Disusun untuk Memenuhi Tugas Perancangan Pabrik Kimia Kelas D
*Dasar Reaksi*Reaksi proses pembuatan metanol yang terjadi di dalam reaktor utama menggunakan fixed bed multitube, terdiri dari reaksi :
CO2(g) + H2(g) → CH3OH(g) + H2O(g) ∆H = - 48969 kJ/mol
*Kondisi Operasi*Reaksi pembuatan metanol berlangsung pada kondisi operasi :
• Temperatur : 200 – 400OC
• Tekanan : 25 atm
• Fasa : Gas
• Katalis : Cu – Zn – Al ( 61:30:9 ) %
*Spesifikasi Bahan Baku dan Produk*
1. Bahan Baku
a. Karbondioksida
Rumus : CO2
Bentuk : Gas
Warna : -
Kemurnian : 99,5 %
b. Hidrogen
Rumus : H2
Bentuk : Gas
Warna : -
Kemurnian : 99,8 %
2. Bahan Pembantua. Katalis Reaktor Metanol
Senyawa : Cu-Zn-Al( 61:30:9) %
Carrier : Al2O3 Bentuk : Silinder Kemurnian : 99,3 %
3. Produka. Metanol
Rumus : CH3OHBentuk : CairWarna : BeningKemurnian : 99,85 %
SpesifikasiSpesifikasiperalatanperalatan
1. Tangki Penyimpanan CO2 dan H2
Fungsi : menyimpan bahan baku CO2 dan H2 dalam fase gas.
Tipe : tangki spherical
Jumlah : 2 buah
Kondisi Operasi : T = 30OC ; P = 15 atm
2. KompresorFungsi :
a. menaikkan tekanan gas H2 dan CO2 dari tangki penyimpanan hingga 20 – 25 atm.
b. menaikkan tekanan campuran gas H2 dan CO2 sebelum masuk reaktor hingga 50 atm.
Tipe : sentrifugal kompresor satu stageJumlah : 3 buahEfisiensi : 74,5 %Rasio Tekanan : 2,63
3. Kondensor ParsialFungsi : mengembunkan dan mempurging
impuritas yang ada dalam bahan baku.
Tipe : 1 – 2 Horizontal parsial kondensorJumlah : 1 buahShell Side : air pendinginTube Side : senyawa yang akan
diembunkan
4. HeaterFungsi : menaikkan suhu gas sintesa
sebelum masuk reaktor (200OC).Tipe : shell and tubeJumlah : 1 buahShell Side : pressurized steamTube Side : gas sintesa
5. ReaktorFungsi : tempat untuk mereaksikan CO2 dan H2.
Tipe : fixed bed multitube dengan katalis Cu – Zn – Al (61:30:9) %
Jumlah : 1 buahPressure Drop : 0,095 atmAlat Pendingin : jacketed vesselPendingin : refrigerantReaksi : CO2(g) + H2(g) → CH3OH(g) + H2O(g)
∆H = - 48969 kJ/mol
6. KondensorFungsi :
a. mengembunkan produk hasil reaksi dari reaktor.
b. mengembunkan uap produk yang keluar dari kolom destilasi.
Tipe : 1 -2 Horizontal kondensorJumlah : 2 buahShell Side : air pendinginTube Side : produk hasil
reaksi dari reaktor
7. Flash DrumFungsi :
a. memisahkan dan merecycle gas produk yang tidak terembunkan pada tekanan 35 atm dari cairan metanol – air.
b. memisahkan dan mempurging gas produk yang sudah tidak valuable pada tekanan 5 atm dari cairan metanol – air.
Tipe : tangki vertikalJumlah : 2 buahTekanan FD 1 : 35 atmTekanan FD 2 : 5 atmSuhu FD 1 : 146OC
8. PompaFungsi :
a. memompa cairan metanol – air dari flash drum 2 ke tangki penyimpanan crude metanol.
b. memompa cairan metanol – air dari tangki penyimpanan crude metanol ke menara destilasi.
c. memompa cairan metanol dari kondensor kolom destilasi ke tangki penyimpanan metanol.
d. memompa cairan metanol dari tangki penyimpanan keluar tangki.
Tipe : sentrifugal pumpJumlah : 4 buah
9. Tangki Penyimpanan Crude Metanol
Fungsi : menyimpan cairan metanol – air
keluaran reaktor yang sudah dikondensasi,
yang kemurniannya masih rendah.
Tipe : tangki silinder horizontal
Jumlah : 1 buah
Kondisi Operasi : P = 1 atm ; T = 30OC
10. Menara DestilasiFungsi : memisahkan metanol dari air sebagai produk atas dengan kemurnian 99,85 %.Tipe : sieve trayJumlah : 1 buahKondisi Operasi : P = 1,3 atm
T = 78OC
11. ReboilerFungsi : menguapkan sebagian produk
kolom destilasi.Tipe : thermosipon horizontalJumlah : 1 buahShell Side : steamTube Side : produk
kolom destilasi
12. Tangki Penyimpanan MetanolFungsi : menyimpan produk metanol dalam
bentuk cair.Tipe : tangki silinder vertikal tertutupJumlah : 1 buahKondisi Operasi : P = 1 atm
T = 30OC
*Langkah Proses*
Pembuatan metanol dengan proses hidrogenasi
CO2 pada dasarnya dibagi dalam 3 tahap :
1.Tahap penyiapan bahan baku
2.Tahap reaksi
3.Tahap pemurnian produk
1. Tahap Penyiapan Bahan BakuBahan baku pembuatan metanol adalah senyawa karbon dioksida dan gas hidrogen yang disimpan dalam spherical tank berwujud gas dengan tekanan 15 atm dan temperatur 30OC. Kedua bahan dicampur dalam 1 pipa dan dialirkan ke dalam kompresor sehingga tekanan naik menjadi 20 – 25 atm. Hal ini bertujuan agar gas bisa mengalir ke dalam kondensor parsial untuk memisahkan impuritas yang terkandung dalam bahan baku. Kemudian di dalam heater campuran gas dinaikkan temperaturnya menjadi 200OC dan dialirkan kedalam kompresor untuk dinaikkan tekanannya menjadi 50 atm dan suhu naik menjadi 260OC.
Tahap Penyiapan Bahan Baku
kompressor
Dicampur dalam 1
pipa
CO2(g)
(30°C, 15 atm)CO2(g)
(20-25 atm)
kompressor
H2(g)
(30°C, 15 atm)H2(g)
(20-25 atm)
CO2(g), H2(g)
(20-25 atm)
Kondensorparsial
impuritas
heater
CO2(g), H2(g)
(200°C,25 atm)
kompressor
CO2(g), H2(g)
(260°C,50 atm)
2. Tahap Reaksi
Campuran gas keluar dari kompresor pada temperatur 260OC dan
pada tekanan 50 atm. Gas reaktan masuk reaktor jenis fixed
bed multitube dan berisi katalis dengan kondisi operasi pada
tekanan 50 atm dan suhu 200 – 400OC. Reaksi yang terjadi di
reaktor metanol adalah :
CO2(g) + 3H2(g) → CH3OH(g) + H2O(g) ∆H = -48969 kJ/mol
Reaksi yang berlangsung di reaktor utama ini berlangsung
pada kondisi fase gas dengan menggunakan katalis padat Cu-
Zn-Al (61:30:9) %.
Tahap Reaksi
CO2(g) + 3H2(g) → CH3OH(g) + H2O(g) ΔH = -48969 kJ/mol
CO2(g), H2(g)
(260°C,50 atm)
CH3OH(g)
H2O(g)
H2(g)
(260°C,50 atm)
katalis padat Cu-Zn-Al
(61:30:9) %.
Reaksi pembentukan methanol terjadi dalam
reaktor fixed bed multitube
3. Tahap Pemurnian Produk
Outlet reaktor dimasukkan ke dalam kondensor untuk merubah fasa menjadi cair dan tekanan turun menjadi 35 atm. Tetapi karena tidak 100 % menjadi cairan, maka harus dimasukkan ke dalam flash drum pada tekanan 35 atm untuk memisahkan crude metanol dengan sisa gas yang tidak bereaksi, yang selanjutnya sisa gas tersebut di recycle ke dalam kondensor parsial. Kemudian crude metanol dari flash drum pertama dimasukkan lagi ke dalam flash drum bertekanan 5 atm untuk memisahkan crude metanol dari gas yang tidak valuable (gas dipurging).
Setelah itu, crude metanol dialirkan ke dalam tangki penampungan dengan menggunakan pompa, yang selanjutnya akan dimasukkan ke dalam menara destilasi. Hasil bawah menara destilasi yang berupa H2O dimasukkan ke reboiler dan dikembalikan seluruhnya ke menara destilasi, sedangkan hasil atas menara destilasi berupa metanol dengan kemurnian 99.85 % yang disimpan dalam tangki silindrikal.
Tahap Pemurnian Produk
CH3OH(g)
H2O(g)
H2(g)
(260°C,50 atm)
kondensor
CH3OH(g)
H2O(g)
H2(g)
(35 atm, sebagian mencair)
Flash drum
CH3OH(c)
H2O(c)
(5 atm)
H2(g)
(5 atm, akan direcycle ke kondensor
parsial)
Flash drumSisa gas yang
tidak valuable, dipurging
CH3OH(g)
H2O(c)
(1 atm)
Tangki penampung
Kolo
m d
istil
lasi
H2O keluar pada dasar kolom, dikembalikan seluruhny ke dalam
kolom setelah dipanaskan di reboiler
CH3OH keluar dari puncak kolom, derecycle ke
kolom melalui kondensor total sampai didapatkan
kemurnian 99,85%
Top Related