laporan rp revisi 0

TK-4094 PERANCANGAN PABRIK KIMIA

LAPORAN IBASIS PERANCANGAN

19/02/2014 AA Issued for Internal Review HRA AF LHA

TANGGALDISIAPKAN

OLEHPENJELASAN CHECK APPR. PEMBIMBING

PRODUKSI KEJU PARMESAN DARI SUSU SAPI

B.1.1.08Alexander Armyn 13010066Hertiara Ratu A 13010093Anggi Febrina 13010107

Revisi ke- :

LAPORAN I 0 43

B.1.1.08 Produksi Keju dari Susu Sapi

LEMBAR REVISI

No. Rev. Tanggal Halaman Penjelasan Revisi

2 dari 42


Daftar IsiLEMBAR REVISI 2

1 INFORMASI UMUM 4

1.1 PENGANTAR 4

1.2 NAMA PROJEK 4

1.3 LOKASI 4

1.4 RUANG LINGKUP 4

1.5 FILOSOFI PERANCANGAN 4

1.6 DATA LOKASI UMUM 4

1.6.1 KOORDINAT DAN LINGKUNGAN SEKITAR 4

1.6.2 PETA 5

1.7 DATA METEOROLOGI 5

2 DATA PERANCANGAN PROSES 5

2.1 UMPAN 5

2.1.1 KETERSEDIAAN BAHAN BAKU 5

2.1.2 KOMPOSISI UMPAN 5

2.1.3 KONDISI UMPAN 6

2.2 PRODUK 7

2.2.1 SPESIFIKASI PRODUK 7

2.2.2 SPESIFIKASI PRODUK SAMPING 7

2.2.3 SPESIFIKASI LIMBAH BUANGAN 7

2.3 SISTEM UTILITAS 7

2.3.1 SISTEM PENYEDIAAN PANAS 7

2.3.2 SISTEM PENYEDIAAN AIR 8

2.3.3 STANDART KUALITAS AIR PROSES 8

2.3.4 MEDIA PENDINGIN 8

2.3.5 MEDIA PEMANAS 9

3 INFORMASI LINGKUNGAN 10

3.1.1 GAS BUANG 10

3.1.2 LIMBAH CAIR 10

3.1.3 LIMBAH PADAT 11

4 BASIS PEMILIHAN BAHAN 11

5 PERHITUNGAN KEEKONOMIAN SEDERHANA (GPM) 11

6 NERACA MASSA & ENERGI (BFD) 11

APPENDIX A – 13

APPENDIX B – 15

APPENDIX C – DST ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

3 dari 42


1 INFORMASI UMUM

1.1 PengantarBasis perancangan ini disusun sebagai basis studi konseptual mengenai proses pembuatan keju dengan bahan baku utama berupa susu sapi yang diperoleh dari peternakan sapi. Pada laporan ini akan dikaji lebih lanjut segala hal yang berkaitan dengan keju dan proses perancangan pabrik keju.

1.2 Nama ProjekPabrik Keju Parmesan dari Susu Sapi

1.3 LokasiPengalengan, Bandung, Jawa Barat, Indonesia.

1.4 Ruang LingkupBasis perancangan ini meliputi :

1. Lokasi dan tata letak pabrik2. Studi spesifikasi dan ketersediaan bahan baku.3. Spesifikasi produk4. Penyediaan dan spesifikasi sistem utilitas.5. Analisa hasil buangan limbah.6. Kajian keekonomian sederhana atau Gross Profit Margin (GPM).7. Diagram blok proses.

1.5 Filosofi PerancanganUmur Pabrik : 10 tahun (sejak mulai operasi)

Rasio Turndown : 0,9

Mode Operasi : batch

Waktu Operasi : 330 hari/tahun

1.6 Data Lokasi Umum

1.6.1 Koordinat dan Lingkungan Sekitar

Lokasi pabrik terletak di Pengalengan, Bandung Utara, dengan koordinat 05o31’S dan 105o21’E. Daerah Tarahan terletak pada tepi teluk Lampung dan merupakan daerah dataran rendah. Pemilihan lokasi didasarkan pada letak geografisnya, dimana pabrik akan didirikan dekat dermaga Tarahan, stasiun kereta api, dekat dengan power station, dan lokasi loading batubara PT. Bukit Asam. Daerah tersebut merupakan kawasan industri yang utilitas listrik dan airnya tersedia.

4 dari 42


1.6.2 Peta

Gambar 1.1 Lokasi Pabrik DME

1.7 Data MeteorologiData meteorologi daerah Tarahan, Lampung, disajikan pada tabel di bawah ini.

Tabel 1.1 Data Meteorologi Daerah Tarahan, LampungKetinggian < 100 m DPLTekanan 1 atm

Temperatur 23-37oCKecepatan Angin 2,78-3,80 knot

Kelembapan 60-85%Curah Hujan 2.257-2.454 mm/tahun

2 Data Perancangan Proses2.1 Umpan

2.1.1 Ketersediaan bahan baku

Susu sapi yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan keju berasal dari peternakan sapi KPSBU Lembang dan KSU Tandangsari di daerah Bandung Barat, Jawa Barat, Indonesia. Kapasitas produksi susu sapi dalam satu tahun adalah 88 juta liter.

2.1.2 Komposisi Umpan

Komposisi susu sapi yang digunakan sebagai umpan ditunjukkan pada tabel 1.2

5 dari 42


Tabel 1.2 Komposisi susu sapi KPSBU Lembangcccc vvvv

Protein total 3,5%Casein 2,8%

Whey protein 0,7%

Fat 3,7%

Carbohydrate 4,8%Ash 0,7%

Sumber : dairy process handbook, Tetra Pak Processing System AB

Selanjutnya susu sapi tersebut akan diolah menjadi keju melalui berbagai proses pengolahan.

2.1.3 Kondisi Umpan

Proses yang pertama kali dilakukan adalah proses gasifikasi batubara untuk menghasilkan bahan baku utama DME, yaitu syngas. Syngas yang terbentuk kemudian dibersihkan dan dikondisikan untuk diproses melalui direct Synthesis DME. Berikut adalah spesifikasi masing-masing untuk kedua proses tersebut

Spesifikasi umpan batubara untuk proses gasifikasi

Tekanan : 1 atm

Temperatur Inlet Umpan : 25oC

Laju Massa Batubara : 5000 ton/hari

Laju Udara : 720 ton/hari

Temperatur Inlet Udara : 25oC

Laju Steam : 84 ton/hari

Temperatur Reaktor : 850-950 oC

Ukuran partikel : < 8 mm

Spesifikasi umpan Syngas untuk proses direct Synthesis DME

Tekanan : 40 – 60 bar

Temperatur : 240-280 oC

Laju alir : 3120 ton/hari

Perbandingan CO/H2 : 1

Kadar CO2 : maks 1 %

Kadar H2S : maks 0,1 ppm

Kadar air : maks 1 %

2.2 Produk

2.2.1 Spesifikasi Produk

Produk yang dihasilkan berupa keju parmesan dengan spesifikasi yang tertera pada tabel 1.3

Tabel 1.3 Spesifikasi produk keju parmesan

6 dari 42


No. Spesifikasi Nilai1. Tekanan 7 barg

2. Temperatur 25 oC

3. Fasa Cair

4. Kemurnian DME 99,8 %-b

5. Kandungan Metanol 0,01 % -b

6. Kandungan CO2 Maks 0,04%-b

8. Moisture 1 % (v/v)

9. Residue 1 % (v/v)

10. Sulfur 0 ppm

11. Heat Value 28,00 (MJ/kg)

2.2.2 Spesifikasi Produk Samping

Produk samping dari produksi DME via direct Synthesis adalah ash dan Gypsum (CaSO4.6H2O) yang dihasilkan pada proses gasifikasi batubara. Gypsum dihasilkan pada keluaran reaktor gasifikasi sebagai produk samping karena adanya reaksi bahan aditif pada bed untuk menghilangkan kandungan sulfur. Ash yang dihasilkan dapat digunakan sebagai bahan sebagai campuran semen. Ash mengandung bahan yang tidak habis terbakar (karbon) dan unsur alkali anorganik.

2.2.3 Spesifikasi Limbah Buangan

Limbah yang mungkin terbentuk pada proses sintesis syngas dari batubara dan sintesis DME dari syngas adalah sebagai berikut.

1. Particulate matter

2. CO2

3. H2S

4. NO2

5. Tar, minyak

6. Air limbah

2.3 Sistem Utilitas

2.3.1 Sistem penyediaan panas

Sumber penyediaan panas : Panas hasil gasifikasi batubara, WGSR, steam outlet boiler batubara, furnace

Sumber penyediaan panas startup : Batubara dari Bukit Asam dan fuel oil RU III Pertamina

2.3.2 Sistem penyediaan air

Sumber air : Air laut dan air PDAMLokasi : Teluk Lampung (diolah dengan proses

demineralisasi)

7 dari 42


2.3.3 Standard Kualitas Air Proses

Standard kualitas air proses ditunjukkan oleh Tabel 1.4.

Tabel 1.4 Standar Kualitas Air Proses

Parameter Satuan NilaipH - 6,5-7

Turbiditas - <5Kesadahan oD <10

Timbal ppm <0,1Merkuri ppb <1

Kualitas air demineralisasi dapat dilihat pada tabel sebagai berikut.

Tabel 1.5 Kualitas Air Demineralisasi

No. Parameter Nilai

1 Konduktivitas @25oC (setelah penukar ion) Max 1 x 10-6 ohm-1

2 pH 6 – 7,5

3 Kesadahan 0.1 ppm(w) CaCO3 (maks.)

4 Total CO2 1.0 ppm(w) CO2(maks)

5 Klorida 1.0 ppm(w) Cl (maks.)

6 Silika 0.1 ppm(w) SiCO3 (maks.)

7 Total Besi / Total Tembaga / Permanganat Telusur

8 Oksigen 0.1 ppm(w) O3 (maks.)

9 Tegangan Permukaan pd 20°C 72,72 dyne/cm

10 Total padatan 2 mg/l

2.3.4 Media Pendingin

Media yang akan digunakan sebagai pendingin adalah air yang telah diproses sesuai standar cooling water dan udara.

Tabel 1.6 Kualitas Air Pendingin

No. Parameter Nilai Batas (ppm)

1. Hardness (CaCO3) 50

2. Iron (Fe) 0,5

3. Manganese (Mn) 0,5

4. Iron plus manganese 0,5

5. Turbidity 50

8 dari 42


2.3.5 Media Pemanas

Media yang digunakan sebagai pemanas pada pabrik DME adalah steam dan udara panas yang berasal dari proses gasifikasi batubara, hasil reaksi direct Synthesis DME, boiler batubara, dan furnace.

9 dari 42


3 INFORMASI LINGKUNGAN

3.1.1 Limbah CairBerikut ini adalah daftar limbah cair yang dihasilkan beserta sumber, metode pengolahan, dan batas emisi/regulasinya.

Tabel 1.7 Liquid Effluent dan Batas Emisi

Sumber Metode Pengolahan Batas Emisi/Regulasi

Regenerasi resin asam dan basa dari demineralized

plant

Diolah di neutralization pit, kemudian dicampur

Produced WaterpH 6-8

Surface run off dari air hujanDibuang ke laut melalui open

drain

PER/MENLH/12/2006

PP/82/2001

Unit Gasifikasi (Tar, minyak) Scrubbing PP/18/1999

PP/74/2001

PP/82/2001

PER/MENLH/18/2009Sisa air demineralisasi Dibuang ke laut atau sungai PP/19/1999

4 BASIS PEMILIHAN BAHAN

Pada tahap awal sintesis DME via direct Synthesis terlebih dahulu dilakukan produksi bahan baku utama berupa synthetic gas yang diperoleh via gasfikasi batubara peringkat rendah (low rank coal). Sesuai dengan spesifikasi batubara umpan yang telah diuraikan sebelumnya, di dalam batubara yang diolah masih mengandung sulfur walau dengan kadar rendah. Sulfur tersebut merupakan bahan yang bersifat korosif. Oleh karena itu, untuk proses Pretreatment batubara, sebaiknya menggunakan bahan baku yang tahan terhadap korosi seperti stainless steel

Proses selanjutnya, yaitu produksi DME via direct Synthesis dilakukan dengan menggunakan bahan baku pada temperatur yang cukup tinggi (maksimum 280oC dan tekanan sekitar tekanan atmosfer) sehingga membutuhkan bahan yang memiliki tensile strength yang kuat. Bahan baku utama tersebut merupakan bahan yang tidak korosif dan diusahakan hanya mengandung sedikit pengotor dari proses sebelumnya. Oleh karena itu, untuk menghemat biaya, digunakan bahan berupa baja karbon/ Carbon Steel dengan tingat disesuaikan dengan kebutuhan pabrik.

5 PERHITUNGAN KEEKONOMIAN SEDERHANA (GPM)

Harga bahan baku (low rank coal) : 55 USD/ton

Harga produk (DME) : 1000,00 USD/ton

Konversi umpan ke produk : 0.3125 ton/ton umpan

10 dari 42


Gross Profit Margin (GPM) : 824 USD/ton produk

6 NERACA MASSA & ENERGI (BFD)

Batubara yang low rank coalyang digunakan harus di Pretreatment terlebih dahulu untuk mengurangi kadar air. Selanjutnya, batubara tersebut direduksi ukurannya hingga berukuran kurang dari 8 mm sebelum dimasukkan ke dalam reaktor. Batubara yang telah direduksi ukurannya dimasukkan ke dalam reaktor gasifikasi berupa fluidized bed. Reaktor tersebut mengkonversi batubara menjadi syngas. Gas hasil gasifikasi yang masih mengandung senyawa sulfur dan karbondioksida dibersihkan dan dikondisikan agar sesuai spesifikasi umpan reaktor DME, yaitu dengan perbandingan H2/CO = 1 melalui reaktor water-gas shift. Syngas yang telah dibersihkan dan dikondisikan kemudian diproses menjadi DME melalui direct Synthesis pada reaktor slurry bed. Reaksi yang berlangsung merupakan reaksi eksotermik. Hasil reaksi berupa DME, gas CO2, metanol, air, dan komponen minor lainnya dipisahkan pada unit pemisahan.

Gas CO dan H2, serta metanol dikembalikan ke reaktor, sedangkan air dan CO2 diolah lebih lanjut sebagai limbah. Produk yang dihasilkan berupa DME dengan kapasitas 500.000 ton/tahun. Diagram blok pembuatan DME ditunjukkan oleh Gambar 1.2.

Gambar 1.2 Diagram Blok (BFD) Pabrik DME

11 dari 42


Daftar Pustaka

1. Callister, W. D., Materials science and engineering - an introduction, 7th Ed., John Wiley & Sons, Inc., 2007.

2. Japan DME Forum, “DME Handbook”, Omisha Ltd., 2006.3. Larson, Eric D. Dimethyl Ether from Coal as a Household Cooking Fuel in China. Energy for

Sustainable Development. (VIII No.3). 2004.4. Lund University. Generation of Synthesis Gas for Fuels and Chemicals Production. Department

of Chemical Engineering Lund University. 2013.5. Tsunao Kamijo dkk, “The 8th Coal Utilization Technology Congress”, lecture papers, Tokyo, pp.

194-205, 1998.6. Sasongko, Dwiwahju. 2010. Bahan Kuliah Teknologi Pemrosesan Batubara.7. Salva Report dan British Petroleum Energy report 2013.8. Turton, R. ,2008,“Analysis, Synthesis, and Designof Chemical Processes”, 3rd Ed.,Prentice Hall9. http:// www.indonesia-investments.com/doing-business/commodities/coal/item236 10. http:// www.thejakartapost.com/news/2013/04/15/ri-may-have-import-coal-2020-pln.html 11. http://www.dunia-energi.com/produksi-hulu-migas-penuhi-50-kebutuhan-lpg-di-dalam-negeri / 12. http:// industri.bisnis.com/read/20120531/44/79317/elpiji-3-kg-kebutuhan-isi-ulang-lpg-2013-4-29-

juta-metrik-ton13. http://www.engineeringtown.com/teachers/penggunaan-dimethyl-ether-kurangi-ketergantungan-

impor-lpg/

12 dari 42

http://industri.bisnis.com/read/20120531/44/79317/elpiji-3-kg-kebutuhan-isi-ulang-lpg-2013-4-29-juta-metrik-ton



http://www.dunia-energi.com/produksi-hulu-migas-penuhi-50-kebutuhan-lpg-di-dalam-negeri/

http://www.dunia-energi.com/produksi-hulu-migas-penuhi-50-kebutuhan-lpg-di-dalam-negeri/

http://www.thejakartapost.com/news/2013/04/15/ri-may-have-import-coal-2020-pln.html

http://www.thejakartapost.com/news/2013/04/15/ri-may-have-import-coal-2020-pln.html

http://www.indonesia-investments.com/doing-business/commodities/coal/item236

http://www.indonesia-investments.com/doing-business/commodities/coal/item236


Appendix A – Pemilihan Lokasi

A.1. Basis Pemilihan Lokasi

Pemilihan Tarahan, Lampung sebagai lokasi pabrik dimetil eter melalui pengolahan syngas batubara didasarkan pada beberapa hal :

a. Jarak dengan bahan baku

Bahan baku yang digunakan adalah batubara yang dibeli dari PT. Bukit Asam. PT. Bukit Asam memiliki stasiun bongkar muat dan pengiriman batubara yang terletak di daerah Tarahan, yaitu dermaga Tarahan, yang hanya berjarak 2 km dari lokasi pabrik DME. Oleh karena itu, proses pengangkutan bahan baku dari loading deck ke lokasi penyimpanan cukup dilakukan dengan menggunakan belt conveyor, sehingga dapat menimimalkan biaya pengangkutan.

b. Jarak dengan utilitas

Pabrik berada di daerah yang cukup strategis, karena dekat dengan sumber air, yaitu Teluk Lampung. Sumber air lain yang digunakan adalah air dari PDAMSelain itu, lokasi pabrik juga berdekatan dengan Tarahan Power Station, sehingga tidak akan mengalami masalah pada pasokan listrik. Pabrik juga tidak akan kekurangan utilitas berupa bahan bakar, karena bahan bakar yang digunakan adalah batubara.

c. Geografi wilayah

Lokasi pendirian pabrik DME yang terletak di daerah Tarahan merupakan lokasi yang strategis karena terletak di daerah Selat Sunda yang strategis untuk perdagangan. Daerah ini memiliki karakter yang tenang, iklim yang tidak ekstrim, terhindar dari gelombang yang tinggi.

d. Pasar

Lokasi pabrik yang terletak di dekat pelabuhan akan memudahkan proses shipping dan pemasaran DME ke konsumen. Pasar DME terletak di regional III PT Pertamina (Persero). Proses bongkar muat LPG dan DME dilakukan di loading deck LPG milik PT Pertamina (Persero) yang terletak di kabupaten Tenggamus, Teluk Semangka, yang dapat ditempuh melalui jalur darat dan jalur laut. Tempat pangkalan sementara kapal Pertamina tersebut memiliki efektif muatan 24.757 metrik ton.

e. Lainnya

Kondisi ekonomi dan industri di Tarahan semakin berkembang dari tahun ke tahun dengan populasi yang meningkat pula. Selain itu, tarahan terletak di daerah Selat Sunda yang merupakan daerah strategis untuk perdagangan dan industri. Daerah Tarahan dekat dengan lokasi bongkar muat batubara, minyak, gas, dan industri perkapalan.

Fasilitas pendukung, sarana transportasi, sarana rekreasi, jalur transportasi umum, dan fasilitas umum di wilayah tarahan sebagian besar telah tersedia dan dalam keadaan yang cukup baik, strategis, serta

mudah terjangkau.

13 dari 42


Appendix B – Filosofi Perancangan

Ugeran (heuristik) merupakan pernyataan yang berkaitan dengan ukuran peralatan, kondisi operasi, serta kinerja peralatan dan berfungsi untuk mengurangi perhitungan perancangan unit operasi. Ugeran berfungsi untuk mengetahui logis tidaknya hitungan yang telah dilakukan. Beberapa ugeran (heuristic) perancangan unit operasi dapat dilihat sebagai berikut.

1. Penggerak dan Sumber Tenagaa. Efisiensi bergantung pada besarnya mesin. Efisiensi motor listrik adalah 85-95%, turbin uap

42-78%, turbin gas 28-38%.b. Daya maksimal untuk penggunaan motor listrik adalah 14.900kW (20.000 hp).c. Turbin uap dapat digunakan untuk menghasilkan daya lebih dari 76,6 kW (100 hp). Dapat

digunakan sebagai sumber energi cadangan apabila terjadi power failure.d. Mesin dan turbin pembakaran hanya boleh digunakan di lokasi terpencil.

2. Bejana Proses (Drum/Vessel)a. Drum merupakan bejana kecil yang digunakan sebagai wadah penyimpanan atau pemisahan

fasa.b. Bejana cairan biasanya berbentuk horizontal.Bejana pemisah cair-gas biasanya berbentuk

vertikal.c. Rentang panjang atau diameter maksimum drum adalah 2,5-5.d. Waktu pemenuhan drum yang isinya akan dialirkan menuju tungku bakar adalah 30 menit.e. Kapasitas Kkockout drum yang ditempatkan sebelum kompresor tidak boleh melebihi 10 kali

laju alir volume cairan per menit.f. Pemisan cair-cair dirancang pada kecepatan settling 0,085-0,127 cm/detik.g. Pemisahan siklon di desain untuk mampu memisahkan hingga 5 mikrometer partikel.

3. Bejana Proses (Bertekanan)a. Temperatur rancangan pada -30 hingga 345oC harus lebih tinggi 25oC dibanding temperatur

operasi maksimumnya. Pada rentang temperatur rancangan yang lebih tinggi, perbedaan temperatur rancangan dan operasi semakin besar.

b. Tekanan rancangan bejana 10% lebih besar dari tekanan operasi maksimumnya (untuk tekanan rancangan 0,69-1,7 bar).

c. Desain tekanan bejana yang beroperasi pada 0-0,69 bar dan temperature 95-540oC adalah 2,76 barg.

d. Tekanan rancangan untuk operasi vakum adalah 1 barg (15 psig).e. Toleransi korosi adalah 8,9 mm untuk kondisi korosif, 3,8 mm untuk aliran non-korosif, serta

1,5 mm untuk bejana kukus dan udara.f. Tegangan maksimum yang diizinkan adalah ¼ kali kekuatan material.g. Tegangan maksimum yang diizinkan bergantung pada temperature.

4. Bejana Penyimpanan (Storage Vessels)a. Untuk ukuran kurang dari 3,8 m3 gunakan tangki vertical dengan kaki penyangga. Antara 3,8

dan 38 m3 gunakan tangki dengan penyangga beton. Lebih dari 38 m3 gunakan penyangga beton dengan bantalan.

b. Cairan yang mudah menguap disimpan di dalam bejana dengan floating atau expansion roof untuk penyimpanan.

14 dari 42


c. Kapasitas penyimpanan minimal 1,5 kali ukuran peralatan transportasi penghubung.

5. Pompaa. Rentang net positive suction head (NPSH) pompa adalah 1,2-6,1 m cairan.b. Pompa dapat rusak jika specific need pompa terlampaui.c. Pompa sentrifugal: satu tahap untuk 0,057-18,9 m3/menit, 152 m head maksimum; multitahap

untuk 0,076-41,6 m3/menit, 1675 m head maksimum. Efisiensi 45% pada 0,378 m3/menit, 70% pada 1,89 m3/menit, dan 80% pada 37,8 m3/menit.

d. Pompa torak untuk 0,0378-37,8 m3/menit, 300 km head maksimum. Efisiensi 70% pada 7,46 kW, 85% pada 37,3 kW, dan 90% pada 373 kW.

6. Kompresor, Fan, Blower, Pompa Vakuma. Fan digunakan untuk menaikkan tekanan sebesar 3%, blower untuk tekanan kurang dari 2,75

barg dan kompresor untuk tekanan tinggi, walaupun rentang penggunaan blower biasanya mencakup rentang kompresor.

b. Efisiensi kompresor torak: 65% pada rasio kompresi 1,5, 75% pada rasio 2,0, serta 80-85% pada rasio 3-6.

c. Efisiensi kompresor sentrifugal dengan kapasitas isap sebesar 2,83-47,2 m3/detik adalah 76-78%.

7. Penukar Panasa. Sisi buluh digunakan untuk fluida korosif, fouling, scalling, serta tekanan tinggi.b. Sisi cangkang digunakan untuk fluida viskositas tinggi dan mudah terkondensasi.c. Hilang tekan karena penguapan adalah 0,1 bar dan 0,2-0,62 bar untuk operasi lain.d. Temperatur dekik minimum adalah 10C untuk fluida biasa dan 5C untuk refrigerant.e. Temperatur air pendingin masuk adalah 30C, temperatur keluar maksimum adalah 45C.

8. Pemisahan a. Lakukan distilasi untuk memisahkan fluida apabila dibutuhkan produk murni.b. Gunakan absorbsi gas untuk membuang salah satu komponen sisa dari aliran gas.c. Gunakan adsorpsi untuk membuang pengotor sisa pada aliran gas maupun cair.d. Jika campuran yang akan dipisahkan bersifat homogen (berupa larutan), pemisahan hanya

dapat dilakukan dengan cara penambahan atau penciptaan fasa lain di dalam sistem.e. Jika campuran bersifat heterogen, pemisahan dapat dilakukan dengan mengeksploitasi

perbedaan yang sudah terdapat dalam sistem.f. Pemisahan fasa-fasa campuran heterogen harus dilakukan sebelum pemisahan bagian-

bagian yang homogennya dipisahkan lebih lanjut, karena biasanya lebih mudah.g. Empat metode utama pemisahan: pengendapan, flotasi, pemisahan sentrifugal, serta

penyaringan dan pengayakan.

9. Distilasi dan Absorpsia. Lakukan pemisahan yang paling sulit, paling akhir.b. Sedapat mungkin, pilih rangkaian langsung.c. Komponen berkadar terbesar dalam umpan disingkirkan paling awal.d. Buang material dan bahan berbahaya terlebih dahulu.e. Pilih cara pemisahan yang menghasilkan produk atas dan produk bawah paling/hampir

ekimolar.

15 dari 42


10. Reaktora. Rasio ketinggian cairan terhadap diameter tangki optimum pada reaktor tangki berpengaduk

adalah 1, tapi pada tangki bertekanan tinggi proporsi yang lebih kecil lebih baik.b. Daya yang digunakan untuk reaksi homogen pada reaktor tangki berpengaduk adalah 0,1-0,3

kW/m3, namun tiga kali lebih besar jika diperlukan perpindahan panas.c. Reaktor tangki berpengaduk kontinu dapat dikatakan ideal jika waktu tinggal rata-ratanya 5-10

kali waktu yang diperlukan untuk mencapai kondisi homogen, yang biasanya dicapai dengan 500-2000 putaran pengaduk.

d. Reaksi partaian pada reaktor tangki dilakukan untuk produksi dalam jumlah kecil atau jika reaksi membutuhkan waktu yang lama.

e. Reaktor aliran sumbat cocok digunakan untuk produksi dalam jumlah besar dan waktu tinggal yang singkat (detik atau menit) serta ketika perpindahan panas diperlukan.

16 dari 42


Appendix C – Ketersediaan Bahan Baku

Bahan baku utama untuk produksi keju parmesan adalah susu sapi yang diperoleh dari KPSBU Lembang dan KSU Tandangsari. Profil dan karakteristik KPSBU Lembang dan KSU Tandangsari pada tahun 2006 ditunjukkan pada Tabel C.1

Tabel C.1 Profil dan karakteristik KPSBU Lembang dan KSU Tandangsari

Sumber : Data sekunder KPSBU dan KSU Tandangsari (2006)

17 dari 42


Batubara merupakan sumber energi yang menyediakan 30% dari kebutuhan energi global. Produksi pertahun batubara dunia rata-rata naik 2,9% tiap tahunnya.

Tabel C.2 Produksi Batubara Dunia

Year Total Global Coal Production

2012

7831 Mt (juta ton)

18 dari 42


2011

7608 Mt

1990

4677 Mt

Sumber :http://www.worldcoal.org/resources/coal-statistics/

Total cadangan batubara dunia sekitar 1038Miliar ton. Berdasarkan konsumsi tahun 2012, batubara dapat digunakan sebagai bahan energi hingga 132 tahun ke depan (sumber: IEA, BGR, BP). Indonesia merupakan produser, dan juga eksporter batubara terbesar di dunia. Cadangan batubara di Indonesia dengan asumsi pemakaian sama dengan konsumsi tahun 2012, batubara akan dapat memenuhi kebutuhan energi di Indonesia hingga 83 tahun ke depan. Batubara ini terdiri dari berbagai jenis, yaitu antrasit, bituminous (60%), sub bituminous, dan lignit. Produsen batubara terbesar di Indonesia terdapat di Pulau Sumatera dan Kalimantan.

19 dari 42


Gambar C.1 Produksi, Ekspor, dan Konsumsi Batubara Indonesia

Salah satu penghasil batubara terbesar di Indonesia adalah Sumatera bagian selatan, yaitu dengan jumlah 45% dari total cadangan batubara di Indonesia (28 juta ton). Batubara yang berasal dari Sumatera Selatan ini sebagian besar merupakan jenis batubara peringkat rendah (low rank coal), yaitu subbituminous dan lignit.

20 dari 42


Appendix D – Analisis Pasar DME

DME telah banyak digunakan di negara-negara maju dan berkembang sebagai bahan bakar pengganti solar ataupun sebagai blending LPG. Di Indonesia, DME telah digunakan sebagai blending LPG dengan komposisi 5%-DME dan 95%-LPG (propan, butan). Penggunaan LPG di Indonesia terus meningkat setiap tahunnya dengan adanya program konversi dari minyak tanah menjadi LPG. Oleh karena itu, kebutuhan akan DME sebagai energi baru dan terbarukan sebagai blending LPG akan meningkat pesat.

Meningkatnya kebutuhan LPG tidak diimbangi oleh produksi yang cukup. Pertamina hanya mampu memproduksi 50% dari kebutuhan total LPG di Indonesia. 50% sisanya diimpor dari Petrochina dan PHE. Produksi LPG dan kebutuhan LPG di Indonesia dapat dilihat pada tabel sebagai berikut.

Tabel D.1 Produksi dan Kebutuhan LPG di Indonesia

Tahun Produksi (Ton) Kebutuhan (Ton)2009 2.185.950 3.014.6212010 2.478.371 4.100.3302011 2.285.439 4.277.2132012 2.492.609 4.994.271Sumber : Departemen Perindustrian dan Perdagangan

Berdasarkan data diatas, ditentukan bahwa kapasitas produksi DME untuk blending LPG adalah 5% dari kebutuhan tahun 2012 dan 2013, yaitu sebesar 500.000 ton/tahun. Hal ini merupakan peluang baik, sehingga dapat menghemat penggunaan gas dan merupakan pasar yang cukup prospektif. Meningkatnya produksi LPG akan meningkatkan kebutuhan DME sebagai blending-nya.

21 dari 42


Appendix E – Keekonomian Sederhana

Harga Batubara = 55 USD/tonLaju Umpan Batubara = 1.600.000 ton/tahunKapasitas produksi DME = 500.000 ton/tahun

Asumsi yang digunakan pada perhitungan keekonomian sederhana yaitu produk samping tidak ada yang dapat dijual.

Perhitungan GPMTabel E.1 Hasil perhitungan

Kapasitas Pabrik 500.000 ton/tahunBahan Baku 1.600.000 ton/tahunHarga Produk 1.000 USD/produkHarga Bahan Baku 55 USD/umpan

Hasil Penjualan500.000.00

0 USD/tahunPembelian Bahan Baku 88.000.000 USD/tahun

Untung per Tahun412.000.00

0 USD/tahun

Berdasarkan hasil perhitungan GPM, dapat dilihat bahwa proses produksi DME melalui direct Synthesis secara ekonomi layak dilaksanakan karena nilai GPM yang diperoleh lebih besar daripada 40%.

22 dari 42


Appendix F – Alternatif Teknologi

F.1. Proses Pembuatan Keju

F.1.1. Pembuatan Starter Keju

Susu segar dimasukkan ke dalam gelas erlenmeyer, lalu ditutup rapat dengan kapas. Jika telah siap, susu dalam erlenmeyer ini dimasukkan ke dalam autoklaf pada temperatur 250o F.

Ukuran batubara yang diperoleh dari suplier tentunya memiliki ukuran yang berbeda-beda. Sebelum masuk ke dalam reaktor, batubara harus dikecilkan terlebih dahulu. Untuk proses pengecilan batubara dapat dilakukan dengan menggunakan beberapa alat, diantaranya hammermill, rotating cutter, crusher, atau dengan conveyor crusher. Setelah diperkecil, batubara selanjutnya diangkut dengan conveyor dan dikeringkan hingga kandungan air tertentu.

F.1.2. Proses Gasifikasi Batubara

Proses pembuatan syngas sebagai bahan baku utama dimetil eter dilakukan dengan proses gasifikasi batubara. Gasifikasi batubara adalah konversi batubara untuk menghasilkan combustible gas (syngas) dengan memasukkan batubara yang telah dicacah ke dalam gasifier dan direaksikan dengan oksigen/udara pada temperatur tinggi. Abu batubara (ash) akan meleleh pada temperatur tinggi dan keluar dari reaktor sebagai slag. Charcoal yang terdapat pada gas yang terdiri dari unrected carbon dan ash dikumpulkan oleh dust removal system dengan filter berpori dan direcycle kembali ke dalam gasifier. Pengotor lainnya selanjutnya akan masuk pada proses cleaning. Diagram blok sitem gasifikasi pada umumnya dapat dilihat pada gambar sebagai berikut.

Gambar F.1 Blok Diagram Gasifikasi Secara Umum

Pada dasarnya, gasifikasi terdiri dari 7 konsep utama, yaitu:

1. Pretreatment, yaitu mengganggu karakteristik caking batubara dengan pemanasan batubara pada temperatur rendah dengan kehadiran oksigen atau udara.

2. Primary Gasification, merupakan proses utama terjadinya dekomposisi termal batubara mentah melalui berbagai reaksi untuk menghasilkan CO, H2, CO2, H2O, CH4, H2S, N2, dan gas lainnya.

3. Secondary Gasification, yaitu proses gasifikasi dari char yang dihasilkan dari Primary gasifier untuk menghasilkan CO dan H2.

4. Penghilangan CO2, H2S, dan gas asam lainnya5. Shift Conversion, menghasilkan CO dan H2 dengan rasio yang diinginkan.6. Metanasi7. Hydrogasification, adisi langsung H2 untuk membentuk CH4.

Reaksi utama

23 dari 42


Reaksi yang terjadi pada proses gasifikasi adalah sebagai berikut.

2C + O2 2COC + O2 CO2

C + CO2 2CO (Reaksi Boudoard)CO + H2O CO2 + H2 (Shift reaction)C + H2O CO + H2 (Water gas reaction)C + 2H2 CH3OHCO + 3H2 CH4 + H2O (Reaksi metanasi)CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O C + 2H2O 2H2 + CO2

2C + H2 C2H2

CH4 + 2H2O CO2 + 4H2

Reaksi utama proses gasifikasi adalah:

(1) C + H2O CO + H2 ∆ H R= 2705 cal/g (endotermik)

(2) C + CO2 2CO ∆ H R = 3382 cal/g (endotermik)

(3) C + O2 CO2 ∆ H R= -7857 cal/g (eksotermik)

(4) CO + H2O CO2 + H2 ∆ H R = -9944 cal/g (eksotermik)

(5) C + 2H2 CH4 ∆ H R=-1798 cal/g (eksotermik)

Tabel F.1 Perbandingan teknologi gasifikasi yang telah ada saat ini dan telah dikomersialkan

No. ProsesKomposisi Gas Produser, %-mol Rasio

H2/COCO H2 CO2 H2O CH4 H2S

1.Lurgi (Lurgi Mineralottechnik GmbH)

9,2 20,1 14,7 50,2 4,7 0,3 2,2

2.Kopper Totzek (Heinrich Kopper GmbH)

50,4 33,1 5,6 9,6 0 0,3 0,7

3.Winkler (Davy Power Gas Inc.)

25,7 32,2 15,8 23,1 2,4 0,3 1,3

4.Synthane (US Bureau of Mines)

10,5 17,5 18,2 37,1 15,4 0,3 1,7

5.

Bi-Gas (Bituminous Coal Research Inc.)

22,9 12,7 7,3 48 8,1 0,7 0,5

6.CO2 Acceptor (Consolidation Coal, Co)

14,1 44,6 5,5 17,1 17,3 0,03 3,2

7.

HYGAS : steam oxygen (Institute of Gas Technology)

18 22,8 18,5 24,4 14,1 0,9 1,3

8. HYGAS : steam 7,4 22,5 7,1 32,9 26,2 1,5 3,024 dari 42


iron (Institute of Gas Technology)

Reaktor

Terdapat 4 jenis reaktor yang digunakan untuk proses gasifikasi batubara. Reaktor tersebut yaitu:

1. Fixed bed GasifierMerupakan gasifier yang paling banyak digunakan karena desainnya yang tidak rumit, lebih toleran terhadap kandungan air dibandingkan dengan fluidized bed dan entrained flow gasifier, dan penggunaannya yang luas mulai dari skala kecil hingga gasifier batubara skala besar. Terdiri atas 3 jenis reaktor berdasarkan arah aliran gas relatif terhadap unggun, yaitu Updraft, downdraft, dan crossdraft fixed bed gasifier. Downdraft gasifier memiliki arah aliran agen gasifikasi searah dengan perpindahan unggun. Jenis gasifier ini menghasilkan tar dengan kadar rendah, namun tenperatur gas keluaran yang cukup tinggi sehingga proses tersebut kurang efisien. Pada Updraft gasifier, agen gasifikasi diinjeksikan dari bagian bawah gasifier, dengan temperatur tertinggi terdapat pada bagian bawah dan semakin berkurang ke arah atas. Temperatur yang relatif rendah pada bagian atas mampu menoleransi umpan batubara dengan kandungan air tinggi (<50%-berat) dibandingkan dengan downdraft gasifier (20%-berat). Gas keluaran yang dihasilkan lebih dingin bila dibandingkan dengan downdraft gasifier sehingga efisiensinya lebih tinggi. Pada crossdraft gasifier, agen gasifikasi diinjeksikan melalui salah satu sisi gasifier dan keluar pada sisi yang lain. Contoh teknologi yang sudah berkembang adalah Lurgi Gasifier.

2. Fluidized bed GasifierFluidized bed gasifier dioperasikan dengan menggunakan batubara yang telah diperkecil ukurannya (cm). Fluidized bed memiliki distribusi temperatur di dalam reaktor yang lebih seragam bila dibandingkan dengan reaktor fixed bed. Karena umpan harus terfluidisasi, dibutuhkan proses Pretreatment umpan terkait dengan kandungan air dan ukuran partikel. Terdapat 2 jenis fluidized bed gasifier, yaitu bubbling dan circulating fluidized bed gasifier. Pada circulating fluidized bed gasifier (CFB, material unggun bersirkulasi antara gasifier dan siklon tempat ash dan partikel dipisahkan dari gas produser dan dikembalikan ke dalam gasifier. Ash dihilangkan sebelum aliran masuk kembali ke dalam gasifier. Agen gasifikasi dimasukkan dari bagian bawah gasifier dengan kecepatan tinggi, sehingga menyebabkan unggun bergerak. Material bed biasanya berupa mineral (contoh: pasir atau alumina dengan campuran limestone) dengan kapasitas panas yang tinggi, terdapat aktivitas perengkahan katalitik tar, atau adsorpsi bahan tertentu. Material yang dibilih untuk unggun juga harus memiliki kekuatan mekanik yang tinggi untuk meningkatkan waktu tinggal dalam reaktor. Bubbling fluidized bed (BFB) gasifier hampir sama dengan CFB, namun tidak ada sirkulasi ke dalam siklon. Unggun hampir seluruhnya bergerak akibat agen gasifikasi, namun tidak sebanyak CFB. Aplikasi metode gasifikasi fluidized bed yang telah dikenal antara lain Winkler, Hygas, Synthane, dan CO2 acceptor.

3. Entrained Flow Merupakan high throughput reactor dengan recidence time yang rendah dan temperatur tinggi

(1600-1900oC/lebih dari titik leleh ash)

25 dari 42


Umpan berupa pulverized coal (mm) Teknologi yang telah dikenal adalah Koppers-Totzek dan Shell. Temperatur yang seragam di sepanjang bed Membutuhkan biaya Pretreatment yang cukup mahal Memiliki kemampuan gasifikasi berbagai macam peringkat batubara Mengkonsumsi oksigen lebih banyak, slagging, entrainment sejumlah molten slag pada raw gas.

Hal umum mengenai Fluidized bed

Pada umumnya unggun terbuat dari pasir atau char atau kombinasi keduanya Batubara dimasukkan pada bagian atas unggun atau langsung pada unggun Udara dialirkan dari abwah gasifier dan mengalir melalui unggun Bed harus dipanaskan dengan start-up heater hingga 500oC Umpan diinjeksikan ke dalam unggun panas, diikuti dengan pengeringan dan pirolisis cepat Aliran udara dikontrol agar 25% dari umpan yang terbakar di dalam unggun naik ke atas untuk

mengontrol temperatur reaktor pada suhu tetap (760-1040oC), dan sisanya diubah menjadi gas Suhu keluaran gas 700-900oC Kecepatan aliran udara sekitar 1-2ft/s Beroperasi di bawah suhu pembentukan abu untuk mencegah terjadinya aglomerasi dan

pembentukan kerak

Kondisi operasi untuk berbagai Fluidized bed Gasifiers dapat dilihat pada tabel sebagai berikut.

Tabel F.2 Kondisi Operasi Berbagai Fluidized bed Gasifiers

KarakteristikSteam/Oxygen Steam/Air

HygasWinkle

rU-GAs Westinghouse

Tekanan, MPa 8 0,1 0,5-2,5 1,5TemperaturReaktorGas Outlet

1010940

980790

1040840-1040

1000650

Steam/Oxidant (kg/kg) 4,8 0,4-0,6 0,14-0,18 0,18Residence Time (jam) 31 28 123-145 105Oxidant (kg/GJ gas) 1,3 ~3 0,8-1 ~0,3Cold Gas Efficiency (%)

72 72 79 ~84

Komposisi Produk Gas yang dihasilkan dari berbagai jenis dari berbagai jenis Fluidized bed Gasifier dapat dilihat pada tabel sebagai berikut.

Tabel F.3 Komposisi Produk Keluaran Fluidized bed Gasifiers

KomponenSteam/Oxygen Steam/Air

Hygas WinklerU-

GasWestinghouse

CO 24 48 20 19CO2 25 14 10 9H2 30 35 18 15

CH4 19 2 3 3

26 dari 42


N2 - 1 49 54Lainnya 2 - - -

Total 100 100 100 100GCV (MJ/m3) 13,8 10,7 5,7 5,0

Batubara yang akan digunakan sebagai bahan baku syngas merupakan batu bara peringkat rendah. Untuk batubara peringkat rendah (low rank coal) dapat menggunakan teknologi sebagai berikut.

Winkler (Fluidized bed Gasifier)

Teknologi Winkler ini dikembangkan oleh Davy Process Gas Inc., merupakan lisensor teknologi gasifikasi asal Eropa dengan teknologi yang sudah dipakai hingga di Asia. Winkler merupakan salah satu teknologi gasifikasi dengan menggunakan fluidized bed gasifier dan sudah dikomersialkan. Proses Winkler ini dioperasikan pada tekanan atmosfer (hingga 10 bar) dengan temperatur 815-980oC. Agen gasifikasi menggunakan oksigen atau campuran steam-oksigen. Proses Winkler memiliki keunggulan karena cocok untuk berbagai jenis umpan batubara, terutama untuk batubara reaktif (low rank coal/batubara peringkat rendah) < 8 mm.

Pertimbangan Utilisasi Byproduct Gasifikasi

Ashes Adsorben serbaguna Bahan campuran berbagai material FBC (limestone untuk material bed) dan sorbent FGD Gypsum

Berdasarkan pertimbangan kelebihan dan kekurangan jenis gasifier yang digunakan, bahan baku utama, produk gas yang dihasilkan, limbah yang dihasilkan, serta kondisi operasi proses, untuk proses gasifikasi batubara peringkat rendah, jenis gasifier yang cocok untuk digunakan adalah jenis gasifier Fluidized bed. Produk utama yang hendak diperoleh dari proses gasifikasi batubara peringkat rendah adalah syngas. Gas hasil reaksi di dalam fluidized bed gasifier bergantung pada feedstock, sehingga membutuhkan cleaning dan pengondisian gas untuk downstream Synthesis. Berbeda peralatan downstream, berbeda pula spesifikasi terkait dengan kontaminan (pengotor) atau rasio H2:CO. proses pengondisian gas dan cleaning ini membutuhkan biaya sebesar 60-70% dari harga produk total syngas (final product cost).

F.1.3. CleaningGas yang dihasilkan dari gasifikasi batubara masih mengandung parrtikel berupa abu (alkali, inorganik), dan partikel bawaan dari unggun. Untuk menghilangkan pengotor berupa partikel dapat menggunakan siklon. Siklon merupakan silinder yang berbentuk seperti cone. Siklon sangat sederhana dan bersifat cost effective, tanpa mengandung bagian mekanik atau listrik, dan biaya perawatan alat yang sangat mudah. Prinsip kerjanya yaitu gas masuk tegak lurus dengan arah putaran siklon, menyebabkan gas terdorong untuk berputar ke bawah disepanjang dinding siklon. Semakin berkurang diameter siklon, semakin meningkat kecepatan gas dan proses pemisahan partikel berlangsung. Biasanya siklon digunakan sebagai tahap pembersihan gas awal (precollector). Untuk pemisahan berikutnya, dapat menggunakan filter maupun pengendap elektrostatik yang dapat dioperasikan pada temperatur tinggi dan sudah dikomersialkan. Filter terbuat dari logam atau keramik. Cake yang terbentuk pada filter perlu dibuang secara teratur. Prinsip kerja pengendap elektrostatik adalah dengan memberikan muatan pada partikel dalam medan listrik diantara plat. Ketika partikel kontak dengan plat, partikel kehilangan muatan

27 dari 42


dan akan jatuh ke bawah dan dikumpulkan di bottom collector. Pengendap elektrostatik dapat dioperasikan pada temperatur 700-800oC dengan efisiensi pemisahan hingga 99% dan ukuran partikel kurang dari 10 mikrometer. Pada proses pemisahan partikle hal yang harus diperhatikan adalah penurunan tekanan.

F.1.4. Gas Conditioning1. Pengurangan kandungan CO2

Pengurangan kandungan CO2 diperlukan untuk meningkatkan rasio H2/CO dan meningkatkan tekanan parsial CO dan H2 serta mengurangi baban kompresor syngas. Teknologi yang telah dikenal untuk menghilangkan CO2 adalah Rectisol dan Selexol. Prinsip kerjanya adalah dengan absorbsi dengan menggunakan cool liquid.

2. Pengurangan kandungan sulfurUntuk mengurangi kandungan sulfur dapat dilakukan dengan penambahan ZnO dan limestone. ZnO akan bereaksi dengan H2S membentuk ZnS dan air. ZnO dapat mengurangi kandungan sulfur dari ratusan ppm menjadi ratusan ppb pada temperatur 350oC. Namun, efektivitas ZnO dapat berkurang hingga 50% setelah 25-50 siklus.

F.2. Sintesis DME

Persamaan reaksi dan entalpi terkait dengan sintesis DME dapat dilihat sebagai berikut.3CO + 3H2 CH3OCH3 + CO2 -246kJ/DME-mol (1)2CO + 4H2 CH3OCH3 + H2O -205kJ/DME-mol (2)2CO + 4H2 2CH3OH -181,6 kJ/DME-mol (3)2CH3OH CH3OCH3 + H2O -23,4kJ/DME-mol (4)CO + H2O CO2 + H2 -41 kJ/DME-mol (5)

28 dari 42


Gambar F.2 hubungan antara konversi CO ekuilibrium dengan tekanan dan temperatur untuk sintesis metanol (3) dan sintesis DME (1). Konversi ekuilibrium untuk DME tinggi pada tekanan rendah.

Gambar F.2 menunjukkan konversi H2/CO pada temperatur 260oC dan tekanan 5 MPa dari 2 jenis reaksi sintesis DME (1),(2), dan reaksi sintesis metanol (3) sebagai fungsi dari rasio H2/CO syngas. Pada umumnya, untuk reaksi sintesis DME (1) perbandingan stoikiometri H2/CO = 1 dan untuk sintesis metanol H2/CO = 2 ((2) dan (3)). Konversi ekuilibrium (1) lebih besar daripada reaksi (2) dan (3).

Tabel F.4 Perbandingan proses direct dan indirectProses Proses Indirect Proses Direct

Reformasi metana

2CH4 + O2 + H2O 2CO + 4H2 + H2O

Efisiensi teoritis : 95.3%Efisiensi aktual : 84.4%

2CH4 + O2 + CO2 3CO + 3H2 + H2O


Produksi DME

(sintesis metanol)2CO + 4H22CH3OH


(dehidrasi)2CH3OH CH3OCH3 + H2O


(sintesis DME)3CO + 3H2 CH3OCH3 +

CO2


Overall

2CH4 + O2 CH3OCH3 + H2O


2CH4 + O2 CH3OCH3 + H2O


F.2.1. Komposisi Syngas untuk Direct Synthesis Dimetil EterUntuk umpan berupa batubara, rasio H2/CO syngas yang diperoleh dengan gasifikasi pada temperatur tinggi adalah sebesar 0,5-1 dengan cold gas efficiency adalah sebesar 70-80%. Komposisi syngas yang digunakan sebagai umpan reaktor sintesis DME adalah dengan rasio H2/CO sebesar 1:1.

F.2.2. Water-gas shift

29 dari 42


Gas yang keluar dari gasifier pada umumnya tidak memiliki rasio H2 dan CO (serta CO2) sesuai yang diinginkan untuk reaksi sintesis DME sehingga membutuhkan water-gas shift reaction. Reaksi water-gas shift ini merupakan reaksi ekuilibrium eksotermik dengan katalis.

CO + H2O CO2 + H2 -41 kJ/mol

Reaksi katalitik water-gas shift ini pada umunya berlangsung di dalam reaktor eksotermik dengan katalis tertentu tergantung target rasio H2:CO dan campuran gas yang dihasilkan. Katalis WGS dibagi menjadi 2 jenis, yaitu HT (High Temperature) dan LT (Low Temperature). Katalis yang umum digunakan untuk reaksi ini adalah Fe/Cr, Co/Mo, dan Cu/ZnO. Data mengenai katalis dapat dilihat sebagai berikut.

Tabel F. 5 Jenis Katalis untuk Water-gas shift ReactionJenis Katalis Sulfur Keterangan

Fe3O4/Cr 310-550oC

Dikonversi menjadi FeS/Fe2S3 yang memiliki aktivitas WGS walaupan

kurang dari aktivitas Fe

Terdeaktivasi jika terdapat sejumlah kecil (150ppm) NH3 dan HCl (umumnya

terdapat dari hasil gasifikasi biomassa, bukan

batubara).

Cu/ZnO, Al2O3

200-250oC, terdeaktivasi

apabila disintering pada T >

300oC

Katalis mengalami deaktivasi secara permanen dengan

adanya sejumlah kecil S dan Cl sekitar 1

ppm

ZnO ditambahkan untuk melindungi Cu dari S

dengan bereaski terhadap S, menjadi penyangga Cu. Sebelum proses reduksi,

pada katalis terdapat CuO/ZnO, dan Al2O3.

Co/Mo 200-500oC

Fasa aktifnya adalah sulfida dengan kadar

sekitar 300 ppm di dalam gas

Aktif pada sulphided state, mengandung 4,5%-berat

CoO dan 15-%-berat MoO3, dengan sisanya merupakan penyangga. Membutuhkan Natrium untuk promoted.

Mampu mengkonversi sulfur organik menjadi H2S

(sour shift). Dapat beroperasi pada rentang

temperatur yang lebar bila terdapat jumlah sulfur yang

memadai.

Fe/Cr merupakan katalis HT dan Cu/ZnO merupakan katalis LT. Jadi pada umumnya, seluruh gas tidak shifted, namun sebagian gas di-bypass dari reaktor shift. Bypass ini dilakukan karena sulit secara kinetika untuk mengontrol rasio H2:CO. Selain itu, bypass ini berguna untuk mengontrol temperatur inlet dan outlet reaktor shift. Saat aliran gas dicampur setelah keluar dari reaktor shift, target rasio H2/CO tercapai. Karena menggunakan katalis tersebut, dibutuhkan penghilangan sulfur terlebih dahulu. Untuk proses penghilangan kandungan sulfur, gas keluaran gasifier perlu didinginkan terlebih dahulu, diikuti dengan pemanasan gas lagi

30 dari 42


F.2.3. Direct Synthesis

Tujuan utama direct Synthesis dimetil eter adalah untuk meningkatkan konversi reaksi overall termasuk dengan mendaur ulang gas yang tidak bereaksi dengan reaksi yang menunjukkan konversi reaksi yang tinggi pada tekanan rendah. Pada awalnya, teknologi direct Synthesis ini dikembangkan dari reaktor katalitik unggun tetap dengan campuran katalis yang terkait dengan sintesis metanol dan dehidrasi. Berikut adalah beberapa review mengenai teknologi direct Synthesis dimetil eter yang telah dikenal saat ini.

Tabel F.6 Perbandingan Teknologi Direct Synthesis Dimetil Eter

Proses JFEAir Products &

ChemicalsHaldor Topsoe

Umpan

Perbandingan H2/COTipe reaktor

Gas dari batubara, gas alam

1Slurry phase

Gas dari batubara

0.7Slurry phase

Gas alam

2Fixed bed

Kondisi ReaksiTemperatur (oC)Tekanan (Mpa)

240-2805-6

250-2805-10

210-2907-8

Konversi sekali lewat (%)DME/(DME+MeOH) (%)

50-6091

3330-80

1860-70

Sejarah pengembangan

1989 : Autoclave1995 : 50 kg/hari

(Bench)1997 : 5 ton/hari

(Pilot)2002 : 100 ton/hari

(Demo)

1986 : Autoclave1991 : 4 ton/hari

(Pilot)

1993 : 50 kg/hari (Bench)

1. Haldor Topsoe Co.Reaktor Haldor Topsoe merupakan jenis reaktor fixed bed dengan banyak tahap, konstruksi multi-tower sehingga panas reaksi dapat dibuang dengan mudah dan kontrol temperatur reaktor tidak rumit. Katalis yang digunakan tahan hingga 10000 jam dengan aktivitas katalis yang tinggi pada proses sintesis metanol. Haldor Topsoe mengubah konsep proses dari multi-stage menjadi kombinasi antara sintesis metanol di dalam reaktor fixed bed isotermal yang diikuti dnegan dehidrasi metanol dan sintesis DME (proses semiindirect).

2. Air Products and Chemicals Inc.Air product merupakan gasifikasi combined cycle berbasis batubara yang memfasilitasi produksi listrik dan bahan bakar cair. Proses ini menggunakan dua jenis katalis, yaitu katalis sintesis metanol dan katalis dehidrasi. Katalis sintesis metanol adalah katalis berbasis Cu, sedangkan katalis dehidrasi merupakan material padatan asam (gamm alumina dan zeolit). H2, CO, CO2, dan N2 sebagai bahan baku dicampurkan dan dikompresi. Aliran selanjutnya dicampur dengan recycled gas, dipanaskan, dan dimasukkan ke bagian bawah reaktor.

Syngas bereaksi dengan slurry (katalis dan pelarut) di dalam reaktor dan panas reaksi diabsorb oleh slurry dan dan dibuang melalui penukar panas internal. Gas keluaran reaktor kemudian masuk ke dalam

31 dari 42


siklon untuk menghilangkan butiran katalis dan didinginkan dengan HE dengan media pendingin berupa gas umpan masuk reaktor untuk dikondensasi dan dipisahkan pelarutnya.

3. JFEJFE pertama kali dikembangkan pada tahun 1989 dengan dukungan dari Kaoru Fujimoto dari University of Tokyo. JFE kemudian mengembangkan metode sintesis directpada tahun 1994 dengan kapasitas 50kg-DME/hari. JFE memulai proyek DME secara komersial pada tahun 1997 sampai 2002 berkolaborasi dengan Taiheiyo Coal Mining, Sumitomo Metal Industry, dan CCUJ Jepang untuk membangun proyek DME dengan waktu operasi 4300 jam. Selanjutnya, JFE mulai mengembangkan 100 TPD pada tahun 2002 dan memiliki 9 perusahaan yang menggunakan proses direct Synthesis DME dengan kapasitas 100 TPD, yaitu Taiyo Nippon Sanso Co., Hitachi Ltd., Idemitu Kosan Co.Ltd., INPEX Co., JAPEX Co., LNG Japan Co., Marubeni Co., Total, dan Toyota Tusho Co. Program pengembangan oleh JFE ini telah sukses hingga Juni 2006.

3.1. JFE DME Process Flow

Process pembuatan DME terbagi menjadi tiga tahapan proses, yaitu tahap penyiapan syngas, pembuatan DME, dan pemurnian produk. Proses JFE Direct Synthesis DME memberikan konversi syngas paling tinggi pada saat komposisi CO/H2 bernilai 1:1. Oleh karena itu tahap penyediaan syngas dari proses gasifikasi batubara adalah proses yang paling sesuai.

Syngas yang dihasilkan dari proses gasifikasi batubara masih mengandung kadar sulfur, CO2, dan perbandingan CO:H2 yang belum sesuai dengan kebutuhan direct Synthesis DME. Komposisi CO:H2

disesuaikan melalui reaksi water-gas shift reaction dengan cara mengatur laju alir kukus. Setelah komposisi CO:H2 sesuai, syngas kemudian memasuki unit desulfurisasi dan penghilangan CO2. Kandungan sulfur periu dihilangkan karena bersifat racun terhadap katalis sintesis DME. Sedangkan kandungan CO2 yang berlebih dapat mengurangi konversi pembentukan DME.

Unit utama pada tahap pembuatan DME adalah reaktor slurry DME, make-up dan kompresor gas daur ulang, dan separator produk. Sedangkan unit utama dari tahap pemurnian produk terdiri dari tiga kolom distillasi, kolom stripping CO2, dan kolom pemisah DME-metanol. Keluaran dari reaktor DME berupa produk DME, produk samping (karbon dioksida, metanol , dan sedikit air), dan syngas yang tidak bereaksi. DME dan produk samping lainnya didinginkan dipisahkan dalam bentuk fasa cair dari syngas yang tidak bereaksi. Pada tahap tersebut, DME akan bertindak sebagai pelarut CO2 untuk memisahkan CO2 dari syngas yang tidak bereaksi. Syngas yang telah dipisahkan kemudian dikembalikan ke dalam reaktor dengan kompressor daur ulang.

Produk dan produk samping berupa DME, metanol, dan gas CO2 diumpankan menuju tahap pemurnian. Tahap ini terdiri dari kolom stripping CO2, Kolom distillasi DME, dan distillasi metanol. Kolom stripping CO2 berfungsi untuk memisahkan CO2. Kolom distillasi DME digunakan untuk memisahkan produk DME dari metanol. DME akan diambil sebagai fasa uap dari kolom, sedangkan metanol akan keluar sebagai produk bawah dan diumpankan menuju kolom distillasi metanol. Produk metanol yang terbentuk dari proses ini berkisar antara 10 – 15 % dari DME yang terbentuk (berdasarkan perbandingan mol karbon). Metanol akan dimurnikan dari air pada kolom distilasi metanol dan kemudian diumpankan kembali menuju reaktor DME.

3.2. Reaksi Sintesis DME dengan Proses JFE

Secara umum, proses sintesis DME dapat dilakukan dengan dua metode, yaitu dengan metode direct dan indirect Synthesis . Melalui metode indirect Synthesis, syngas pertama-tama dikonversikan terlebih

32 dari 42


dahulu menjadi metanol, dan metanol didehidrasikan secara berurutan menjadi DME pada reaktor yang terpisah. Sedangkan dengan metode direct Synthesis, proses sintesis dan dehidrasi dari metanol dilakukan secara bersamaan di dalam satu reaktor. Pada laporan ini akan dibahas sintesis DME melalui Direct Synthesis.

1. Reaksi

Dalam proses direct Synthesis, proses sintesis dan dehidrasi dari metanol dilakukan secara bersamaan di dalam satu reaktor. Reaksi yang terjadi dalam proses JFE adalah :

3CO + 3H2 → CH3OCH3 (DME) + CO2

Dalam reaksi ini, perbandingan umpan CO dan H2 adalah satu, dan produk samping yang dihasilkan adalah gas karbondioksida. Reaks ini merupakan kombinasi dari 3 buah reaksi, yaitu reaksi sintesis metanol, reaksi dehidrasi metanol, dan pergeseran uap air. Adapun ketiga reaksi tersebut adalah :

1. 2CO + 4H2 → 2CH3OH, pada reaksi ini, gas hidrogen dan karbonmonoksida dimasukan ke dalam reaktor dan dikonversi menjadi metanol.

2. 2CH3OH → CH3OCH3 (DME) + H2O, selanjutnya, dua mol etanol akan dikonversikan menjadi DME dan H2O

3. H2O + CO → H2 + CO2, H2O dan karbonmonoksida lalu dikonversikan menjadi gas hidrogen dan gas karbondioksida. Gas hidrogen yang dihasilkan kemudian akan menjadi reaktan pada reaksi 35. Air adalah agen degradasi katalis, oleh karena itu, perlu dihindari adanya akumulasi air dalam reaktor. Reaksi 37 secara simultan mengkonversikan air dari reaksi 36, sehingga air tidak terakumulasi di reaktor.

Sebagai total dari ketiga reaksi diatas, CO dan H2 dengan jumlah yang sama akan dikonversikan menjadi DME dan gas karbondioksida.

Reaksi dengan metode JFE mengkonversikan 3 buah molekul hidrogen dan 3 buah molekul karbonmonoksida menjadi sebuah molekul CH3OCH3 dan CO2. Olehkarena itu, semakin besar tekanan reaksi, konversi syngas yang diraih akan semakin besar. Tabel dibawah menunjukkan kondisi reaksi pada proses JFE.

Tabel F.7 Kondisi Reaksi Proses JFEParameter Kondisi Reaksi Kondisi Standar

Temperatur (oC) 240~280 260Tekanan (MPA) 3.0~7.0 5Perbandingan H2/CO 0.5~1.7 1W/F (kg-katalis*jam/kmol) 3.0~8.0 4

GHSV (sl/(kg-katalis*jam))

8000~3000 6000

Reaksi DME lainnya yang mungkin terjadi adalah 2CO + 4H2 → CH3OCH3 (DME) + H2O, (Topøe Method, APCI Method) reaksi ini merupakan kombinasi hanya dari dua reaksi. JFE menetapkan reaksi diatas sebagai reaksi rute sintesis directnya Gambar di bawah menunjukkan perbandingan konversi DME dari dua rute, yaitu dengan metode JFE dan metode Topøe/APCI, serta reaksi pembentukan methanol dengan perbandingan umpan CO dan H2 yang berbeda-beda.

33 dari 42


Gambar F.3 Perbandingan konversi DME

Proses dengan metode JFE (reaksi 34), menghasilkan konversi yang bernilai 1,5x lebih tinggi daripada reaksi 35 pada perbandingan H2/CO =1. Oleh karena itu, apabila dibandingkan dengan proses dengan metode Topøe/APCI (reaksi 38), reaksi dengan metode JFE secara teoritis akan lebih efisien apabila menggunakan bahan baku berupa batubara, karena hasil gasifikasi batubara akan menghasilkan syngas dengan perbandingan H2/CO mendekati 1.

Produk samping yang dihasilkan pada reaksi dengan metode JFE adalah gas karbondioksida, dan produk samping yang dihasilkan pada reaksi dengan metode Topøe/APCI (reaksi 38) adalah air. Dari segi proses pemisahan, pemisahan DME dengan gas karbondioksida jauh lebih efisien dan lebih membutuhkan sedikit energi apabila dibandingkan dengan pemisahan DME dengan air.

2. DME slurry reactor

Proses dengan metode JFE merupakan reaksi yang sangat eksoterm (58,8 kcal/mol-DME atau 1280 kcal/kg-DME), sedangkan katalis mudah terdegradasi pada suhu tinggi (di atas 300 oC). Oleh karena itu, kontrol temperatur dari reaktor merupakan hal yang krusial. Dalam hal ini, JFE mengembangkan reaktor slurry, Gambar di bawah menunjukkan konfigurasi dari DME slurry reactor. Fasa slurry merupakan campuran dari katalis dan fluida inert dengan titik didih yang tinggi.

Gambar F.4 Reaktor sintesis DME tipe slurry

Proses dengan metode JFE direct Synthesis dikhususkan untuk slurry reactor dan pengembangan katalis baru yang efisien. Katalis didesain dan dimodifikasi agar reaksi dapat terjadi secara simultan, produk dari setiap reaksi akan menjadi reaktan dari reaksi berikutnya. Batasan mengenai bentuk dan kekuatan katalis untuk reaktor ini lebih sedikit daripada untuk reaktor ifixed bed.

34 dari 42


Syngas dimasukkan dari bawah reaktor dan membentuk gelembung homogen kecil yang dapat bereaksi ketika melewati katalis slurry. Karena pencampuran yang homogen katalis pada fasa slurry dan karakteristik perpindahan panas yang baik dari fluida inert, temperatur pada reaktor sangat homogen, sehingga kontrol temperatur pada reaktor menjadi lebih mudah.

Karakteristik pencampuran pada reaktor akan semakin baik pada reaktor dengan diameter yang besar. Produk dari reaktor ini adalah, DME, produk samping, dan syngas yang tidak bereaksi. Produk samping yang dihasilkan adalah gas karbondioksida, sedikit metanol, dan sedikit air. Waktu tinggal dari reaktor ini adalah beberapa menit, dalam selang waktu ini, sekitar setengah dari syngas dikonversikan menjadi produk reaksi. Gambar... menunjukkan hubungan antara konversi CO dengan tekanan dan temperatur reaksi

F.3.3. Reaktor

Reaksi sintesis DME menggunakan syngas yang terdiri dari karbon monoksida dan gas hidrogen sebagai bahan bakunya. Adapun reaksi tersebut adalah

3CO + 3H2 → CH3OCH3 + CO2 (JFE method)

2CO + 4H2 → CH3OCH3 + H2O (Topsøe and APCI methods)

Reaktor skala besar untuk produksi DME dengan metode direct masih belum direalisasikan sampai saat ini, akan tetapi tipe reaktor dasar untuk metode direct diperkirakan akan memiliki kesamaan dengan reaktor sintesis FT (Fischer Tropsch).

Gambar di bawah menunjukkan selektivitas pembentukan DME dan metanol pada berbagai temperatur dan tekanan.

Gambar F. 5 Selektivitas DME

Kondisi reaktor untuk berbagai jenis metode ditunjukkan oleh tabel di bawah

35 dari 42


Tabel F.8 Kondisi Reaktor untuk Berbagai Jenis Sintesis DME

Reaksi Tekanan Temperatur

Entalpi Pembentukan (pada 25

oC)

Produk

Sintesis DME (Direct Method)

3CO + 3H2 → CH3OCH3 + CO2(JFE Method)2CO + 4H2 → CH3OCH3 + H2O(Topøe Method, APCI Method)

5 MPaG 240-280 oC

246 kJ/mol-DME (82

kJ/mol-CO)205 kJ/mol-DME (103

kJ/mol-CO)

Gas

Sintesis FTnCO + 2nH2 → (-CH2-)n + nH2O

2.2-2.7 MPaG

220-320oC150-160

kJ/mol-COCair

Sintesis Metanol

CO + 2H2 → CH3OHCO2 + 3H2 → CH3OH + H2O

7.7-9 MPaG

180-270oC

91 kJ/mol-MeOH (91 kJ/mol-CO)49 kJ/mol-

MeOH

Gas

Jenis jenis tipe reaktor dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu tipe fixed bed dan yang lainnya (moving bed dan slurry bed). Tabel menunjukkan tipe tipe reaktor beserta konfigurasi, kelebihan, dan aplikasinya.

Tabel F.9 Jenis-jenis Reaktor Untuk Direct Synthesis DME

Reaktor Tipe Fixed bed

Heat Exchanger Type Reactor Radial Flow Type Reactor

Konfigurasi

1. Syngas mengalir ke arah bawah melalui tube yang berisikan katalis. Terjadi penukaran panas pada bagian shell fluida.

2. Untuk mendukung/menyangga katalis yang

1. Syngas masuk ke dalam reaktor melalui atas, dan ketika syngas mengalir ke bawah, syngas

36 dari 42


berada di dalam tube, digunakan tube sheet dan tube bundles.

3. Dalam melakukan desain, perlu dipertimbangkan selisih/perbedaan dari ekspansi termal antara sheel dan tube.

4. Panas dari reaksi digunakan untuk memanaskan BFW menjadi steam dan temperatur reaksi dipengaruhi oleh tekanan steam.

mengalir dengan arah radial melewati katalis menuju ke pusat gas collecting tube.

2. Panas dari reaksi digunakan untuk memanaskan BFW menjadi steam. Temperatur reaktor dikontrol oleh tekanan steam

Profil Temperatur

Fitur 1. Temperatur relatif seragam, namun tidak sepenuhnya karena profil temperatur dipengaruhi oleh heat transfer

2. Strukturnya yang kompleks mampu menyerap selisih/perbedaan ekspansi termal antara shell dan tube

3.Dalam menggunakan tube sheet, terdapat limit maksimum dari ketebalan.

4. Pada kebanyakan kasus, katalis dikemas di dalam tube yang dialiri syngas. Jika bagian shell digunakan untuk reaksi, kekuatan dari katalis sangat penting untuk menyerap ekspansi termal.

1. Turun tekan pada unggun katalis relatif kecil, sehingga daya kompresi yang dibutuhkan dalam jalur sirkulasi unreacted gas dapat diminimalkan.

2. Peningkatan temperatur dapat diminimalkan karena syngas mengalir dalam unggun katalis yang lebih pendek

3. Scale Up relatif mudah.

Contoh 1. Sintesis metanol (reaktor eksotermal).

2.Lurgi, Mega Methanol Reactor (sintesis methanol)

3. Shell GTL Reactor

1. DPT (Davy Process Technology) Steam Raising Reactor (sintesis methnol)

2. Toyo Engineering MRF-Z Reactor (sintesis metanol)

Tipe Tipe Fixed bed

37 dari 42


Reaktor

Multi-Stage Fixed bed Reactor Multi-Quenched Fixed bed Reactor

Super Converter

Konfigurasi

1. Unggun katalis dipisah menjadi beberapa tahap untuk

menjaga temperatur agar konstan. Aliran di antara

setiap unggun akan didinginkan dengan penukar

panas.

`

1. Unggun katalis dipisah menjadi beberapa tahap dan gas dimasukkan ke dalam ke bagian atas masing-masing tahap untuk menjaga temperatur agar konstan.

2. Posisi injeksi gas bergantung pada filosofi kontrol temperatur dan kondisi gas.

1. Syngas masuk melalui bagian atas reaktor melalui flexible tubes dan melalui proses preheating.

2. Syngas mengalir ke bagian atas reaktor dan masuk ke seetiap unggun katalis.

3. Panas dari reaksi digunakan untuk memanaskan BFW menjadi steam dan temperatur reaksi dipengaruhi oleh tekanan steam.

Profil Temperatur

Fitur 1. Struktur reaktor sederhana, tapi diperlukan serangkaian alat penukar panas pada bagian luar reaktor. Sehingga sistem ini memerlukan banyak peralatan.

1. Struktur dari reaktor sederhana.

2. Profil temperatur bervariasi pada setiap tahap, sehingga untuk menjaga profil temperatur,

1. Konversi reaksi yang dihasilkan lebih tinggi. Hal ini disebabkan oleh profil temperaturnya mendekati kurva pseudo thermodynamic yang dipengaruhi oleh kecepatan

38 dari 42


2. Profil temperatur bervariasi pada setiap tahap, sehingga untuk menjaga profil temperatur, perlu dilakukan penambahan jumlah tahap, dan akan menambah biaya.

perlu dilakukan penambahan jumlah tahap, dan akan menambah biaya.

3. Untuk reaksi yang sangat eksoterm, jumlah gas yang harus diinjeksikan pada setiap tahap bertambah.

4. Ketika panas dari reaksi melewati batasnya, kontrol temepratur sangat sulit dilakukan. Dalam kondisi ini ada kemungkinan terjadi reaksi “Run-Away”

reaksi.

2. Untuk mendukung/menyangga tube katalis, digunakan tube sheet, sehingga terdapat limit scale-up.

Cotoh 1. Sintesis metanol, dan reaktor hidrogenasi (reaktor eksotermal)

1. Sintesis metanol, dan reaktor hidrogenasi (reaktor eksotermal)

1. Mitsubishi Gas Chemicals dan Mitsubishi Heavy Industries Methanol Synthetic Reactor.

Tipe Reaktor Fluidized bed, Moving Bed, dan Slurry Bed

1. Katalis tersuspensi di dalam pelarut, dan syngas masuk melalui bagian bawah reaktor.

2. Temperatur reaksi digunakan untuk memanaskan BFW menjadi steam. Untuk

1. Syngas masuk melalui bagian bawah reaktor sehingga katalis akan terfludisiasi.

39 dari 42


reaktor berskala kecil, panas reaksi dihilangkan dengan menggunakan oil termal.

2. Reaksi temperatur dipengaruhi oleh tekanan steam.

2. Panas reaksi digunakan untuk memanaskan BFW atau sirkulasi oil.

Profil Temperatur

Fitur 1. Pelarut dan katalis dicampur dengan tujuan agar profil temperatur seragam.

2. Pelarut diperlukan untuk mensuspensi katalis.

3. Distribusi katalis di dalam pelarut harus dijaga agar seragam.

4. Pada kasus dimana produk yang dihasilkan berfasa cair, diperlukan proses pemisahan antara pelarut dan produk. DME adalah produk berfasa gas.

5. Jika konsentrasi katalis tinggi, slurryi akan menjadi tebal. Oleh karena itu, ada batasan mengenai konsentrasi katalis. Hal ini juga menyebabkan ukuran reaktor lebih besar dari reaktor fixed bed.

6. Selama reaktor beroperasi, penggantian katalis baru dapat dilakukan.

1. Kecepatan fluida harus lebih besar dari kecepatan minimum fluidisasi.

2. Temperatur dijaga tetap oleh proses fludisasi.

3.Katalis harus memiliki kekuatan yang cukup untuk mencegah terjadinya powdering.

Contoh 1. JFE 100tpd DME Demonstration Plant (DME Slurry Reactor)

2. Sasol FT Reactor (FT Slurry Reactor)

1. Reaktor pada oil refineries

2. Sasol DT Reactor (Snythol Reactor)

40 dari 42


Appendix H – Pemilihan Material Peralatan Proses

Proses gasifikasi batubara peringkat rendah (low rank coal) dan proses sintesis langsung DME dari syngas menggunakan berbagai peralatan dengan material utama berupa Carbon Steel dan Stainless Steel. Pertimbangan pemilihan material tersebut didasarkan atas kelebihan dan kekurangan sebagai berikut.

H.1. Carbon Steel (Baja Karbon) (Callister, 2010)

Baja adalah paduan besi-karbon yang juga mengandung unsur pemadu yang lain. Baja karbon merupakan jenis logam paduan yang selalu diproduksi dalam jumlah besar karena sangat dibutuhkan sebagai bahan konstruksi peralatan proses. Baja karbon banyak digunakan karena memiliki sifat fisik dan mekanik yang dapat disesuaikan dengan kebutuhan. Selain itu, baja karbon mudah didapat, mudah dibentuk, dan harganya relatif murah. Sifat mekanik dari paduan besi-karbon ini sangat bergantung kepada kandungan karbon di dalamnya, pada umumnya kurang dari 1 %-berat. Namun, baja karbon memiliki kelemahan, yaitu tidak tahan terhadap korosi. Berdasarkan kandungan konsentrasi karbonnya, baja karbon dapat diklasifikasikan menjadi tiga, yaitu baja karbon rendah, baja karbon sedang, dan baja karbon tinggi. Selain itu, baja karbon juga dapat diklasifikasikan berdasarkan konsentrasi pengotor di dalamnya, yaitu baja karbon polos dan baja paduan. Baja karbon polos ini hanya mengandung sedikit unsur karbon dan mangan, sedangkan baja paduan adalah baja yang mengandung unsur-unsur paduan yang yang ditambahkan dalam konsentrasi spesifik.

H.1.1. Baja Karbon Rendah

Baja karbon rendah pada umumnya memiliki kandungan C tidak lebih dari 0,25%-berat. Baja karbon memiliki struktur mikro yang terdiri atas ferrite dan pearlite sehingga relatif lunak dan lemah, tetapi memiliki keuletan (ductility) dan ketangguhan (toughness) yang tinggi, sehingga baja karbon ini mudah dimesin, mudah dilas, dan cukup murah untuk diproduksi. Umumnya, baja karbon rendah ini digunakan sebagai komponen badan automobile, kerangka (I-beams, saluran, angle iron), dan lapisan pada sistem perpipaan, bangunan, jembatan, dan kaleng.

H.1.2. Baja Karbon Sedang

Baja karbon sedang memiliki konsentrasi C antara 0,25 hingga 0,6%-berat. Baja karbon sedang dapat dikeraskan dan dikuatkan dengan diberi perlakuan panas (heat treatment) dengan austenitizing, quenching, dan tempering. Paduan baja karbon sedang yang dipanaskan akan menjadi lebih kuat, namun memiliki ketangguhan dan keuletan yang rendah apabila dibandingkan dengan baja karbon rendah. Kegunaan baja karbon sedang adalah sebagai bahan penyusun roda kereta, gears, poros mesin, dan komponen mesin lainnya.

H.1.3. Baja Karbon Tinggi

Baja karbon tinggi memiliki kandungan karbon antara 0,6 hingga 1,4%-berat dan merupakan jenis baja karbon yang paling keras, kuat, tetapi paling tidak ulet bila dibandingkan dengan baja karbon lain. Baja karbon jenis ini biasa digunakan pada temperatur tinggi dan keadaan yang keras. Jika dilihat dari komposisinya, baja karbon tinggi lebih tahan terhadap korosi bila dibandingkan baja karbon sedang dan baja karbon rendah. Hal ini disebabkan karena konsentrasi logam pemadu lain yang terdapat pada baja karbon tinggi lebih besar dibandingkan dengan yang terdapat pada baja

41 dari 42


karbon sedang dan baja karbon rendah. Pada baja karbon tinggi terdapat logam pemadu berupa Cr, Ni, Mo, W, dan V yang juga tahan terhadap korosi. Kegunaan dari baja karbon tinggi ini adalah sebagai baja perkakas, cetakan, cutting tools, dan lain-lain.

H.2. Stainless Steel (Callister, 2010)

Stainless steel merupaka bahan yang sangat resisten terhadap korosi dalam berbagai jenis lingkungan, terutama pada keadaan ambient.Elemen yang dominan terdapat di dalam stainless steel adalah Cr, dengan kadar paling sedikit 11%-berat. Kemampuan untuk resisten terhadap korosi juga disebabkan karena adanya penambahan Ni dan Mo.

Kelebihan : tahan terhadap asam, tidak menyebabkan kontaminasi warna, tahan terhadap abrasi, tersedia dalam berbagai variasi alloy (digunakan sesuai dengan kebutuhan proses).

Kekurangan :Tidak tahan terhadap klorida, lebih mahal dibandingkan baja karbon, fabrikasi cukup sulit, alloy terkadang memiliki efek katalitik untuk proses tertentu.

42 dari 42

laporan rp revisi 0

Documents