MAKALAH

METHANOL

Disusun Oleh :

Puspita Firsty Lestari L2C009126

Conny Dewita Utami L2C009133

Adetya Hendri Murtanto L2C009140

Melinda Deviana L2C009147

Meitiandari Mutiara D L2C009153

Inggar Dianratri L2C009162

Utami Diah Permatasari L2C009168

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG

2011

BAB I

PENDAHULUAN

I 1. Sejarah Proses

Dalam proses pengawetan mayat, orang Mesir kuno menggunakan berbagai

macam campuran, termasuk di dalamnya methanol, yang mereka peroleh dari

pirolisis kayu. Methanol murni, pertama kali berhasil diisolasi tahun 1661 oleh Robert

Boyle, yang menamakannya spirit of box, karena ia menghasilkannya melalui distilasi

kotak kayu. Nama itu kemudian lebih dikenal sebagai pyroxylic spirit (spiritus).Pada

tahun 1834, ahli kimia Perancis Jean-Baptiste Dumas dan Eugene Peligot menentukan

komposisi kimianya. Mereka juga memperkenalkan nama methylene untuk kimia

organik, yang diambil dari bahasa Yunani methy = "anggur"; lene = kayu (bagian dari

pohon). Kata itu semula dimaksudkan untuk menyatakan "alkohol dari (bahan) kayu",

tetapi mereka melakukan kesalahan.

Kata methyl pada tahun 1840 diambil dari methylene, dan kemudian

digunakan untuk mendeskripsikan "metil alkohol". Nama ini kemudian disingkat

menjadi "methanol" tahun 1892 oleh International Conference on Chemical

Nomenclature.

Pada tahun 1923, ahli kimia Jerman, Matthias Pier, yang bekerja untuk BASF

mengembangkan cara mengubah gas sintesis (syngas / campuran dari karbon dioksida

and hidrogen) menjadi methanol. Proses ini menggunakan katalis zinc chromate (seng

kromat), dan memerlukan kondisi ekstrim tekanan sekitar 30–100 MPa (300–1000

atm), dan temperatur sekitar 400 °C. Produksi methanol modern telah lebih effisien

dengan menggunakan katalis tembaga yang mampu beroperasi pada tekanan relatif

lebih rendah.

Penggunaan metanol sebagai bahan bakar mulai mendapat perhatian ketika

krisis minyak bumi terjadi di tahun 1970-an karena ia mudah tersedia dan murah.

Masalah timbul pada pengembangan awalnya untuk campuran methanol-bensin.

Untuk menghasilkan harga yang lebih murah, beberapa produsen cenderung

mencampur metanol lebih banyak. Produsen lainnya menggunakan teknik

pencampuran dan penanganan yang tidak tepat. Akibatnya, hal ini menurunkan mutu

bahan bakar yang dihasilkan. Akan tetapi, methanol masih menarik utuk digunakan

sebagai bahan bakar bersih. Mobil-mobil dengan bahan bakar fleksibel yang

dikeluarkan oleh General Motors, Ford dan Chrysler dapat beroperasi dengan setiap

kombinasi etanol, metanol dan/atau bensin.

I 2. Spesifikasi Bahan Baku

Metanol dapat diproduksi dari berbagai macam bahan baku seperti gas alam

dan batu bara. Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa metanol paling ekonomis

diproduksi dari gas alam dibanding dari batu bara. Biaya produksi metanol dari gas

alam sekitar 0,736 USD/galon sedangkan dari batu bara sekitar 1,277 USD/galon.

Gas alam sering juga disebut sebagai gas bumi atau gas rawa, adalah bahan

bakar fosil berbentuk gas yang terutama terdiri dari metana CH4). Ia dapat ditemukan

di ladang minyak, ladang gas bumi dan juga tambang batu bara. Ketika gas yang kaya

dengan metana diproduksi melalui pembusukan oleh bakteri anaerobik dari bahan-

bahan organik selain dari fosil, maka ia disebut biogas. Sumber biogas dapat

ditemukan di rawa-rawa, tempat pembuangan akhir sampah, serta penampungan

kotoran manusia dan hewan.

Batu bara atau batubara adalah salah satu bahan bakar fosil. Pengertian

umumnya adalah batuan sedimen yang dapat terbakar, terbentuk dari endapan

organik, utamanya adalah sisa-sisa tumbuhan dan terbentuk melalui proses

pembatubaraan. Unsur-unsur utamanya terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen.

Batu bara juga adalah batuan organik yang memiliki sifat-sifat fisika dan kimia yang

kompleks yang dapat ditemui dalam berbagai bentuk.

I 3. Spesifikasi Produk

Metanol merupakan cairan polar yang dapat bercampur dengan air, alkohol –

alkohol lain, ester, keton, eter, dan sebagian besar pelarut organik. Metanol sedikit

larut dalam lemak dan minyak. Secara fisika metanol mempunyai afinitas khusus

terhadap karbon dioksida dan hidrogen sulfida. Titik didih metanol berada pada 64,7

oC dengan panas pembentukan (cairan) –239,03 kJ/mol pada suhu 25 oC . Metanol

mempunyai panas fusi 103 J/g dan panas pembakaran pada 25 oC sebesar 22,662 J/g.

Tegangan permukaan metanol adalah 22,1 dyne/cm sedangkan panas jenis uapnya

pada 25 oC sebesar 1,370 J/(gK) dan panas jenis cairannya pada suhu yang sama

adalah 2,533 J/(gK) [4].

Methanol, juga dikenal sebagai metil alkohol, wood alcohol atau spiritus. Ia

adalah senyawa kimia dengan rumus kimia CH3OH. Sebagai alkohol alifatik yang paling

sederhana, reaktifitas metanol ditentukan oleh group hidroksil fungsional. Metanol

bereaksi melalui pemutusan ikatan C-O atau O-H yang dikarakterisasi dengan

penggantian group –H atau –OH. 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). Ia 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). Dengan dosis

30 mL saja yang dikonsumsi dapat menyebabkan kebutaan permanen karena

kerusakan dari serat saraf mata.Pada dosis 100 mL methanol ini dapat menyebabkan

kematian. Methanol sendiri sebenarnya bukanlah bahan beracun, namun dalam

perjalanannya dia mengalami metabolisme (penguraian zat) menjadi formaldehyde

selanjutnya diurai lagi menjadi asam format ( formic acid ) oleh enzym alcohol

dehydrogenase. Asam format inilah yang mempunyai daya rusak yang kuat pada hati (

lever ) dan ginjal ( kidney ). Sebagian besar korban meninggal diakibatkan karena gagal

hati dan gagal ginjal.

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.

I 4. Penggunaan Produk

Di bawah ini adalah beberapa bidang yang memanfaatkan metanol, yaitu:

1.Digunakan sebagai bahan baku pembuatan bahan kimia lain, sepertiformalin dan

methyl ester.

2.Metanol merupakan campuran bahan anti beku (anti freezing) pada air pendingin,

yang suhunya bisa mencapai 0 derajat C.

3.Metanol digunakan sebagai bahan baku pembuatan cairan pembersih, seperti

cairan pembersih kaca.

4.Metanol adalah bahan baku pembuatan MTBE (methyl tertiary butyl ether), yaitu

bahan additive bahan bakar untuk memperbaiki proses pembakaran.

5.Sekitar 40% metanol diubah menjadi formaldehyde, dan dari sana menjadi berbagai

macam produk seperti plastik, plywood, cat, peledak, dan tekstil.

6.Metanol banyak digunakan sebagai pelarut.

7.Metanol adalah bahan baku pembuatan dimethyl ether, sebagai cairan aerosol.

8.Dalam beberapa pabrik pengolahan air limbah, sejumlah kecil metanol digunakan ke

air limbah sebagai bahan makanan karbon untuk denitrifikasi bakteri, yang

mengubah nitrat menjadi nitrogen.

9.Metanol kini sedang dikembangkan sebagai fuel cell untuk laptop.

Daftar manfaat metanol di atas akan terus berkembang, mengingat begitu pesatnya

kemajuan bidang ilmu pengetahuan dan teknologi saat ini.

BAB II

RANCANGAN PROSES

II 1.Mekanisme dan Reaksi Produksi

Ada beberapa metode dalam produksi metanol, diantaranya ada destilasi-

kering (pirolisis) kayu, sintesa dari campuran gas hydrogen dengan oksida karbon atau

biasa disebut “steam reforming”, dan oksidasi parsial gas metana.

Tahapan-tahapan produksi methanol dengan metode sintesa dari campuran

gas hydrogen dengan oksida karbon atau biasa disebut “steam reforming”.

CO + 2H2 CH3OH

CO2 + 3H2 CH3OH

Yaitu :

1. UNIT REFORMASI GAS

Unit reformasi gas adalah tempat pengubahan/pengorversian gas alam (natural gas)

menjadi gas sintetis yang umumnya terdiri dari CO, CO2, dan H2

2. PEMANASAN AWAL NATURAL GAS DAN DESULFURISASI

Gas alam untuk proses dan bahan bakar diumpankan pada tekanan 27 bar dan suhu 30°C.

Gas alam ini dipanaskan hingga bersuhu 385°C dan dimasukkan ke dalam unit desulfurisasi

berkatalis CoMo untuk menghilangkan kandungan belerang yang dapat merusak katalis

nikelpada reformer. Setelah proses ini, gas alam memiliki tekanan 24,3 bar dan suhu 385°C.

Sebagian besar gas alam ini diumpankan untuk proses reformasi dan sisanya diumpankan

sebagai bahan bakar burner.

3. PROSES REFORMASI DAN UNDERFIRING

Sebelum memasuki reformer, kukus proses dan gas alam yang telah memenuhi syarat

menjadi umpan reformer dicampur untuk mendapatkan umpan reformer yang lebih

homogen. Setelah itu, campuran kukus proses dan gas alam dialirkan ke pemanas hingga

temperaturnya mencapai 500°C. Katalis yang digunakan dalam proses ini berupa katalis

berbasis nikel. Selanjutnya, gas sisa pembakaran (flue gas) bertemperatur 900°C dilewatkan

menuju sistem pemanfaatan panas buangan (waste heat recovery).

4. REFORMED GAS WASTE HEAT RECOVERY

Gas reformasi meninggalkan reformer dengan suhu 870°C dan tekanan 19,1 bar. Panas dari

gas ini kemudian digunakan untuk pemanasan awal gas alam, menghasilkan kukus proses,

dan reboiler dalam unit distilasi (unit 300). Setelah dimanfaatkan sebagai pemanas dalam

seluruh proses tersebut, suhu gas reformasi turun menjadi 103°C. Selanjutnya, gas

reformasi masih harus menjalani proses pendinginan karena unit 200 (reaktor konversi

metanol) membutuhkan gas reformasi bertemperatur rendah. Setelah itu, barulah gas

reformasi diumpankan ke unit 200.

5. PEMANFAATAN PANAS GAS HASIL PEMBAKARAN

Gas hasil pembakaran (flue gas) yang keluar dari reformer memiliki temperatur 900°C. Panas

dari gas ini digunakan dalam pembangkit kukus bertekanan tinggi dan menengah hingga

temperaturnya menjadi 485°C. Setelah itu, flue gas didinginkan kembali hingga mencapai

suhu 147°C dan dibuang ke atmosfer.

6. UNIT REAKTOR KONVERSI METANOL

1. Unit reaktor sintesis metanol adalah unit pembentukan metanol dari gas sintesis

reformer. Reaksi-reaksi di menghasilkan 3 produk sampingan, yaitu air, aseton, dan

etanol. Untuk memisahkan produk-produk sampingan ini, produk reaktor harus

dialirkan lagi ke unit 300 (unit distilasi)

2. Proses-proses utama pada unit koversi metanol :

1. Kompresi gas sintetis

2. Lingkar sintesis

3. Pembuangan gas

4. ASPEK DAUR ULANG (RECYCLE)

5. Daur ulang yang dilakukan pada sintesa metanol bertujuan untuk mendapatkan

konversi yang tinggi sehingga operasi berlangsung ekonomis. Recycle dilakukan

terhadap gas sintesa keluaran reaktor yang tidak terkonversi dan telah dipisahkan

dari kondensatnya.

6. Perbandingan gas sintesa yang direcycle terhadap tambahan gas sintesa dinyatakan

sebagai rasio recycle yang bernilai antara 2,5-5.

7. Semakin tinggi rasio recycle menyatakan kenaikan produksi metanol

8. KOMPRESI GAS SINTESIS

Kompresi gas sintesis bertujuan untuk menaikkan tekanan umpan reaktor (gas sintesis) agar

didapat konversi reaktor yang tinggi. Kompresor pertama menaikkan tekanan dan

temperatur gas hasil sintesis reformasi kukus dari 17 bar 40°C menjadi 68,6 bar 118°C.

Selanjutnya, kompresor kedua menaikkan tekanan gas sintesis hasil kompresi pertama

menjadi 72,5 bar dan menurunkan temperaturnya menjadi 68°C. Penurunan temperatur

dilakukan untuk mendapatkan hasil dengan temperatur setinggi mungkin dengan

temperatur terendah.

9. TAHAP SINTESA METANOL PADA LOOP SINTESA

Campuran gas sintesa tambahan dan gas daur ulang yang merupakan gas sintesa masukan

reaktor diumpankan menuju kompresor gas daur ulang. Di dalmnya, gas sintesa itekan

hingga 72,5 bar dan disalurkan melalui gas interchanger menuju bagian atas kedua reaktor

untuk dipanaskan dari 68°C menjadi 225°C. Reaksi sintesis metanol yang terjadi antara gas

H2, CO, dan CO2 yang bersifat eksotermis terjadi dalam pipa reaktor berkatalis tembaga.

Setelah konversi one pass, aliran gas keluaran reaktor yang terdiri dari gas tidak terkonversi,

metanol, dan sejumlah produk samping didinginkan dari 225°C menjadi 40°C. Pendinginan

ini bertujuan untuk memisahkan metanol mentah dari gas terlarut di dalamnya. Sementara

itu, sebagian besar gas tidak terkonversi didaur ulang kembali sebagai gas sintesa masukan

reaktor dan sisanya dibuang dengan dialirkan menuju sistem flare untuk dibakar agar tidak

terjadi akumulasi inert.

10. SISTEM GAS PEMBERSIH (PURGE GAS)

Selain langsung dibakar dalam sistem flare, sebagian purge gas yang dihasilkan dari aliran

gas-gas tidak terkonversi dimanfaatkan untuk keperluan-keperluan :

1. Digunakan sebagai gas hidrogenasi dalam tahap pemurnian belerang gas alam

karena kandungan gas hidrogennya yang tinggi

1. Dimanfaatkan sebagai bahan bakar (fuel) pembakaran gas alam dan steam

2. UNIT PEMISAHAN DAN PEMURNIAN PRODUK

3. Adanya unit 300 dimaksudkan untuk memisahkan metanol mentah yang dihasilkan

dari gas-gas terlarut di dalamnya.

4. Proses pemisahan metanol mentah dari gas terlarut, air, dan senyawa lainnya

dilakukan dalam kolom distilasi dengan prinsip perbedaan volatilitas antara

senyawa-senyawa tersebut

II 2. Tinjauan Thermodinamika

Dari tinjauan thermodinamika, kesetimbangan reaksi yang berlangsung pada

reformer sangatlah bergantung pada

1. Tekanan

Kesetimbangan reaksi reformasi metana akan bergeser ke sebelah kiri jika

tekanan dinaikkan, sehingga hal ini berakibat reformasi metana akan semakin

berkurang. Akan tetapi, secara praktek akan lebih praktis jika digunakan tekanan

tinggi. Karena pada tahap selanjutnya, yaitu konversi metana, merupakan proses

kompresi syngas, sehingga lebih memudahkan jika digunakan tekanan tinggi pada

tahap sebelumnya.di samping itu, tekanan tinggi akan menyebabkan temperatur

dinding pembuluh katalis menjadi meningkat.

2. Temperatur

Kesetimbangan reaksireformasi metana akan begeser ke kanan seiring

meningkatnya temperatur reaksi karena reaksi endotermik akan menghasilkan

lebih banyak CO2 dan H2. Dengan kata lain, jika tekanan dan perbandingan kukus

(karbon) bernilai konstan, maka kenaikan temperatur akan menghasilkan konversi

metana yang lebih besar.

3. Perbandingan kukus atau karbon

Perbandingan kukus/karbon berkaitan sangat erat dengan katalis.

Pembentukan karbon sedapat mungkin dicegah karena akan merusak katalis.

Maka untuk mencegah hal tersebut, operasi sebaiknya dilaksanakan dengan

kondisi kukus yang berlebih.Tetapi kelebihan kukus juga sebaiknya diatur

seoptimum mungkin agar lebih ekonomis dan tidak memecahkan katalis.

II 3. Tinjauan Kinetika

Pada metode “steam reforming”, jika dilakukan pada kondisi aktual, laju

reaksi di reformer dengan katalis yang baru terjadi dengan sangat cepat.Sehingga

konversi kesetimbangan untuk kedua reaksi tersebut tercapai secara praktek.. Jadi,

kondisi operasional dapat dievaluasi dengan hanya melihat tinjauan thermodinamika.

II 4. Kondisi Operasi

1.Kolom Desulfurisasi

1. Desulfurisasi berarti proses pengurangan kandungan sulfur dalam metanol

2. Temperatur dalam proses desulfurisasi berada dalam rentang 300oC-400oC

dengan suhu optimum di 385oC

3. Menggunakan dua katalis CoMo dan ZnO

4. Reformer

1. Reformer ini digunakan untuk steam reforming ( pembentukan uap)

2. Reaksi yang terjadi CH4 + H2O → CO + 3H2

3. Temperatur dalam reformer bisa mencapai 930oC

4. Menggunakan katalis Ni

5. Kompresor Gas Sintesa

1. Proses kompresi gas sintesis ini dalaksanakan dalam Syngas Compressor

tipe sentrifugal yang digerakkan oleh extraction back pressure Turbine

1. Kapasitas kompresor pada operasi normal adalah 60 ton / jam

2. Reaktor Metanol

1. Reaksi pembentukan metanol berasal dari gas sintesa yang berlangsung

pada temperatur 225-270o dan tekanan kurang + 70 bar

2. Reaktor berbentuk tubular, bagian tube berisi katalis dan menjadi tempat

berlangsungnya reaksi, sedangkan bagian shell berisi air pendingin

II 5. Diagram Alir

BAB III

PENUTUP

1. Methanol murni, pertama kali berhasil diisolasi tahun 1661 oleh Robert Boyle, yang

menamakannya spirit of box, karena ia menghasilkannya melalui distilasi kotak kayu.

2. Metanol merupakan cairan polar yang dapat bercampur dengan air, alkohol – alkohol

lain, ester, keton, eter, dan sebagian besar pelarut organik. Metanol sedikit larut

dalam lemak dan minyak.

3. Metanol dapat diproduksi dari berbagai macam bahan baku seperti gas alam dan batu

bara. Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa metanol paling ekonomis diproduksi

dari gas alam dibanding dari batu bara.

4. Secara fisika metanol mempunyai afinitas khusus terhadap karbon dioksida dan

hidrogen sulfida. Titik didih metanol berada pada 64,7 oC dengan panas pembentukan

(cairan) –239,03 kJ/mol pada suhu 25 oC .

5. Bidang yang memanfaatkan metanol, yaitu: baku pembuatan bahan kimia lain,

campuran bahan anti beku (anti freezing) pada air pendingin, bahan baku pembuatan

MTBE (methyl tertiary butyl ether), dll.

6. Beberapa metode dalam produksi metanol, diantaranya ada destilasi-kering (pirolisis)

kayu, sintesa dari campuran gas hydrogen dengan oksida karbon atau biasa disebut

“steam reforming”, dan oksidasi parsial gas metana.

DAFTAR PUSTAKA

Austin, George T., 1986, Shreve’s Chemical Process Industries, 5th ed. McGraw Hill Book co, New York

http://eprints.ui.ac.id/1563/

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

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

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

http://kesehatan.kompasiana.com/medis/2010/09/17/keracunan-fatal -akibat-menenggak-methanol/

http://kimiadahsyatt.blogspot.com/

http://www.kaltimmethanol.com/indo/index.php?page=history.php

http://www.batan.go.id/mediakita/current/mediakita.php?group=Artikel%20Lepas&artikel=tk1&hlm=2