Download - makalah lengkap dimetil eter.docx
MAKALAH PROSES INDUSTRI KIMIA
INDUSTRI SINTESIS DIMETIL ETER
DISUSUN OLEH :
NAMA : Rahmawati Nursiam (12 644 002)
KELAS : III C
DOSEN PENGAJAR : Muh. Syahrir ST, M.T
JURUSAN TEKNIK KIMIA
POLITEKNIK NEGERI SAMARINDA
2013
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat serta
karunianya kepada saya sehingga dapat menyelesaikan makalah ini yang berjudul “INDUSTRI
SISNTESIS 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.
Akhir kata, 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
Rahmawati Nursiam
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 FSimbol 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.
Proses Industri Sintesis Dimetil Eter Page 1
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
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
Proses Industri Sintesis Dimetil Eter Page 2
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
Proses Industri Sintesis Dimetil Eter Page 3
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.
Proses Industri Sintesis Dimetil Eter Page 4
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 ?
Apa saja alat yang digunakan dalam industry sintesis dimetileter?
bagaimana Alat alat produksi industry sintesis dimetil eter bekerja?
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 Apa saja alat yang digunakan dalam industry sintesis
dimetileter
Mahasiswa mengetahui dan mengenal bagaimana Alat alat produksi industry sintesis
dimetil eter bekerja
Proses Industri Sintesis Dimetil Eter Page 5
BAB 2
LANDASAN 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.
Proses Industri Sintesis Dimetil Eter Page 6
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 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 :
Proses Industri Sintesis Dimetil Eter Page 7
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
Proses Industri Sintesis Dimetil Eter Page 8
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
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)
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
Proses Industri Sintesis Dimetil Eter Page 9
2.5 Metode pembuatan Dimetil eter
Terdapat 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°C
Tekanan : 12 atm
Katalis : 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
Proses Industri Sintesis Dimetil Eter Page 10
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.
Proses Industri Sintesis Dimetil Eter Page 11
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 CH4
Titik Didih (C) -25,1 -42,0 -161,5
Densitas (g/cm3 @20C) 0,67 0,49 0,42
Viskositas (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 – 15
Cetane number 55-60 5 0
Net 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 :
Proses Industri Sintesis Dimetil Eter Page 12
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 atm
T1 = 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.
2.8 Peralatan
Proses Industri Sintesis Dimetil Eter Page 13
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.
Proses Industri Sintesis Dimetil Eter Page 14
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 reaksi
A : frekwensi tumbukan : 1,21 x 106 kmol/m3.jam.kPa
E : energi aktivasi : 80,48 kJ/mol = 19222 kkal/kmol
R : konstanta gas ideal, 1.987 kkal/(kmol.K)
T : Suhu operasi, K
PA : Tekanan parsial metanol, kPa
Heat Exchanger (E-202)
Tahap Pendinginan Produk
Proses Industri Sintesis Dimetil Eter Page 15
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.
Heat Exchanger (E-203)
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.
Heat Exchanger (E-204)
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.
Proses Industri Sintesis Dimetil Eter Page 16
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.
Heat Exchanger (E-205)
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.
Heat Exchanger (E-206)
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
Proses Industri Sintesis Dimetil Eter Page 17
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 – Multi stage : Kombinasi multi impeller dan multi stage.
4. Posisi Poros :
Proses Industri Sintesis Dimetil Eter Page 18
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. StuffingBox
Stuffing box berfungsi untuk mencegah kebocoran pada daerah dimana poros pompa
menembus casing.
Proses Industri Sintesis Dimetil Eter Page 19
Gambar . pompa beserta keterangan
b. Packing
Digunakan 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.
d. ShaftSleeve
Shaft 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. Casing
Merupakan 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 impeller
Bagian 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 ring
Wearing ring berfungsi untuk memperkecil kebocoran cairan yang melewati bagian
Proses Industri Sintesis Dimetil Eter Page 20
depan impeller maupun bagian belakang impeller, dengan cara memperkecil celah
antara casing dengan impeller.
j. Bearing
Bearing (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 nozzel
Berfungsi 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 dalam
fasilitas 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 untuk
memeperlancar 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.
Proses Industri Sintesis Dimetil Eter Page 21
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
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 Panas
Tipe aliran di dalam alat penukar panas ini ada 4 macam aliran yaitu :
Proses Industri Sintesis Dimetil Eter Page 22
Gambar Pompa Sentifugal
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 panas
Jenis-jenis penukar panas antara lain :
1. Double Pipe Heat Exchanger
2. Plate and Frame Heat Exchanger
3. Shell and Tube Heat Exchanger
4. Adiabatic wheel heat exchanger
5. Pillow plate heat exchanger
6. Dynamic scraped surface heat exchanger
7. 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-bundle
Hanya pada satu tube sheet dioperasikan pada tube bentuk U. dapat digunakan
pada suhu yang tinggi.
4. Kettle
Tube bundle removable sebagai tipe U dan floating head. Shell membesar untuk
memudahkan pendidihan dan penguapan.
5. Double pipe
Masing-masing tube mempunyai shell sendiri-sendiri untuk membentuk ruang
annulus. Biasa digunakan finned tube
6. Pipe coil
Tipe pipe coil yaitu:
Proses Industri Sintesis Dimetil Eter Page 23
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 tersebut
2. Heat exchanger kelas ‘C’ umumnya digunakan untuk keperluan komersil
3. 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 arahnya
2. 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
Proses Industri Sintesis Dimetil Eter Page 24
2.9.3
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 besar
2. Biaya produksi rendah
3. Modal kecil/volume reaktor minimum
4. Operasinya sederhana dan murah
5. Keselamatan kerja terjamin
6. Polusi terhadap sekelilingnya (lingkungan) dijaga sekecil-kecilnya
Pemilihan jenis reaktor dipengaruhi oleh :
1. Fase zat pereaksi dan hasil reaksi
Proses Industri Sintesis Dimetil Eter Page 25
Gambar. Heat exchanger
Gambar aliran fuida pada heat exchanger
2. Tipe reaksi dan persamaan kecepatan reaksi, serta ada tidaknya reaksi samping
3. Kapasitas produksi
4. Harga alat (reactor) dan biaya instalasinya
5. 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:
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
Proses Industri Sintesis Dimetil Eter Page 26
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)
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.
Proses Industri Sintesis Dimetil Eter Page 27
Gambar 4. Reactor kimia Gambar 5. RATB (Reaktor Alir Tangki Berpengaduk)
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. OverheadCondenser
Overhead 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.RefluxDrum
Sebagai 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)
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.
Proses Industri Sintesis Dimetil Eter Page 28
Gambar 6. Rangkaian peralatan proses pada kolom destilasi
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.
Proses Industri Sintesis Dimetil Eter Page 29
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
Proses Industri Sintesis Dimetil Eter Page 30
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 Fungsi
Proses Industri Sintesis Dimetil Eter Page 31
Pompa 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.
Proses Industri Sintesis Dimetil Eter Page 32
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,
Proses Industri Sintesis Dimetil Eter Page 33
BAB 3
PENUTUP
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.
Proses Industri Sintesis Dimetil Eter Page 34
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/
Proses Industri Sintesis Dimetil Eter Page 35