bab i dme dari kelapa sawit rev1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Minyak bumi dan gas alam merupakan sumber daya alam yang tidak dapat

diperbaharui dimana dalam beberapa puluh tahun ke depan keberadaannya akan

habis. Padahal masyarakat Indonesia umumnya mengkonsumsi minyak tanah sebagai

sumber bahan bakar yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Minyak tanah

merupakan salah satu Bahan Bakar Minyak (BBM) yang disubsidi oleh pemerintah.

Setiap tahunnya Pemerintah menganggarkan dana sekitar Rp 50 trilyun untuk

mensubsidi BBM dimana minyak tanah mendapatkan subsidi lebih dari 50% dari

anggaran subsidi BBM. Dari tahun ke tahun anggaran ini semakin tinggi karena trend

harga minyak di dunia cenderung meningkat.

Menurut data dari Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral

menyebutkan bahwa pada tahun 2006 produksi minyak tanah dalam negeri sebesar

8,545 juta kilo liter sedangkan kebutuhan minyak tanah dalam negeri mencapai

10,023 juta kilo liter sehingga saat ini masih dilakukan impor sebesar 2,111 juta kilo

liter termasuk untuk cadangan sebesar 633,881 ribu kilo liter. Dengan keterbatasan

produksi minyak tanah dalam negeri menyebabkan negara harus memenuhi

kekurangannya dengan cara melakukan impor. Hal ini tentunya membuat pemerintah

harus berpikir keras dalam memenuhi kebutuhan dalam negeri. Sehingga, pada tahun

2007 Pemerintah membuat kebijakan yaitu pengalihan subsidi minyak tanah ke

Liquefied Petroleum Gas (LPG). Pengalihan ini direncanakan akan tersebar merata

penggunaannya di seluruh Indonesia dari tahun 2007-2010. Tetapi menurut data

Pertamina, kebutuhan LPG dalam negeri mengalami peningkatan antara 3 juta metrik

ton hingga 3,9 juta metrik ton untuk tahun 2011 dan akan terus meningkat untuk

tahun-tahun berikutnya. Pertamina yang hanya dapat menyuplai 1 juta ton dan 1 juta

ton dari PetroChina perusahaan asing yang berbasis di Indonesia, harus melakukan

impor untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri. Dengan harga minyak bumi di dunia

yang semakin meningkat, tentunya membuat Pemerintah harus benar-benar

menentukan langkah selanjutnya dalam menangani konsumsi BBM di Indonesia yaitu

dengan mengembangkan sumber-sumber energi alternatif yang tidak pernah habis

(renewable) dan juga ramah lingkungan.

Sektor pertanian dan perkebunan memiliki peranan yang penting dalam

pembangunan ekonomi nasional. Dalam keadaan perekonomian Indonesia saat ini,

akibat nilai tukar dolar yang meningkat dan tidak menentu, maka harga kebutuhan

impor maupun bahan baku industri semakin mahal. Untuk mengatasi hal tersebut kita

perlu mengadakan penelitian yang berdasarkan pada pemanfaatan sumber daya alam

secara lebih produktif serta memperhatikan aspek kelestarian lingkungan.

Menurut data yang dikeluarkan oleh departemen pertanian tahun 2010 di

Indonesia terdapat produksi kelapa sawit sebesar 21,58,120 ton/tahun kemudian pada

tahun 2011 meningkat sebesar 23,064,636 ton/tahun. Dengan produksi kelapa sawit

yang meningkat maka pabrik pengolahan kelapa sawit mempunyai potensi besar

selain menghasilkan crude palm oil (CPO) juga menghasilkan limbah padat yang

jumlahnya berlimpah. Limbah padat ini berupa tandan kosong, cangkang dan serabut.

Rata-rata limbah padat yang dihasilkan tiap tahunnya adalah 42,5 % ton/tahun dari

jumlah produksi kelapa sawit di Indonesia.

Tabel 1.1 Produksi Limbah Kelapa sawitdi Sumatera dan Kalimantan

Tahun Jumlah Produksi kelapa Sawit

Jumlah Limbah Kelapa Sawit

2001 7324957 3113106,7252002 8410785 3574583,6252003 9101314 3868058,452004 9312757 3957921,7252005 9989557 4245561,725

2006 14822812 6299695,12007 15137601 6433480,4252008 15367534 6531201,952009 16744905 7116584,6252010 18250625 7756515,625

2011 19283808 8195618,4 Limbah kelapa sawit yang digunakan sebagai pengganti gas alam adalah

limbah kelapa sawit berkualitas rendah yang sudah tidak digunakan dan harganya

relatif murah. Komponen yang dikandung limbah kelapa sawit memungkinkan

limbah kelapa sawit untuk dapat digunakan sebagai bahan baku industri metanol

menggantikan gas alam. Pemanfaatan limbah kelapa sawit ini diharapkan dapat

membantu meningkatkan nilai jual dari limbah kelapa sawit itu sendiri.

DME (dimethyl ether), merupakan sumber energi alternatif yang renewable

dan juga ramah lingkungan. Dikatakan demikian, karena bahan bakunya yang terbuat

dari biomassa yang keberadaannya di Indonesia sangat melimpah di seluruh negeri

dan ramah lingkungan karena menghasilkan produk samping gas O2 serta N2 yang

dapat langsung dibuang ke udara dan juga air yang masih bisa dipakai untuk

kebutuhan utilitas.

DME memiliki sifat tidak berbau, tidak berwarna, dan pada suhu ruangan gas

DME dapat dicairkan apabila dikompresi atau diberi tekanan. Mudahnya proses

pencairan DME ini membuatnya mudah juga dalam sistem pendistribusiannya hingga

mencapai ke pelosok-pelosok daerah dan mudah dalam penyimpanannya. DME juga

memiliki potensi bahan bakar alternatif untuk kendaraan bermesin diesel yaitu

bilangan cetane 55-60 lebih besar dibandingkan minyak diesel/solar yang hanya 40-

55. Hal ini menyebabkan mengurangi tingkat kebisingan suara mesin diesel menjadi

sehalus suara mesin kendaraan bermotor yang menggunakan gasoline. Sehingga

DME mampu menggantikan minyak diesel/solar maupun LPG.

DME adalah senyawa eter yang paling sederhana yang memiliki rumus kimia

(CH3-O-CH3), yaitu :

Gambar 1.1 Rumus Struktur Dimetil Eter

Pembuatan DME terdiri dari 2 jenis, yaitu sintesis langsung dan sintesis tak

langsung. Umpan natural gas diubah menjadi menjadi syn-gas (H2 dan CO). Pada

sintesis langsung, gas sintesis diubah menjadi metanol yang kemudian disintesis

menjadi DME yang terjadi secara langsung dalam satu reaktor saja. Sedangkan

sintesis tak langsung terjadi intermediate produk yaitu sintesis gas diubah menjadi

metanol. Lalu metanol mentah yang dihasilkan, dialirkan ke reaktor sintesis DME

sehingga didapatkan crude DME.

Dimethyl ether adalah bahan bakar multi-source (dapat didapatkan dari

banyak sumber), diantaranya dari gas alam, fuel oil, batubara, dan biomassa.

Kebutuhan dimethyl ether di indonesia sebagian besar masih diperoleh dari impor

dari negara jepang, china, dan sebagian eropa.

Saat ini, dimethyl ether diproduksi dari gas alam melalui reaksi dehidrasi

metanol. Namun, gas alam merupakan sumber daya alam yang tidak dapat

diperbaharui, sehingga akhir-akhir ini muncul alternatif bahan baku yang bersifat

diperbaharui salah satunya adalah biomassa. Pada pra rancangan pabrik ini biomassa

yang digunakan adalah tandan kosong kelapa sawit (TKKS).

1.2. Penetapan Kapasitas ProduksiDalam pendirian pabrik dimethyl ether di Indonesia ada beberapa

pertimbangan-pertimbangan yang harus dilkaukan, yaitu :a. Proyeksi kebutuhan pasarb. Ketersediaan bahan bakuc. Kapasitas minimal1.2.1. Proyeksi kebutuhan pasar

Sumber energi di Indonesia terus berkurang seadangkan kebutuhan akan bahan bakar terus meningkat, meningkatnya kebutuhan akan bahan bakar tidak diimbangi oleh produksi yang cukup ini dapat d lihat dari jumlah impor LPG maupun solar yang dari tahun ketahun terus meningkat sebagaimana yang terlihat pada table berikut :

Tabel 1.2.1.1. Produksi dan kebutuhan LPG dan Solar di Indonesia

TahunLPG SolarProduksi (Ton) Kebutuhan (Ton) Produksi (Ton) Kebutuhan (Ton)

2009 2,185,950

3,014,621

13,278,720

20,019,117

2010 2,478,371

4,100,330

15,184,820

23,070,310

2011 2,285,439

4,277,213

15,221,780

25,796,287

2012 2,492,609

4,994,271

16,932,160

25,195,054

(sumber : departemen Perindustrian dan Perdagangan)

Dari tabel diatas dapat dilihat bahwa pemenuhan kebutuhan bahan bakar di Indonesia setiap tahunnya masih belum mencukupi sehingga tetap dilakukan impor untuk memenuhi kekurangan produksi dalam negeri.

Pabrik Dimethyl Ether ini akan dididirikan pada tahun 2020 maka untuk

mengetahui data proyeksi Impor, Ekspor, produksi dan kebutuhan lokal Dimethyl

Ether pada tahun 2020 dapat dihitung dengan menggunakan metode Least Square

Time.

Metode Least Square Time:

Y = ax + b

Maka,

a =

(nΣ xy−Σx . Σy )(n . Σx2−( Σx )2

b =

Σy−a. Σxn

Dimana : y = variable terikat x = variable bebas

a = slope of regration b = axis intersep

n = jumlah data

Dari teori perkiraan least square maka didapat kebutuhan DME sebagai berikut:

Tabel 1.2.1.2. Proyeksi produksi LPG pada tahun 2020

TahunTahun ke- (X) Produksi (Y)

2004 1 2,026,935

2005 2 1,827,814

2006 3 1,428,490

2007 4 1,409,430

2008 5 1,690,766

2009 6 2,185,950

2010 7 2,478,371

2011 8 2,285,439

2012 9 2,49

2,609

Maka didapatkan persamaan least square untuk produksi sebagai berikut :

Y=89292x + 1000000

Dalam bentuk grafik, yaitu :

f(x) = 89291.72 x + 1484579.78R² = 0.473129620641042

Tahun ke-

prod

uksi

(Ton

)

Gambar 1.1 Perkembangan produksi LPG

Pada tahun ke-17 (2020) maka produksi LPG sebayak :

Y=89292x + 1000000

Y=89292(20) + 1000000

Y=2785840 Ton

Tabel 1.2.1.3. Proyeksi kebutuhan impor LPG pada tahun 2020

TahunTahun ke- (X) Impor (Y)

2004 1 32,994

2005 2 22,166

2006 3 68,997

2007 4 137,760

2008 5 418,139

2009 6 917,171

2010 7 1,621,959

2011 8 1,991,774

2012 9 2,501,662

Maka didapatkan persamaan least square untuk impor sebagai berikut :

Y=277720x - 68593


f(x) = 277719.88 x − 685930.24R² = 0.870128003237362

tahun ke-

impo

r (To

n)

Gambar 1.2 Perkembangan impor LPG

Pada tahun ke-17 (2020) maka impor LPG sebayak :

Y= 277720x – 68593

Y= 277720(17) – 68593

Y= 5485807 Ton

Tabel 1.2.1.4. Proyeksi kebutuhan LPG padadalam negeri tahun 2020

TahunTahun ke- (X) Kebutuhan (Y)

2004 1 1,078,149

2005 2 834,614

2006 3 1,207,789

2007 4 1,278,679

2008 5 2,008,405

2009 6 3,014,621

2010 7 4,100,330

2011 8 4,277,213

2012 9 4,994,271

Maka didapatkan persamaan least square untuk kebutuhan sebagai berikut :

Y= 477300x – 11900


f(x) = 477301.33 x − 118999.51R² = 0.918465822112307

tahun ke-

Kebu

tuha

n (

Ton)

Gambar 1.3 Perkembangan kebutuhan LPG

Pada tahun ke-17 (2020) maka kebutuhan LPG sebayak :

Y= 477300x - 11900

Y= 477300(17) - 11900

Y= 8102200 Ton

Tabel 1.2.1.5. Proyeksi produksi solar pada tahun 2020

TahunTahun ke- (X) Produksi (Y)

2009 1 13,278,720

2010 2 15,184,820

2011 3 15,221,780

2012 4 16,932,160

Maka didapatkan persamaan least square untuk produksi sebagai berikut :

Y= 1000000x + 10000000


f(x) = 1099728 x + 12405050R² = 0.904689358029659

tahun ke-

Prod

uksi

(Ton

)

Gambar 1.4 Perkembangan produksi solar

Pada tahun ke-12 (2020) maka produksi solar sebayak :

Y= 1000000x + 10000000

Y= 1000000(12) + 10000000

Y= 22000000 Ton

Tabel 1.2.1.6. Proyeksi impor solar pada tahun 2020

TahunTahun ke- (X) impor (Y)

2009 1 6,918,152

2010 2 8,497,025

2011 3 10,895,268

2012 4 8,326,926

Maka didapatkan persamaan least square untuk impor sebagai berikut :

Y= 66245x + 7000000


f(x) = 662456.31 x + 7003202.01R² = 0.268640363776908

tahun ke-

Impo

r (To

n)

Gambar 1.5 Perkembangan impor solar


Y= 66245x + 700000

Y= 66245(12) + 700000

Y= 7794940 Ton

Tabel 1.2.1.7. Proyeksi kebutuhan solar pada tahun 2020

TahunTahun ke- (X) kebutuhan (Y)

2009 1 20,019,117

2010 2 23,070,310

2011 3 25,796,287

2012 4 25,195,054

Maka didapatkan persamaan least square untuk kebutuhan sebagai berikut :

Y= 908667x + 20000000


f(x) = 1825378.64 x + 18956745.56R² = 0.81484343861566

tahun ke-

Impo

r (To

n)

Gambar 1.6 Perkembangan kebutuhan solar


Y= 908667x + 20000000

Y= 908667(12) + 20000000

Y= 30904000 Ton

Berdasarkan pada data kebutuhan, produksi serta impor bahna bakar LPG maupun solar di Indonesia, maka pada tahun 2020 diperkirakan DME yang dapat dikonsumsi sebagai pengganti bahan bakar diatas sebesar 13.280.474 Ton dan ini merupakan peluang pasar yang sangat baik terutama untuk menutupi kebutuhan impor bahan bakar yang akhirnya dapat menghemat devisa Negara.

1.2.2. Ketrsediaan bahan baku

Bahan baku yang digunakan dalam pembuatan DME Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS). TKKS dapat diperoleh dari PT. Raja Garuda Mas dan Wilmar International Group di Medan, Sumatera Utara dan Propinsi Sumatera merupakan produsen terbesar di Indonesia dengan kapasitas produksi 17 juta ton di tahun 2012. Dengan setiap pengolahan 1 ton tandan buah segar kelapa sawit akan menghasilkan

sebanyak 22-23 % TKKS atau sebanyak 220 – 230 kg TKKS. Berikut ini adalah data produksi kelapa sawit di Indonesia pada tahun 2008 – 2012.

Tabel 1.4 Produksi Kelapa sawit di Indonesia 2008-2012 (ton)

1.2.3. Kapasitas minimalDari hasil seminar international DME association tahun 2006

diperolah informasi produksi paling besar yang telah dibuat untuk memproduksi DME sebesar 800000 Ton/Tahun. Proses ini dilakukan dengan motoda dehidrasi methanol dan memiliki kemurnian sampai 99%. Dengan melihat peluang pasar yang besar akan DME di dalam negeri serta mudahnya memperoleh bahan baku maka penetapan kapasitas pabrik yang akan didirikan sebesar kebutuhan impor LPG dan solar tahun 2020 yaitu sebesar 13.280.474 Ton pertahun.Dari beberapa hal tersebut di atas, maka dalam perancangan pabrik DME menggunakan metoda indirect synthesis dengan pertimbangan :

1. produksi DME sebbesar 13.280.474 Ton pertahun mampu memenuhi kebutuhan bahan bakar dalam negeri dan juga menghilangkan impor bahan bakar dari luar negeri.

2. Dapat memacu perkembangan industri lain di dalam negeri yang menggunakan DME sebagai bahan bakunya.

3. Dapat menghemat cadangan sumber daya mineral yang tak dapat diperbaharui, sehingga harga bahan bakar lebih stabil.

4. bahan baku biomassa dapat dipenuhi dari dalam negeri ,dan dapat diperbaharui yang otomatis lebih mensejahterakan para petani karena sekam padi menjadi barang bernilai ekonomis.

1.3. Bahan Baku dan Produk

1.3.1 Spesifikasi bahan baku dan produk

1.3.1.1 Bahan baku

A. Limbah kelapa sawit

Analisa Proximet

(% berat)

Tandan Kosong

Kelapa Sawit

Serabut Tempurung

(cangkang)

Moisture 58.60 31.84 12

Volatile 30.44 48.61 68.20

Fixed karbon 8.04 13.20 16.30

Ash 2.92 6.35 3.50

Analisa Elemental

(%)

Tandan Kosong

Kelapa Sawit

Serabut Tempurung

(cangkang)

C 15.11 31.35 44.44

H 1.51 4.57 5.01

N 2.57 0.02 0.28

O 1.13 25.63 34.70

1.3.1.2 Bahan pembantu

A. Hidrogen

Sifat fisik :

Rumus Molekul : H2

Berat molekul : 1.016

Densitas : (0 °C, 101.325 kPa)0.08988 g/L Liquid dan

0.07 (0.0763 solid)

Titik Didih (760 mmHg) : -252,87 oC

Titik Beku : -259,14 oC

Tekanan kritis (pc) : 1,293MPa

Temperatur Kritis (tc) : 32,97 K

Kapasitas panas : (25 °C) (H2) 28.836 J·mol−1·K−1

Sifat kimia:

suhu dan tekanan standar, hidrogen tidak berwarna, tidak berbau, bukan

logam, hambar,.

gas diatomik yang sangat mudah terbakar dengan rumus molekul H2

B. Karbon dioksida

Sifat fisik :

Rumus Molekul : CO2


Densitas : 1562 kg/m3 (solid at 1 atm and −78.5 °C)

Titik Didih (760 mmHg) : -78.5 oC

Titik Beku : -56.6 oC

Tekanan kritis (pc) : 73.825 bar

Temperatur Kritis (tc) : 31.01 K

Kapasitas panas : (25 °C) 37.135 J/K mol

C. Karbon monoksida

Sifat fisik :

Rumus Molekul : CO


Densitas : 1.25 g/L (at 1 atm and 0 °C)


Titik Beku : -205 oC

Tekanan kritis (pc) : 35 bar

Temperatur Kritis (tc) : -140.3 oC

Kapasitas panas : (1.013 bar and 15.6 °C): 0.029 kJ/(mol.K)

D. Katalis Cu/Al2O3

Sifat fisik :

Rumus Molekul : Cu/Al2O3


Bentuk fisik : padat

Titik Didih (760 mmHg) : 2980 oC

Spesific grafity : 4

1.3.1.3 Produk

A. Dimethyl Eter

Rumus Molekul : CH3OCH3


Densitas gas : 0.1222 (lb/ft3)


Titik Beku : -138.5 oC

Tekanan kritis (pc) : 73.825 bar

Temperatur Kritis (tc) : 126.9 oC

Kapasitas panas : (25 °C) 65.57 J K−1 mol−1

1.4. Lokasi dan Letak Pabrik1.5. Lokasi Pabrik

Lokasi pabrik merupakan salah satu faktor penting dalam proses pendirian

sebuah industri. Pemilihan lokasi pabrik secara geografis dapat memberikan pengaruh

yang besar terhadap lancarnya kegiatan industri karena memilih lokasi pabrik yang

tepat dapat menaikan daya guna dan menghemat biaya produksinya. Beberapa faktor

yang dijadikan pertimbangan dalam menentukan lokasi pabrik antara lain adalah

ketersediaan bahan baku, daerah pemasaran, transportasi, utilitas, tenaga kerja, dan

lain-lain. Lokasi pabrik dimethyl ether direncanakan didirikan di Kawasan Industri

Medan merupakan sebuah kawasan industri yang terletak di Sumatera Utara, Medan.

Lokasi Kawasan Industri Medan sangat strategis:

Dihubungkan oleh jalan tol menuju pusat kota dan pelabuhan laut

Jarak menuju ke pelabuhan laut 15 km

Jarak menuju ke Balai kota 10 km

Jarak menuju ke pelabuhan udara 20 km

60 km menuju ke Berastagi

Jarak menuju ke Danau Toba 170 km

Gambar 1.3 Lokasi Pendirian Pabrik DME di Provinsi Sumatera Utara

Dipilihnya lokasi Kawasan Industri Medan dengan pertimbangan sebagai

berikut :

1. Penyediaan Bahan Baku

Tandan kosong kelapa sawit (TKKS) dapat diperoleh dari PT. Raja Garuda

Mas dan Wilmar International Group di Medan, Sumatera Utara dan Propinsi

Sumatera merupakan produsen terbesar di Indonesia dengan kapasitas produksi 17

juta ton di tahun 2012.

2. Pemasaran

Pabrik Dimethyl Ether terutama ditujukan untuk memenuhi kebutuhan dalam

negeri. Target pemasaran ialah pengolahan LPG maupun solar milik PERTAMINA.

Karena produksi migas di daerah kalimatan telah mengalami penurunan, sehingga

pabrik ini didirikan di kwasan kalimantan bertujuan untuk meningkatkan

perekonomian dan pemerataan pembangunan.

3. Transportasi

Sarana dan prasarana transportasi sangat diperlukan sebagai penunjang utama

penyediaan bahan baku maupun pemasaran produk. Dengan adanya fasilitas

transportasi berupa jalan raya, pelabuhan udara dan pelabuhan laut yang memadai,

maka pemilihan lokasi pabrik dimethyl ether di kawasan Industri Medan, sumatera

Utara.

4. Tenaga Kerja

Kawasan industri terletak di daerah Kalimantan yang sarat dengan pendidikan

formal maupun non formal dimana banyak dihasilkan tenaga kerja ahli maupun non

ahli, sehingga tenaga kerja mudah didapatkan. Berdirinya pabrik dimethyl ether di

kawasan Kalimantan juga bertujuan untuk pemerataan pembangunan sehingga

pembangunan tidak hanya berpusat di Pulau Jawa.

5. Utilitas

Kaltim Industrial Estate merupakan daerah industri yang sudah maju maka

penyediaan utilitas tidak mengalami kesulitan. Utilitas yang dibutuhkan adalah steam,

air, dan listrik. Pelabuhan dan sungai tersedia untuk memenuhi kebutuhan air

sedangkan listrik disuplai dari PT.PLN Kalimantan Timur.

6. Kemungkinan Perluasan Pabrik

Dengan didirikannya pabrik di Kaltim Industri Estate diharapkan dapat

diadakan perluasan ditahun mendatang mengingat lahan yang tersedia masih

memungkinkan.

1.6. Pemilihan Proses

Seiring dengan perkembangan jaman dan teknologi maka berbagai macam

teknologi terus dikembangkan untuk menghasilkan Dimethyl ether dengan upaya

peningkatan kualitas maupun secara ekonomis. Dimethyl ether diproduksi dalam

skala industri terutama berdasarkan konversi dari gas sintesa atau syngas. Syngas

diperoleh dari proses gasifikasi biomassa. Gasifikasi adalah suatu proses mengubah

bahan padatan yang mengandung karbon menjadi gas yang mudah terbakar atau

syngas ( CO, H2, CH4) dan gas-gas lain yang terjadi didalam gasifier.

Teknologi gasifikasi yang terus berkembang mengarahkan klasifikasi

teknologi yang sesuai dengan sifat fisik maupun sistem yang berlangsung dalam

menciptakan proses gasifikasi. Beberapa kategori alat gasifikasi berdasarkan mode

fluidisasi dibagi menjadi tiga antara lain :

1. Fixed atau Moving Bed Gasifier

2. Fluidized Bed Gasification

3. Entrained Flow Reaktor

Tabel 1.6 Tipe-Tipe Gasifier

Parameter Fixed/Moving

Bed

Fluidized

Bed

Entrained

Bed

Ukuran feed

(mm)

< 51 < 6 < 0.15

Kekasaran

Partikel

Sangat baik baik Buruk

Jenis feed Bahan

berkualitas

rendah

Bahan

berkuaitas

rendah

Semua jenis

batubara dan

tidak cook untuk

biomassa

Temperatur (oC) 1090 800-100 >1990

Temperatur gas 450-600 800-1000 >1260

(oC)

Kebutuhan

oksidan

Rendah Menengah Tinggi

Dengan membandingkan beberapa tipe gasifier diatas maka digunakan

gasifier fixed atau moving bed dengan pertimbangan :

1. Temperatur gas lebih rendah

2. Temperatur operasi lebih rendah dibandingkan dengan tipe gasifier lain

3. Kekasaran ukuran feed sangat baik jadi cocok untuk limbah kelapa sawit

4. Kebutuhan oksidan lebih rendah

Setelah proses gasifikasi kemudian syngas akan dikonversi pada reaktor

sintesa metanol. Proses sintesa metanol dibagi menjadi 2, yaitu :

1. Proses Tekanan Rendah

2. Proses Tekanan Tinggi

Proses-proses sintesa metanol dapat dijelaskan sebagai berikut :

a. Proses Tekanan Rendah

Pada proses ini tekanan yang digunakan adalah 50-150 bar dan suhu 200-500 oC. Jenis katalis yang digunakan adalah dasar tembaga (copper based

catalyst).penggunaan katalis ini membutuhkan kondisi syn-gas yang murni dari

sulfur klorin (H2S < 0.1 ppm). Keunggulan dari proses ini biaya investasi yang lebih

rendah, biaya produksi lebih rendah, selktifitas yang tinggi, kemampuan operasi

yang lebih baik dan lebih fleksibel dalam penentuan ukuran pabrik.

b. Proses Tekanan Tinggi

Pada proses ini pembuatan methanol dioperasikan pada tekanan 300 bar,

menggunakan katalis krom osida-seng untuk perubahan katalitik dari CO, CO2 dan H2

menjadi methanol pada suhu 320-400 oC dan beroperasi pada tekanan 120-00 bar.

Katalis ini tahan terhadap sulfur dan klorin yang terdapat dalam syn-gas. Kekurangan

proses ini adalah mahalnya komponen yang diperlukan untuk tekanan tinggi, biaya

energi yang lebih tinggi , serta biaya peralatan yang relatif cukup tinggi.

Berdasarkan perbandingan dua proses diatas maka dipilihlah proses tekanan

rendah dengan pertimbangan sebagai berikut :

Biaya investasi yang lebih rendah

Biaya produksi yang lebih murah

Kemampuan operasi yang lebih baik

Lebih fleksibel dalam penentuan ukuran pabrik

Proses-proses tekanan rendah yang digunakan dalam produksi metanol antara

lain adalah sebagai berikut :

1. Proses Tekanan Rendah Lurgi

Proses ini patennya dimiliki oleh Lurgi Oel Gas Chemie Gmbh. Tipe

reaktor yang digunakan pada proses ini adalah reaktor shell and tube, tube

diisi dengan katalis dan panas reaksi diserap oleh air yang berikulasi secara

alami pada bagian shell. Pada proses ini gas alam dilewatkan daam proses

desulfurisasi untuk menghilangkan kontaminan sulfur. Proses ini berlangsung

pada suhu 350-380 oC dalam reaktor desulfurisasi. Kemudian gas

dikompresidan dialirkan ke dalam unit reformer, dalam hal ini LURGI

reformer dan autothermal reformer. Dalam unit reformer gas dicampur dengan

uap panas dan diubah menjadi gas H2, CO2, dan CO dengan tiga macam

langkah pembentukan. Gas hasil kemudian didinginkan dengan serangkaian

alat penukar panas. Panas yang dimiliki oleh gas hasil digunakan untuk

membuat uap panas. Pemanas awal gas alam, pemanas air umpan masuk

boiler dan alat reboiler di kolom distilasi. Gas hasil tersebut kembali

dikompresi hingga 80-90 bar tergantung pada optimasi proses yang ingin

dicapai. Setelah dikompresi gas hasil kemudian dikirim ke dalam reaktor

pembentukan metanol. Reaktor yang digunakan adalah LURGI tubular reaktor

(proses isotermal) yang mengubah gas hasil menjadi crude methanol. Crude

methanol hasil kemudian dikirim ke dalam unit kolom distilasi untuk

menghasilkan kemurnian metanol yang dihasilkan.

2. The ICI Low Pressure Methanol (LPM) Process

Proses ini merupakan proses yang paling umum digunakan dalam proses

pembuatan metanol. Paten dari proses ini dimiliki oleh Imperial Chemical

Industri (ICI) dan sekarang lisensinya dipegang oleh anak perusahaannya

yaitu Synetik.

Pada proses ini umpan gas alam dipanaskan dan dikompresi lalu kemudian

didesulfurisasi sebelum dimasukan ke dalam saturator. Setelah didesulfurisasi,

didalam saturator gas dikontakkan dengan uap panas. Pada proses ini sekitar

90% kebutuhan steam untuk proses dapat dicapai. Selanjutnya gas alam

kemudian dipanaskan ulang, campuran gas alam dengan uap panas ini

kemudian dikirim ke dalam methanol synthesys reformer (MSR). Didalam

MSR ini gas alam dirubah menjadi H2, CO2, CO. Gas hasil ini kemudian

didinginkan dengan serangkaian alat penukar panas. Panas yang dihasilkan

digunakan untuk memanaskan air umpan masuk boiler, menghasilkan uap

panas untuk kebutuhan yang lain. Gas hasil ini dikirim ke dalam methanol

converter (ICI tube cooled reactor). Reaksi yang berlangsung dengan bantuan

katalis dalam reaktor ini menghasilkan crude methanol dan bahan lain, hasil

dari reaktor kemudian dipisahkan dengan separator, gas yang masih belum

terkonversi dipakai sebagai bahan bakar MSR. Crude methanol yang sudah

dipisahkan dari bahan lain kemudian dikirim ke unit distilasi fraksionasi untuk

menghasilkan methanol yang lebih murni.

3. The ICI Leading Concept Methanol (LCM) Process

Proses ini merupakan perbaikan dari proses ICI LPM, terutama dalam

hal unit reformer. Prosesnya adalah umpan gas alam pertama-tama

didesulfurisasi sebelum memasuki saturator. Dalam saturator gas alam

dikontakkan dengan uap panas yang dipanaskan oleh gas hasil yang keluar

dari advanced gas heated reformer (AGHR). Pengaturan saturator ini

memungkinkan untuk mendapatkan sebagian uap panas yang dibutuhkan

untuk proses dan mengurangi sistem uap panas dari boiler. Tetapi berbagai

macam modifikasi proses dapat dilakukan tergantung dari pemilihan sistem

reformer dan converter.

Campuran gas alam dan uap panas ini kemudian dipanaskan sebelum

memasuki AGHR, dalam AGHR gas campuran memasuki tabung-tabung

yang berisi katalis yang dipanaskan oleh gas hasil dari reformer kedua. Sekitar

25% gas alam terkonversi dalam AGHR menjadi CO2. Setelah keluar dari

AGHR gas alam memasuki reformer kedua kemudian ditambahkan semburan

oksigen yang merubah gas alam dengan bantuan katalis menjadi gas hasil

yaitu H2, CO2, dan CO. Gas ini memiliki suhu berkisar 1000 oC dan

mengandung CH4 yang relatif sedikit. Aliran gas hasil lalu dilewatkan melalui

shell side dari AGHR dan serangkaian alat penukar panas untuk

memaksimalkan penggunaan panas kemudian gas dikompresi hingga 80 bar.

Gas yang telah dikompresi kemudian dikirim ke methanol converter untuk

dikonversi menjadi metanol dan air. Metanol kemudian dikirim ke unit

distilasi fraksionasi untuk memurnikannya.

4. Proses Tekanan Rendah Kellog

M.W. Kellog Co. Memperkenalkan reaksi sintesis yang sangat

berbeda, tetapi pada dasarnya menggunakan reaktor tipe adiabatik. Reaktor

berbentuk bulat dan didalamnya berisi unggu katalis tunggal. Sintesis gas

mengalir melalui bebrapa bed reaktor yang tersusun aksial berseri. Panas yang

dihasilkan dikontrol dengan pendingin intermediat. Proses ini menggunakan

katalis tembaga dan beroperasi pada rentang suhu 200-2800C serta tekanan 100-

150 atm. Suhu didalam unggun katalis dikendalikan melalui penggunaan sebuah

reaktor berpendingin dengan menyerap panas reaksi dalam intermediate stage

boiler.

1.5.1 Perbandingan Teknologi

Dari berbagai penjelasan yang telah dipaparkan diatas dapat dilihat beberapa

hal pada masing-masing teknologi. Berdasarkan ke-4 teknologi yang digunakan untuk

proses Syntesis Methanol, maka dalam pemilihan teknologi syntesis methanol,

parameter yang digunakan adalah :

Keaktifan katalis

Jenis reaktor

Tekanan operasi yang digunakan

a. Keaktifan katalis

Keaktifan dan elektifitas katalis memgang peranan penting dalam

efisiensi proses, sehingga proses tidak berlangsung pada tekanan tinggi atu

sedang. Katalis yang digunkan pada tekanan rendah adalah katalis CuO-

ZnO/Al2O3 yang memiliki keaktifan dan selektivitas yang lebih tinggi

diandingkan dengan katalis pada tekanan tinggi ZnO-CuO/Cr2O3. Selektifitas

yang tinggi akan menghasilkan metanol dengan kemurnian tinggi dan produk

samping yang terjadi dapat dikurangi. Kelebihan katalis CuO-ZnO yaitu,

mempunyai struktur yang angat baik yaitu susunan elektron yang menunjang

keaktifan katalis dan selektifitas yang tinggi pada metanol.

b. Jenis reaktor

Pemilihan jenis reaktor akan mempengaruhi biaya investasi untuk

desain reaktor tersebut. Pertimbangan jenis reaktor yang dilakukan adlah

mengenai desain reaktor yang sederhana sehingga tidak membutuhkan kontrol

suhu yang rumit dan jenis pendingin yang digunakan akan menentukan sistem

pengontrolan suhu dalam sistem ketika terjadi kenaikan suhu yang besar.

Pada reaktor berpendingin ICI, umpan yang masuk langsung bertemu

dengan unggun katalis, sehingga menyebabkan kerusakan pada katalis dan

menyebabkan reaksi terhenti.

Pada reaktor shell and tube Lurgi, pendingin menggunakan boiling

water yang mengalir di dalam shell dapat menyerap panas yang dihasilkan

reaksi di dalam tube yang berisi katalis sehingga reaktor dapat

memperahankan suhunya.

Pada teknologi Kellog digunakan pendingin intermediate coolers yang

akan memperbesar investasi desain reaktor.

Berdasarkan pertimbangan di atas, maka dapat disimpulkan bahwa proses

yang dipilih adalah proses tekanan rendah Lurgi dengan faktor pertimbangan sebagai

berikut :

1. Teknologi Lurgi tidak membutuhkan desain reaktor yang rumit, dimana

kontrol suhu dapat dilakukan dengan mengalirkan boiling water pada shell.

2. Stam yang dihasilkan dapat digunakan untuk pemanasan umpan reaktor dan

sebagai reboiler dalam proses distilasi metanol.

3. Menghasilkan persen perolehan atau yield yang cukup tinggi (> 85%).

4. Konversi yang besar, mencapai lebih dari 90%

1.6 Deskripsi Proses

Teknologi yang digunakan pada proses pembuatan Dimethyl Ether ini yakni

dengan menggunakan indirect syntesis. Proses umum dalam proses pembuataan

Dimethyl Ether, yaitu :

1. Persiapan Awal Bahan Baku

2. Proses Gasifikasi

3. Proses Autothermal Reforming (ATR)

4. Proses Pemurnian Gas

5. Proses Sintesa Methanol

6. Proses Dehidrasi Methanol

7. Proses Pemrosesan Produk

1.6.1 Persiapan Awal Bahan Baku

Sebelum memasuki proses gasifikasi, biomassa harus melalui proses

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

umpan biomassa, efisiensi gasifikasi akan meningkat tetapi kandungan hidrogen

dalam produk gas sintesis akan berkurang. Hal tersebut menyebabkan produk gas

sintesis menjadi kurang bagus untuk digunakan dalam sintesis Fischer Tropsch serta

meningkatkan biaya produksi akibat proses pengeringan biomassa. kadar air optimum

untuk aplikasi gasifikasi biomassa yang akan dilanjutkan dengan siklus kombinasi

berkisar antara 10-15%. Pengeringan dapat dilakukan menggunakan gas buang

ataupun kukus.

1.6.2 Proses Gasifikasi

Gasifikasi adalah proses pengubahan materi yang mengandung karbon seperti

batubara, minyak bumi, maupun biomassa ke dalam bentuk karbon monoksida (CO)

dan hidrogen (H2), dengan mereaksikan bahan baku yang digunakan pada temperatur

tinggi dengan jumlah oksigen yang diatur menjadi syngas (CO, H2, CH4) melalui

proses pembakaran.

C + CO2 ↔ 2 CO +172,58 kj/mol (Boudouard reaction)

CO2 + H2 ↔ CO + H2O +41 kj/mol (Reverse water shift)

C + H2O ↔ CO + H2O +131,4 kj/mol (Steam gasification)

C + 2H2 ↔ CH4 -74,9 kj/mol (Hydrogenation)

1.6.3 Proses Pemisahan Tar

Proses pemisahan tar yang paling umum dilakukan saat ini adalah melalui

pendinginan produk gas sehingga tar dapat terkondensasi pada permukaan tetesan

aerosol dan kemudian tetesan tersebut dipisahkan menggunakan teknologi yang mirip

dengan pemisahan partikulat. Teknologi tersebut antara lain wet scrubber,

electrostatic precipitator, atau siklon. Partikulat dihilangkan secara terpisah dengan

tar.

Wet scrubber akan mengumpulkan tar dengan cara melewatkan material

tersebut ke dalam tetesan air. Tar dan cairan mengalir ke dalam demister atau

decanter untuk kemudian dipisahkan. Penggunaan air di dalam scrubber ini

menyebabkan aliran gas harus berada pada temperatur 35-60 oC. Berbagai penelitian

telah dilakukan untuk mencari pengganti air seperti berbagai jenis minyak, namun

penelitian-penelitian tersebut masih dalam tahap eksperimen.

1.6.4 Proses Autothermal Reforming (ATR)

Syngas yang dihasilkan dari proses gasifikasi biomassa memiliki kandungan

utama H2, CO, CO2, dan CH4. Untuk mendapatkan konversi gas H2 yang lebih

tinggi maka dilakukan proses reformasi metana (mengkonversikan CH4

menggunakan steam menjadi CO dan H2), dan menurunkan gas CO dengan reaksi

pergeseran (menyesuaikan rasio H/CO dengan mengkonversikan CO menggunakan

steam menjadi H2 dan CO2), dan penghilangan CO yang dapat mengurangi

komposisi gas-gas inert yang akan masuk ke dalam proses. Reaksi reformasi metana

dijalankan di dalam autothermal reformer (ATR), sedangkan penghilangan CO

dilakukan menggunakan proses amine treating.

1.6.5 Pemurnian Gas

Syngas yang dihasilkan dari proses gasifikasi mengandung berbagai

kontaminan seperti partikulat, tar yang mudah terkondensasi, senyawa alkali, H2S,

HCl, NH, dan HCN. Kontaminan-kontaminan tersebut dapat menurunkan proses

sintesis FT akibat peracunan katalis. Sulfur merupakan racun katalis CO dan Fe (juga

merupakan racun bagi katalis reaksi pergeseran dan reformasi), karena dapat

menutupi area aktif katalis. Toleransi terhadap kontaminan tersebut sangat rendah,

sehingga diperlukan proses pembersihan yang lebih mendalam dengan menggunakan

pelarut organik monoetil amin (MEA).

1.6.6 Proses Sintesa Metanol

Gas yang sudah dimurnikan kemudian dialirkan ke dalam reaktor konversi

metanol untuk mengkonversi gas menjadi metanol. Kenaikan tekanan operasi akan

menyebabkan bertambahnya gas terlarut dalam cairan. Untuk itu, dilakukan

penurunan tekanan agar gas-gas terlarut menguap dan volatile impurities serta gas

inert dipisahkan dari metanol mentah. Kemudian dilakukan proses distilasi dimana

produk bawah merupakan liquid metanol sedangkan produk atasnya berupa uap yang

masih mengandung metanol. Uap tersebut akan dikondensasi untuk direcycle. Liquid

metanol yang dihasilkan masih memiliki temperatur yang tinggi maka diperlukan

proses pendinginan untuk mendapatkan metanol yang diinginkan.

1.6.7 Proses Dehidrasi Metanol

Reaksi yang terjadi adalah :

2CH3 OH(g) ---------> (CH3)2O(g) + H2O(l)

Dengan kondisi operasi :

Suhu : 250°C – 370°C

Tekanan : 12 atm

Katalis : Al2O3.SiO2

Fase : Gas

Bahan baku yang digunakan adalah metanol cair hasil produk dari sintesa

metanol 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. Hasil atas distilasi

pertama merupakan produk yang diharapkan langsung disimpan ke alat penyimpan,

sedang hasil bawahnya adalah metanol dan air didistilasi kembali dalam menara

distilasi kedua. Hasil atas distilasi kedua adalah metanol yang kemudian 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 )

bab i dme dari kelapa sawit rev1

Documents