prarancangan pabrik metanol dari batubara dengan

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik

Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi disertai dengan kemajuan

sektor industri telah menuntut semua negara kearah industrialisasi. Indonesia

sebagai negara berkembang banyak melakukan pembangunan di segala bidang.

Sampai saat ini pembangunan sektor industri mengalami peningkatan, salah

satunya adalah pembangunan sektor industri kimia. Namun Indonesia masih

banyak mengimpor bahan baku atau produk industri kimia dari luar negeri.

Dewasa ini semua industri diarahkan untuk penggunaan teknologi yang

minim akan polusi dan hemat biaya untuk operasional, salah satu jenis proses

teknologi tersebut adalah proses gasifikasi. Teknologi gasifikasi ini juga

merupakan teknologi yang hemat biaya. Dapat dikatakan demikian karena, proses

konversi batu bara menjadi gas dapat dilakukan dengan alat gasifier

(Sukandarumidi, 2006).

Batubara merupakan batuan hidrokarbon padat yang terbentuk dari

tumbuhan dalam lingkungan bebas oksigen, serta terkena pengaruh tekanan dan

panas yang berlangsung sangat lama. Pada tahun 2006, jumlah sumber daya batu

bara Indonesia tercatat sebanyak 90.451,87 juta ton. Dari jumlah tersebut

sebanyak 67% berupa batu bara dengan kalori sedang, 22% berupa batu bara

dengan kalori rendah, 10% berupa batu bara dengan kalori tinggi dan 1% berupa

batu bara dengan kalori sangat tinggi.Batu bara Indonesia tergolong batubara

bersih dengan kandungan abu <5% dan kandungan sulfur yang rendah (<1%),

sehingga tidak terlalu mencemari lingkungan. Karakteristik tersebut membuat


commit to user

2

batu bara Indonesia mampu bersaing di dunia perdagangan Internasional. Batu

bara Indonesia yang memiliki kalori tinggi sebagian besar diekspor ke luar negeri,

sedangkan batu bara peringkat rendah dan sedang dipergunakan sebagai sumber

energi pembangkit tenaga listrik maupun sebagai bahan bakar pada berbagai

industri di Indonesia, seperti industri semen, teksil maupun pupuk (ESDM,2010).

Gasifikasi merupakan satu upaya pengkonversian batubara padat menjadi gas,

seperti H2, CO, CO2, CH4, N2 dan H2S. Gas-gas ini selanjutnya akan mengalami

proses purifikasi sebelum disintesa menjadi senyawa kimia baru yang secara luas

dibutuhkan dalam kehidupan manusia, salah satunya adalah metanol.

Metanol (CH3OH) merupakan salah satu senyawa kimia yang dapat

diproduksi melalui proses gasifikasi. Metanol (CH3OH) bertindak sebagai bahan

baku dalam memproduksi senyawa hidrokarbon yang berguna sebagai bahan

bakar atau senyawa organik yang biasa digunakan untuk menaikkan nilai oktan

suatu bahan bakar, seperti MTBE. (US Patent 5472986, 1995)

Kebutuhan metanolsemakin meningkat yang ditandai dengan kenaikan

impor metanol berdasarkan data Biro Pusat Statistik (BPS). Impor metanol pada

tahun 2009 sampai tahun 2011, Walaupun mengalami penurunan pada tahun

2012.


commit to user

3

Gambar I.1 Perkembangan Impor Metanol di Indonesia Tahun 2009-2012

Ketergantungan impor metanol menyebabkan devisa negara berkurang,

sehingga diperlukan suatu usaha penanggulangan. Salah satu upayanya adalah

pendirian pabrik metanol untuk pemenuhan kebutuhan dalam negeri. Dengan

pendirian pabrik tersebut diharapkan dapat membuka kesempatan untuk alih

teknologi, membuka lapangan kerja baru, menghemat devisa negara dan

membuka peluang berdirinya pabrik lain yang menggunakan bahan baku metanol

dari pabrik tersebut. Dengan pertimbangan kegunaan dan konsumsi metanol maka

dapat dikatakan bahwa industri ini mempunyai prospek bagus di masa depan.

I.2. Kapasitas Pabrik

I.2.1. Ketersediaan Bahan Baku

Di Indonesia merupakan penghasil barang tambang terbesar di dunia, salah

satunya yaitu batubara. Beberapa daerah penghasil batubara terbesar di Indonesia,

yaitu Sumatra Selatan (22.240,40 juta ton), Kalimantan Timur (19.567,79 juta

ton), Kalimantan Selatan (8.674,56 juta ton), dan Riau (2.057,22 juta ton).

(Wison, 2011)

0

50.000

100.000

150.000

200.000

250.000

300.000

2009 2010 2011 2012

Ju

mla

h I

mp

or (

kT

on

)

Tahun


commit to user

4

I.2.2. Kapasitas Pabrik yang Sudah Berdiri

Ditetapkan kapasitas pabrik metanol sebesar 500.000 ton/tahun, dengan

pertimbangan:

1. Perkiraan dari data impor BPS, pada tahun 2015 Indonesia membutuhkan

metanol sebesar 468.007,49 ton. Sehingga dengan kapasitas direncanakan

dapat membantu memenuhi kebutuhan metanol dalam negeri.

Gambar I.2 Kebutuhan Metanol pada Tahun 2008-2012

2. Dapat memberikan keuntungan ekonomis karena kapasitas produksi berada

diantara kapasitas produksi metanol didalam negeri. Seperti kapasitas pabrik

yang telah berdiri, yaitu PT. Medco Methanol Bunyu (330.000 ton/tahun) dan

PT. Kaltim Metanol Industry (660.000 ton/tahun).

3. Produksi batubara PT. Bukit Asam (Persero) Tbk sebesar 11.880.000 ton/tahun

sehingga mencukupi untuk mensuplai kebutuhan batubara sebesar 499.944,23

ton/tahun untuk memproduksi metanol sebesar 500.000 ton/tahun.

y = 58584x - 664,51

0

50.000

100.000

150.000

200.000

250.000

300.000

350.000

2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

JU

ML

AH

IM

PO

R (

To

n)

TAHUN


commit to user

5

I.3. Lokasi Pabrik

Pemilihan lokasi pabrik sangat penting dalam menentukan kelangsungan

produksi suatu pabrik. Lokasi pabrik akan didirikan di Tanjung Enim,Sumatra

Selatan dengan pertimbangan sebagai berikut:

- Bahan baku pabrik metanol ini menggunakan batubara hasil

pertambangan batubara PT. Bukit Asam (Persero) Tbk.

- Lokasi pabrik dekat dengan sungai sehingga memudahkan dalam

penyediaan air untuk utilitas.

- Pemberlakuan otonomi daerah memberikan iklim yang cukup kondusif

bagi investor untuk penanaman modalnya bagi peningkatan pemasukan

bagi daerah tersebut.

Gambar I.3 Peta Lokasi Pendirian Pabrik


commit to user

6

I.4. Tinjauan Pustaka

Ada beberapa proses pembuatan metanol

1. Proses pembuatan metanol dengan penyulingan kayu

Pada tahun 1830 sampai pertengahan tahun 1920an, metode utama dalam

produksi metanol yaitu dengan menggunakan penyulingan kayu (wood

distillation). Proses ini menggunakan panas untuk memproduksi arang dan

metanol dari kayu. Setelah kayu dipanaskan, perlahan-lahan kayu tersebut

terbakar dan melepaskan gas metanol. Gas tersebut dikumpulkan dan

dikondensasikan untuk membuat metanol cair. Pada tahun 1923, produksi

metanol telah mencapai 30.000 ton per tahun menggunakan lebih dari 6 ton

kayu sebagai bahan baku. Proses ini tidak dilakukan lagi karena mengganggu

ekosistem hutan dengan banyaknya penebangan pohon. (Mc Ketta, 1983)

2. Oksidasi Hidrokarbon

Proses ini menggunakan senyawa-senyawa hidrokarbon sebagai bahan baku

utama. Produk yang terbentuk dari oksidasi parsiil hidrokarbon yang

mengandung gas parafin adalah metanol, formaldehid, asetaldehid, aseton,

alkohol tingkat tinggi, aldehid dan keton. Proses oksidasi berjalan pada tekanan

20,27 – 30,4 bar dan suhu 800 ºC. Proses ini dapat menggunakan katalis nikel,

paladium, tembaga dan oksida dari logam-logam tersebut. Kekurangan dari

proses ini adalah menggunakan bahan-bahan hidrokarbon sehingga dapat

menghasil gas rumah kaca (Mc. Ketta, 1983).

3. Proses pembuatan metanol dari gasifikasi batubara

Pembuatan metanol biasa menggunakan gas sintesis. Melalui gasifikasi, gas

sintesis dapat dihasilkan dari berbagai bahan baku seperti batubara, limbah


commit to user

7

biomassa, limbah perkotaan dan berbagai bahan baku yang lain Dalam

produksi metanol dengan dilakukan dalam dua langkah. Langkah pertama

adalah untuk mengkonversi bahan baku menjadi gas sintetis yang terdiri dari

CO, CO2, H2O dan H2. Hal ini biasanya dicapai oleh katalitik reforming gas

umpan dan uap. Langkah kedua adalah sintesis katalitik metanol dari gas

sintesis. Keuntungan dari proses ini adalah bahan baku mudah didapatkan,

pemanfaatan batubara sehingga diharapkan menjadi industri ramah lingkungan.

(www.methanol.org)

Dari proses-proses pembuatan metanol yang ada, maka gasifikasi batu bara

dipilih sebagai proses pembuatan metanol dalam pendirian pabrik ini dengan

alasan ketersediaan bahan baku batu bara mencukupi proses jangka panjang.

1.4.2 Kegunaan Produk

Kegunaan dari metanol yaitu sebagai bahan bakar, pelarut, dan anti beku

dalam pipa. Penggunaan metanol terbanyak adalah sebagai bahan intermediate.

Sekitar 40% metanol yang ada diubah menjadi formaldehid yang dapat

menghasilkan berbagai macam produk seperti plastik, plywood, cat, peledak, dan

tekstil.


commit to user

8

1.4.3 Sifat Fisika dan Kimia

1.4.3.1 Sifat fisika dan kimia bahan baku

1. Batubara (Subbituminous) (Perry, 2007):

1) Sifat Fisika:

Komponen

- C(Carbon) : 76,24% berat

- H (Hidrogen) : 4,85% berat

- N (Nitrogen) : 1,34% berat

- S (Sulfur) : 1,38% berat

- O (Oxigen) : 4,84% berat

- Ash (Abu) : 8,02% berat

- Air : 2,82% berat

Heating Value : 21,35 – 25,54 MJ/kg

Bulk Density : 720,83 – 961,11 kg/m3

Spesific Heat : 1,1 kJ/kg.K

Ignition Temperature : 126,67 – 185 °C

Flash Point : 260 °C

2) Sifat Kimia

Reaksi pada pembakaran batubara meliputi:

- C + O2 → CO2

- C + ½ O2 → CO

- H2 + ½ O2→ H2O

- S + O2 → SO2

Untuk mencegah pembentukan CO yang berlebihan maka

jumlah oksigen untuk pembakaran harus sesuai agar

pembakaran berlangsung dengan sempurna.


commit to user

9

2. Air (Othmer,1981):

1) Sifat Fisika

Rumus Molekul : H2O

Berat Molekul : 18,02 kg/kmol

Warna : tidak berwarna (jernih)

Titik Didih (1,01bar) : 100 oC

Densitas (25 °C) : 0,99747 kg/m3

Heat Capacity : 4178,43 kJ/kg.K

Thermal Conductivity : 6,04026 x 10-3

kW/m.K

2) Sifat Kimia

Bereaksi dengan karbon menghasilkan metana, hidrogen,

karbon dioksida, monoksida membentuk gas sintetis (dalam

proses gasifikasi batubara)

Bereaksi dengan kalsium, magnesium, natrium dan logam-

logam reaktif lain membebaskan H2

Memiliki sifat netral (pH 7)

Bereaksi dengan kalium oksida, sulfur oksida membentuk basa

kalium dan asam sulfat.

3. Oksigen (Perry, 2007):

1) Sifat Fisika

Rumus Molekul : O2

Berat Molekul : 31,9988 kg/kmol

Titik Didih (1,01bar) : -183 oC

Temperatur Kritis : -118,6 °C


commit to user

10

Konduktivitas Termal : 0,026 W/m.°C

2) Sifat Kimia

Pengoksidasi yang sangat reaktif

Pemisahan dari udara dengan cara liquifikasi dan distilasi

1.4.3.2 Sifat fisika dan kimia produk

1. Metanol (CH3OH) (Mc. Ketta,1988):

1) Sifat Fisika:

Fase : Cairan jernih pada suhu kamar

Berat Molekul : 32 kg/kmol

Titik didih (1,01 bar) : 65 oC

Titik lebur (1,01 bar) : -97 oC

Viskositas : 0,5945 cp

Densitas (25oC) : 0,786 kg/m

3

Tekanan kritis : 80,96 bar

Temperatur kritis : 239,43oC

2) Sifat Kimia:

Tidak memiliki sifat adisi yang kuat

Klor dan brom dapat mensubstitusi atom H dari metanol

Sulfonasi dengan asam sulfat berasap membentuk methanol

sulfonat

Bereaksi dengan Na membentuk gas H2 dan garam Na

metanolat

Termasuk golongan senyawa kimia beracun

Oksidasi dengan oksiditor kuat (KMnO4 dalam asam)


commit to user

11

menghasilkan asam formiat dan dapat teroksidasi lebih lanjut

membentuk CO2 dan H2O

Merupakan pelarut yang baik untuk senyawa organik

1.4.4 Tinjauan Proses Secara Umum

Proses produksi metanol dengan proses gasifikasi batubara melalui 3 tahap

yaitu, tahap persiapan bahan baku, tahap proses, dan tahap pemurnian. Berikut

akan dijelaskan secara umum proses produksi.

Crusher MixerGasifier Desulfuizer

Water

Gas Shift

Reactor

Reaktor

Metanol

Sintesis

Menara

Distilasi

Air Separation

Unit

Gambar I.4 Tahap Proses Pembuatan Metanol

Pada tahap persiapan bahan baku ukuran batubara diperkecil hingga 100

μm, setelah itu diumpankan ke mixer untuk pecampuran dengan air dan menjadi

slurry untuk diumpankan ke gasifier. Tahap selanjutnya merupakan tahap proses,

proses pertama yaitu proses gasifikasi yang terjadi di gasifier, produk yang

dihasilkan pada proses gasifikasi yaitu syngas dan masih mengandung banyak CO

dan H2S, sehingga proses selanjutnya yaitu proses menghilangkan gas beracun

(Acid Gas Removal) di desulfurisasi, dan penggeseran kadungan CO menjadi H2

dengan mereaksikan CO dan H2O reaksi ini terjadi di water gas shift reactor.

Tahap Persiapan Bahan

Baku

Tahap Proses Tahap

Pemurrnian


commit to user

12

Kandungan air dalam syngas sebagian besar dipisahkan menggunakan

partial condenser. Reaktor metanol merupakan fixed bed multitube reactor

dengan katalis CuO. crude methanol yang keluar dari reaktor dipisahkan dari sisa

gas reaktan yang tidak bereaksi dalam partial condenser. Gas-gas yang tidak

terkondensasi dibuang. Sedangkan gas-gas yang terkondensasi (crude methanol),

akan diturunkan tekanannya sampai 1,52 bar dengan menggunakan expansion

valve. Tahap permurnian yaitu pemurnian crude methanol di dalam menara

distilasi sampai kadar 99,85% berat. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Bab

II.

prarancangan pabrik metanol dari batubara dengan

Documents