pada tempat pompa.


Dalam heat exchanger, terdiri atas aliran T-202 (methanol murni) diembunkan dari saturated liquid ke saturated vapor pada tekanan kolom pada rate 3 kali aliran 9 (reflux ratio). 1-3 kondensat menjadi stream 9 dan sisa dikembalikan di kolom.Biaya media pendingin dibutuhkan untuk membuang energi yang ada. Media pendingin temperaturnya harus selalu lebih rendah daripada aliran yang akan diembunkan.


Dalam heat exchanger, dapat diasumsikan bahwa 1,5 aliran di 10 diuapkan dari saturated liquid ke saturated vapor pada tekanan kolom dan dikembalikan ke kolom. Temperatur dari aliran diuapkan pada temperature boiling point dari air pada tekanan kolom.Biaya dari steam yang diperlukan untuk menyuplai panas yang diperlukan. Temperatur steam harus lebih panas dari aliran vaporizing.

Peralatan Lainnya

Untuk stream dua atau lebih untuk campuran, harus mempunyai tekanan yang mirip.Pengurangan tekanan dengan menambahkan valve.Semua valve tidak ditunjukkan pada


gambar flowsheet dan diasumsikan tambahan valve tanpa biaya.Aliran terjadi dari tekanan tinggi ke tekanan rendah.Pompa menambah tekanan aliran liquid, dan compressor menambah tekanan aliran gas.

2.9 Prinsip Kerja Dari Setiap Alat

2.9.1 Pompa

Pompa adalah alat untuk menggerakan cairan atau adonan. Pompa menggerakan cairan dari tempat bertekanan rendah ke tempat dengan tekanan yang lebih tinggi, untuk mengatasi perbedaan tekanan ini maka diperlukan tenaga (energi). Pompa untuk udara biasa disebut Kompresor.

Pompa Sentrifugal

Salah satu jenis pompa pemindah non positip adalah pompa sentrifugal yang prinsip kerjanya mengubah energi kinetis (kecepatan) cairan menjadi energi potensial (dinamis) melalui suatu impeller yang berputar dalam casing. Sesuai dengan data-data yang didapat, pompa reboiler debutanizer di Hidrokracking Unibon menggunakan pompa sentrifugal single - stage double suction. Pompa Sentrifugal dapat diklasifikasikan, berdasarkan :

1. Kapasitas :

Kapasitas rendah < 20 m3 / jam Kapasitas menengah 20 -:- 60 m3 / jam Kapasitas tinggi > 60 m3 / jam

2. Tekanan Discharge :

Tekanan Rendah < 5 Kg / cm2 Tekanan menengah 5 -:- 50 Kg / cm2 Tekanan tinggi > 50 Kg / cm2

3. Jumlah / Susunan Impeller dan Tingkat :

Single stage : Terdiri dari satu impeller dan satu casing Multi stage : Terdiri dari beberapa impeller yang tersusun seri dalam satu casing. Multi Impeller : Terdiri dari beberapa impeller yang tersusun paralel dalam satu

casing. Multi Impeller â€“ Multi stage : Kombinasi multi impeller dan multi stage.

4. Posisi Poros :

Poros tegak


Poros mendatar

5. Jumlah Suction :

Single Suction Double Suction

6. Arah aliran keluar impeller :

Radial flow Axial flow Mixed fllow

Keterangan gambar :

a. StuffingBoxStuffing box berfungsi untuk mencegah kebocoran pada daerah dimana poros pompa menembus casing.

b. PackingDigunakan untuk mencegah dan mengurangi kebocoran cairan dari casing pompa melalui poros. Biasanya terbuat dari asbes atau teflon.

c. Shaft Poros berfungsi untuk meneruskan momen puntir dari penggerak selama beroperasi dan tempat kedudukan impeller dan bagian – bagian berputar lainnya.


Gambar . pompa beserta keterangan

d. ShaftSleeveShaft sleeve berfungsi untuk melindungi poros dari erosi, korosi dan keausan pada stuffing box..

e. Vane Sudu dari impeller sebagai tempat berlalunya cairan pada impeller.

f. CasingMerupakan bagian paling luar dari pompa yang berfungsi sebagai pelindung elemen yang berputar, tempat kedudukan diffusor (guide vane), inlet dan outlet nozel serta tempat memberikan arah aliran impeller dan mengkonversikan energi kecepatan cairan menjadi energi dinamis (single stage).

g. Eye of impellerBagian sisi masuk pada arah isap impeller.

h. Impeller Impeller berfungsi untuk mengubah energi mekanis dari pompa menjadi energi kecepatan pada cairan yang dipompakan secara kontinyu, sehingga cairan pada sisi isap secara terus menerus akan masuk mengisi kekosongan akibat perpindahan dari cairan yang masuk sebelumnya. Impeler biasanya terbuat dari perunggu, polikarbonat, besi tuang atau stainless steel, namun bahan-bahan lain juga digunakan.

i. Wearing ringWearing ring berfungsi untuk memperkecil kebocoran cairan yang melewati bagian depan impeller maupun bagian belakang impeller, dengan cara memperkecil celah antara casing dengan impeller.

j. BearingBearing (bantalan) berfungsi untuk menumpu dan menahan beban dari poros agar dapat berputar, baik berupa beban radial maupun beban axial. Bearing juga memungkinkan poros untuk dapat berputar dengan lancar dan tetap pada tempatnya, sehingga kerugian gesek menjadi kecil.

k. Discharge nozzelBerfungsi sebagai tempat mengalirnya fluida keluar setelah dari impeller.

Pompa yang biasa di gunakan di industry adalah pompa sentrifugal. Secara umum pompa sentrifugal digunakan untuk kepentingan pemindahan fluida dari satu tempat ke tempat yang lainnya Berikut ini beberapa contoh lain pemanfaatan pompa sentrifugal, diantaranya:

1. Pada industri minyak bumi, sebagian besar pompa yang digunakan dalamfasilitas gathering station, suatu unit pengumpul fluida dari sumur produksi sebelum diolah dan dipasarkan, ialah pompa bertipe sentrifugal.


2. Pada industri perkapalan pompa sentrifugal banyak digunakan untukmemeperlancar proses kerja di kapal.

3. Pompa sentrifugal WARMAN dirancang khusus untuk memompakan lumpur, bahan kimia, dan semua larutan cair yang bercampur dengan partikel padat.

4. Pompa sentrifugal dan reciprocating RUHRUMPEN untuk berbagai jenis aplikasi, seperti: industri proses, perkapalan, dock & lepas pantai, oil & gas dan aplikasi umum lainnya.

Macam-macam Pompa Sentrifugal

Jika kita membicarakan pompa sentrifugal, kita tidak akan lepas dari impeller yang digunakan sebagai komponen dari pompa ini. Berdasarkan jumlah impellernya, pompa sentrifugal memiliki jenis pompa satu tingkat dan pompa bertingkat banyak. Untuk pompa satu tingkat, impeller yang digunakan hanya berjumlah satu buah, sehingga total head yang dihasilkan jelas lebih rendah, sementara itu pada pompa bertingkat banyak, impeller yang digunakan dipasang secara berderet pada satu poros. Total head yang dihasilkan pompa bertingkat banyak jelas lebih tinggi dibandingkan dengan pompa satu tingkat karena fluida cair terus dipompa secara berkesinambungan dan bergantian dari impeller pertama hingga impeller terakhir.

2.9.2 Alat penukar panas atau Heat Exchanger (HE)

Alat penukar panas atau Heat Exchanger (HE) adalah alat yang digunakan untuk memindahkan panas dari sistem ke sistem lain tanpa perpindahan massa dan bisa berfungsi sebagai pemanas maupun sebagai pendingin. Biasanya, medium pemanas dipakai adalah air yang dipanaskan sebagai fluida panas dan air biasa sebagai air pendingin (cooling water).Penukar panas dirancang sebisa mungkin agar


Gambar Pompa Sentifugal

perpindahan panas antar fluida dapat berlangsung secara efisien.Pertukaran panas terjadi karena adanya kontak, baik antara fluida terdapat dinding yang memisahkannya maupun keduanya bercampur langsung (direct contact).Penukar panas sangat luas dipakai dalam industri seperti kilang minyak, pabrik kimia maupun petrokimia, industri gas alam, refrigerasi, pembangkit listrik.Salah satu contoh sederhana dari alat penukar panas adalah radiator mobil di mana cairan pendingin memindahkan panas mesin ke udara sekitar.

Tipe Aliran pada Alat Penukar PanasTipe aliran di dalam alat penukar panas ini ada 4 macam aliran yaitu :

1. Counter current flow (aliran berlawanan arah)2. Paralel flow/co current flow (aliran searah)3. Cross flow (aliran silang)4. Cross counter flow (aliran silang berlawanan)

Jenis-jenis penukar panasJenis-jenis penukar panas antara lain :

1. Double Pipe Heat Exchanger2. Plate and Frame Heat Exchanger3. Shell and Tube Heat Exchanger4. Adiabatic wheel heat exchanger5. Pillow plate heat exchanger6. Dynamic scraped surface heat exchanger7. Phase – change heat exchanger

Klasifikasi Heat Exchanger berdasarkan kontruksinya:1. Fixed tube sheet

Kedua tube sheet tepat pada shell. Kelemahan dari tipe ini adalah jika perbedaan suhu telalu besar maka tube akan bengkok

2. Floating Heat/tube sheet (removeable and non removeable bundles)Satu tube sheet ‘loates’ dalam shell, yang lain tepat pada shell. Tipe ini dapat digunakan pada suhu tinggi (>200oF), dapat dioperasikan pada fluida yang kotor

3. U-tube, U-bundleHanya pada satu tube sheet dioperasikan pada tube bentuk U. dapat digunakan pada suhu yang tinggi.

4. KettleTube bundle removable sebagai tipe U dan floating head. Shell membesar untuk memudahkan pendidihan dan penguapan.

5. Double pipeMasing-masing tube mempunyai shell sendiri-sendiri untuk membentuk ruang annulus. Biasa digunakan finned tube

6. Pipe coil


Tipe pipe coil yaitu:

a. Spiral coil

Coil yang direndam dal;am box coil yang berisi air, digunakan untuk pemanasan dan pendinginan. Coil berbentuk spiral.

b. Pipe coil

Biasa dipasang pada dasar suatu tankiuntuk memanaskan isi tanki dengan aliran steam dalam pipa. Dapat berbentuk hair pain, spiral, tipe ring.

c. Box coil

Pendinginan dilakukan dengan jalan mengalirkan fluida panas dalam suatu coil yang tercelup dalam media pendingin air.

Klasifikasi Heat exchanger berdasarkan Standar TEMA.

TEMA (Tubular Exchanger Manufacturing Assosiation), mengklasifikasikan Heat Exchanger berdasarkan perencanaan dan pembuatannya menjadi tiga kelas yaitu:1. Hean exchanger kelas ‘R’ umumnya digunakan untuk industri minyak dan peralatan

untuk proses tersebut2. Heat exchanger kelas ‘C’ umumnya digunakan untuk keperluan komersil3. Heat exchanger kelas ‘B’ umumnya digunakan untuk proses kimia.

Klasifikasi heat exchanger berdasarkan jenis alirannya:1. Heat exchanger counter current (aliraran berlawanan arah)

Jika aliran kedua fluida yang mengalir dalam HE berlawanan arahnya2. Heat exchanger co-current (aliran searah)

Jika aliran fluida yang didinginkan dengan media pendinginnya searah.3. Hear exchanger cross current (aliran silang)

Jika aliran fluida yangmengalir dalam HE saling memotong arah


Gambar aliran fuida pada heat exchanger

2.9.3 Reaktor

Reaktor adalah suatu alat proses tempat di mana terjadinya suatu reaksi berlangsung, baik itu reaksi kimia atau nuklir dan bukan secara fisika. Dengan terjadinya reaksi inilah suatu bahan berubah ke bentuk bahan lainnya, perubahannya ada yang terjadi secara spontan alias terjadi dengan sendirinya atau bisa juga butuh bantuan energi seperti panas (contoh energi yang paling umum).Perubahan yang dimaksud adalah perubahan kimia, jadi terjadi perubahan bahan bukan fase misalnya dari air menjadi uap yang merupakan reaksi fisika.

Reaktor kimia adalah jenis reaktor yang umum sekali digunakan dalam industri.Hal ini dikarenakan, dalam sintesis bahan kita selalu memerlukan jenis reaktor ini.

Tujuan pemilihan reaktor adalah :1. Mendapat keuntungan yang besar2. Biaya produksi rendah3. Modal kecil/volume reaktor minimum4. Operasinya sederhana dan murah5. Keselamatan kerja terjamin6. Polusi terhadap sekelilingnya (lingkungan) dijaga sekecil-kecilnya

Pemilihan jenis reaktor dipengaruhi oleh :1. Fase zat pereaksi dan hasil reaksi2. Tipe reaksi dan persamaan kecepatan reaksi, serta ada tidaknya reaksi samping3. Kapasitas produksi4. Harga alat (reactor) dan biaya instalasinya5. Kemampuan reactor untuk menyediakan luas permukaan yang cukup untuk perpindahan

panas

Umumnya reaktor kimia menggunakan dua jenis reaktor, yaitu:

RATB (Reaktor Alir Tangki Berpengaduk) RAS (Reaktor Aliran Sumbat)

Jenis pengoperasian reaktor yang dapat dijumpai di industri:


Gambar. Heat exchanger

http://id.wikipedia.org/wiki/Fase

http://id.wikipedia.org/wiki/Panas

http://id.wikipedia.org/wiki/Energi

http://id.wikipedia.org/wiki/Fisika

http://id.wikipedia.org/wiki/Reaksi_nuklir

http://id.wikipedia.org/wiki/Reaksi_kimia

Partaian/Batch : Reaktor batch adalah reaktor dimana tidak terjadinya aliran masuk atau aliran keluar selama proses biasanya digunakan untuk mereaksikan fase cair dan berkapasitas kecil.

Kontinyu / Semi-Batch : Reactor semibatch atau semi alir biasanya berbentuk tangki yang berpengaduk. Cara operasinya dengan jalan memasukan sebagian zat pereaksi atau salah satu zat pereaksi kedalam reaktor sedangkan zat pereaksi yang lain atau sisanya dimasukan secara kontinyu kedalam reactor

RATB (Reaktor Alir Tangki Berpengaduk) : Reaktor alir tangki berpengaduk hampir sama dengan reaktor batch tetapi umpan dan produk mengalir secara kontinyu dan pada reaktor CSTR dilengkapi dengan alat penambahan zat pereaksi dan pengambilan produk secara kontinyu.

o Jenis-Jenis Reaktor Berdasarkan Operasinya

1. Reaktor Isotermal :Reactor yang disebut beroperasi secara isotermal jika umpan yang masuk ke reactor, campuran dalam reactor dan lairan yang keluar dari reactor selalu uniform dan suhunya sama dan keadaan awal secara oprasionil sulit dilaksanakan sebab perpindahan panas yang terjadi harus selalu dapat mengimbangi panas reaksi yang terjadi (untuk reaksi exsoterm) arau panas diperlukan untuk reaksi endoterm.

2. Reaktor Adiabatis : Reactor yang disebut beroperasi secara adiabatic, jika tidak ada perpindahan panas antara reactor dengan sekelilingnya. Ditinjau dari segi operasionalnya, reactor adiabatic yang paling sederhana, cukup dengan menyekat reactor, sehingga tidak ada panas yang hilang ke sekelilingnya.

2.9.4 Kolom destilasi

Kolom distilasi (distillation column) merupakan peralatan proses yang banyak digunakan dalam industri proses termasuk kilang minyak. Kolom distilasi digunakan untuk memisahkan suatu bahan yang mengandung dua atau lebih komponen bahan menjadi beberapa komponen berdasarkan perbedaan volatility (kemudahan menguap)


Gambar 4. Reactor kimia Gambar 5. RATB (Reaktor Alir Tangki Berpengaduk)

dari masing-masing komponen bahan tersebut. Kolom distilasi merupakan serangkaian peralatan proses yang terdiri dari preheater, column, condenser, accumulator, reboiler serta peralatan pendukungnya, dengan konfigurasi seperti pada gambar berikut.

1. Kolom destilasi Kolom destilasi adalah sebuh menara tinggi dimana dipasang sejumlah baki-baki dengan jarak 30-70 cm. dalam kolom itu terjadi pemisahan antara destilat dan produk dasar karena perbedaan titik didih kedua komponen umpan.

2. Reboiler : Reboiler digunakan untuk memanaskan cairan yang mengalir keluar dari dasar kolom dan menguapkanya . pemanasan akanmenghasilkan uap yang cukup untuk pemisahan Suatu penukar panas vertical jenis rongga dan tabung (shell and tube) dengan perangkai tabung tetap (fixed tubesheet) digunakan sebagai reboiler. Sebagai medium pemanas biasanya digunakan uap air.

3. OverheadCondenserOverhead condenser adalah alat penukar panas untuk mendinginkan dan mengembunkan uap yangkeluaar dari puncak kolom dan lebih banyak mengandung komponen bertitik didih rendah. Untuk overhead condenser sering digunakan penukaran panas jenis rogga dan tabung (shell and tube) untuk medium pendingin dapat digunakan refrigerant atau air karena biaya lebih murah, biasanya air pendingin seringdigunakan.

4.RefluxDrumSebagai pencampur dari reflux drum di kembalikan ke kolom destilasi (disebut reflux), dan sisanya di kirim ke tangki produk. Pompa yang digunakan untuk pengeembaliandisebut reflux pum (pompa efflux)


Gambar 6. Rangkaian peralatan proses pada kolom destilasi

Untuk menjamin kemantapan oprasi pompa , harus ada cairan yang cukup dalam reflux drum itu.

Kolom (column) atau sering disebut tower memiliki dua kegunaan; yang pertama untuk memisahkan feed (material yang masuk) menjadi dua porsi, yaitu vapor yang naik ke bagian atas (top/overhead) kolom dan porsi liquid yang turun ke bagian bawah (bottom) kolom; yang kedua adalah untuk menjaga campuran kedua fasa vapor dan liquid (yang mengalir secara counter-current) agar seimbang, sehingga pemisahannya menjadi lebih sempurna.

Overhead vapor akan meninggalkan bagian atas kolom dan masuk ke condenser, vapor yang menjadi liquid akan dikumpulkan di accumulator. Sebagian liquid dari accumulator dikembalikan ke kolom sebagai reflux, sedangkan sebagian lainnya sebagai overhead product atau distillate.

Bottom liquid keluar dari bagian bawah kolom dan dipanaskan ke reboiler. Sebagian liquid menjadi vapor dan dikembalikan ke kolom, dan sebagian lainnya akan dikeluarkan sebagai bottom product atau residue.

Ini adalah konfigurasi kolom yang relative sederhana, pada aplikasi yang lebih kompleks, sebagian vapor atau liquid ditarik dari beberapa titik di bagian samping kolom (sidestream) sebagai intermediate product dan/atau sebagai reflux.

Pada umumnya bahan yang akan dipisahkan (feed) dimasukkan kedalam kolom melalui bagian samping kolom tersebut. Komponen yang lebih ringan akan menguap menjadi vapor dan naik ke bagian atas (overhead) kolom , sedangkan komponen yang lebih berat berbentuk liquid akan jatuh ke bagian bawah (bottom) kolom. Agar pemisahan dapat terjadi secara efektif, maka kedua fasa vapor dan liquid harus ada sepanjang kolom. Untuk menjaga tercapainya kondisi seperti ini, maka kondisi operasi kolom harus dijaga dengan menggunakan ontro ontrol.

Macam-macam system control pada kolom destilasi

Sacar garis besar sistem kontrol pada kolom distilasi terdiri dari:

Pressure control.Reflux control.Reboiler control.Pump arround control.Feed control.


Gambar 7. Kolom destilasi pada industri

Serie ini akan membahas pressure control pada kolom distilasi, sedangkan sistem kontrol lainnya akan dibahas pada serie selanjutnya.

Pressure control sangat penting dalam kolom distilasi karena berguna untuk menjaga kestabilan kondisi equilibrium material dalam kolom. Bila pressure kolom berubah-ubah maka proses pemisahan menjadi tidak sempurna (upset). Pemilihan setpoint untuk pressure control merupakan hasil kompromi dua kepentingan. Di satu sisi, pressure harus diambil cukup tinggi agar proses kondensasi overhead vapor oleh condensor (heat exchanger dengan medium pendingin) bisa terjadi, namun disisi lain pressure harus cukup rendah agar proses vaporisasi bottom liquid oleh reboiler (heat exchanger dengan medium pemanas) juga bisa terjadi. Pemilihan pressure ini dilakukan pada saat design karena akan menentukan ukuran/spec dari peralatan yang digunakan terutama condensor dan reboiler.

Konfigurasi pressure control yang akan digunakan sangat bergantung pada jenis phase product/stream yang dihasilkan dan bergantung juga pada kandungan uncondensable materials (material yang tidak terkondensasi) dalam overhead vapor.

Berikut akan dibahas beberapa konfigurasi pressure control yang didasarkan pada kondisi yang berhubungan dengan phase product serta kehadiran uncondensable materials seperti berikut:

1. Produk berupa vapor dan ada uncondensable materials.2. Produk berupa vapor dan tidak ada uncondensable materials.3. Produk berupa liquid dan tidak ada uncondensable materials.4. Produk berupa liquid dan ada uncondensable materials.

Tipe Destilasi:

Karena karakter campuran yang berbeda maka distilasi dilakukan dengan cara berbeda pula. Oleh karena itu distilasi meliputi beberapa tipe yaitu: distilasi azeotropik, distilasi kering, distilasi ekstraktif, distilasi beku (freeze distillation), distilasi fraksinasi, distilasi ua (steam distillation) dan distilasi vakum.

Berdasarkan prosesnya, distilasi juga dapat dibedakan menjadi distilasi batch (batch distillation) dan distilasi kontinyu (continuous distillation).Disebut distilasi batch jika dilakukan satu kali proses, yakni bahan dimasukkan dalam peralatan, diproses kemudian diambil hasilnya (distilat dan residu). Disebut distilasi kontinyu jika prosesnya berlangsung terusmenerus.Ada aliran bahan masuk sekaligus aliran bahan keluar.Rangkaian alat distilasi yang banyak digunakan di industri adalah jenis tray tower dan packed tower.

Perawatan peralatan distilasi

Kolom distilasi harus dirawat agar kebersihan dan penggunaannya dapat seoptimal mungkin, dilakukan sebagai berikut :


1. Pengaruh panas kolom pada unit kolom distilasi terbatas pada kondensor dan pendidih ulang (reboiler), karena, pada umumnya, kolom tersebut diisolasi, sehingga kehilangan kalor sepanjang kolom relatif kecil

2. Untuk umpan yang berupa zat cair pada titik gelembungnya (q = 1) yaitu cairan jenuh, kalor yang diberikan pada pendidih ulang sama dengan yang dikeluarkan pada kondensor. Untuk umpan yang berwujud selain cairan jenuh kebutuhan kukus, pemanas dihitung dengan neraca panas (neraca entalpi).

Adsorpsi atau penjerapan adalah proses pemisahan bahan dari campuran gas atau cair, bahan yang akan dipisahkan ditarik oleh permukaan zat padat yang menyerap (adsorben). Biasanya partikel-partikel kecil zat penyerap ditempatkan ke suatu hamparan tetap dan fluida kemudian dialirkan melalui hamparan tetap tersebut sampai zat padat itu mendekati jenuh dan pemisahan yang dikehendaki tidak dapat berlangsung lagi. Kebanyakan zat pengadsorpsi adalah adsorben. Bahan-bahan yang berpori, dan adsorpsi berlangsung terutama pada dinding-dinding pori.

Pemisahan terjadi karena perbedaan bibit molekul atau karena perbedaan polaritas menyebabkan sebagian molekul melekat pada permukaan itu lebih erat daripada molekul-molekul lainnya. Misalnya, limbah industri pencucian kain batik diadsorpsi zat warnanya dengan menggunakan arang tempurung kelapa yang sudah diaktifkan. Limbah elektroplating yang mengandung nikel, logam berat nikel diadsorpsi dengan zeolit yang diaktifkan.

2.10 Simbol Alat dan Fungsinya

Nama Alat Simbol Alat Gambar Alat FungsiPompa Pompa adalah alat untuk

menggerakan cairan atau menaikkan tekanan udara. Pompa menggerakan cairan dari tempat bertekanan rendah ke tempat dengan tekanan yang lebih tinggi, untuk mengatasi perbedaan tekanan ini maka diperlukan tenaga (energi). Pompa untuk udara biasa disebut Kompresor


Heat Exchanger

Alat penukar panas atau Heat Exchanger (HE) adalah alat yang digunakan untuk memindahkan panas dari sistem ke sistem lain tanpa perpindahan massa dan bisa berfungsi sebagai pemanas maupun sebagai pendingin.

Kolom destilasi

Kolom distilasi digunakan untuk memisahkan suatu bahan yang mengandung dua atau lebih komponen bahan menjadi beberapa komponen berdasarkan perbedaan volatility (kemudahan menguap) dari masing-masing komponen bahan tersebut.

Reaktor Reaktor adalah suatu alat proses tempat di mana terjadinya suatu reaksi berlangsung, baik itu reaksi kimia atau nuklir dan bukan secara fisika. Dengan terjadinya reaksi inilah suatu bahan berubah ke bentuk bahan lainnya,


http://id.wikipedia.org/wiki/Fisika

http://id.wikipedia.org/wiki/Reaksi_nuklir

http://id.wikipedia.org/wiki/Reaksi_kimia

BAB 3PENUTUP

3.1 KESIMPULAN

DME adalah bahan bakar multi-source dan dapat diproduksi dari banyak sumber, di antaranya dari gas alam, minyak (fuel oil), batubara, limbah plastik, limbah kertas, limbah pabrik gula, dan biomassa.

Karena gas karbon monoksida dan hidrogen (disebut syngas) sebagai bahan baku DME maupun metanol bisa dihasilkan dari reaksi gas metan dengan uap air, maka bisa dikatakan Indonesia memiliki potensi menjadi produsen DME karena memiliki cadangan gas alam termasuk methan yang sangat besar.

Dimethyl ether (DME) adalah bahan bakar yang mempunyai karakterisitk sama seperti LPG yaitu berupa gas pada tekanan dan suhu ambien, serta dapat dicairkan dengan memberikan sedikit tekanan. DME dapat dimanfaatkan seperti LPG. Kandungan racunnya sama dengan kandungan racun di LPG. Efisiensi termal dan emisinya hampir sama dengan gas alam. Oleh karena itu DME bisa menjadi bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan dan ekonomis selain LPG.

Melalui rute reaksi metanol menggunakan syngas, hasil gasifikasi batubara dan setelah melalui dehidarasi metanol dihasilkan DME. Cadangan batubara Indonesia yang melimpah merupaka suatu potensi yang besar sebagai bahan baku DME berbasis batubara untuk kemudian digunakan sebagai bahan bakar gas alternatif untuk memasak. Kompor untuk gas alam atau LPG bisa digunakan untuk DME tanpa modifikasi. Dengan tekad penelitian dan pengembangan didukung dengan dana dan regulasi dari pemerintah tentu bakal menjadi fondasi yang kokoh dalam mengembangkan bahan bakar alternative ini.


Daftar Pustaka

http://asro.wordpress.com/2009/05/04/process-equipment-control-6-distillation-column-control-pressure-control/

http://beck-fk.blogspot.com/2012/05/alat-heat-exchanger.html

http://hermanfitris.blogspot.com/p/distilasi.html

http://iswahyudi8962.blogspot.com/2011/12/heat-exchanger.html

http://onnyapriyahanda.com/bagian-bagian-pompa-sentrifugal/

http://tentangteknikkimia.wordpress.com/2012/04/21/tentang-reaktor/

http://uripgumulya.com/berbagai-macam-pompa-sentrifugal/

http://www.agussuwasono.com/artikel/mechanical/65-teori-dasar-pompa-sentrifugal.html

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-industri/teknologi-proses/tipe-distilasi/


Makalah lengkap-dimetil-eter-docx

Science

Transcript of Makalah lengkap-dimetil-eter-docx