Penentuan Konversi CO Yang Menjadi Metanol Pada Metanol Reaktor Di PT. Kaltim Metanol Industri

(1)

PENENTUAN KONVERSI CO YANG MENJADI METANOL

PADA METANOL REAKTOR DI PT. KALTIM

METANOL INDUSTRI

BONTANG

KARYA ILMIAH

MUHAMMAD MARDUANSYAH

102401052

PROGRAM STUDI DIPLOMA 3 KIMIA

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2013

(2)

PENENTUAN KONVERSI CO YANG MENJADI METANOL

PADA METANOL REAKTOR DI PT. KALTIM

METANOL INDUSTRI

BONTANG

KARYA ILMIAH

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ahli Madya

MUHAMMAD MARDUANSYAH

NIM : 102401052

PROGRAM STUDI DIPLOMA 3 KIMIA

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2013

(3)

PERSETUJUAN

Judul : Penentuan Konversi CO Yang Menjadi Metanol Pada Metanol Reaktor di PT. Kaltim Metanol Industri

Kategori : Karya Ilmiah

Nama : Muhammad Marduansyah Nomor Induk Mahasiswa : 102401052

Program Studi : Diploma 3 Kimia Departemen : Kimia

Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Disetujui di Medan, Juni 2013 Program Studi D3 Kimia

Ketua, Pembimbing,

Dra. Emma Zaidar Nasution, M.Si Dr. Andriayani,M.Si NIP.195512181987012001 NIP.196903051999032001

Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,

Dr. Rumondang Bulan, MS NIP. 195408301985032001

(4)

PERNYATAAN

PENENTUAN KONVERSI CO YANG MENJADI METANOL PADA METANOL REAKTOR DI PT. KALTIM

METANOL INDUSTRI BONTANG

KARYA ILMIAH

Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Juni 2013

MUHAMMAD MARDUANSYAH 102401052

(5)

PENGHARGAAN

Bismillaahhirrohmaanirrohiim.

Alhamdulillahi Robbil Alamin Penulis ucapkan sebagai suatu ungkapan rasa syukur kepada Allah SWT yang Maha Esa atas kuasanya yang tetap mencurahkan berkah, rahmat, nikmat kesehatan jasmani dan rohani, serta taufiq dan hidayahnya sehingga penulis dapat menjalani hidup dengan penuh makna dan insyaallah akan lebih bermakna lagi. Shalawat dan salam penulis hantarkan kepada Nabi Muhammad SAW yang telah mengemban risalah dan mengalirkan nilai-nilai islam dalam rangkaian tarbiah kepada seluruh umat. Alhamdulillah tidak habisnya penulis ucapkan rasa syukur, atas ridho Allah SWT penulis dapat menyelesaikan Karya Ilmiah ini sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar Ahli Madya (AMD) pada program studi Kimia Industri Diploma III di Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

Karya Ilmiah ini ditulis berdasarkan pengamatan dan pengalaman penulis selama menjalani Praktek Kerja Lapangan (PKL) di PT. Kaltim Methanol Industri dari tangal 11 Februari 2013 sampai dengan 1 Maret 2013. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa Karya Ilmiah ini masih jauh dari kesempurnaan karena adanya keterbatasan pada penulis, baik dari segi pengetahuan, waktu, maupun keterbatasan penulis. Meski demikian penulis mengharapkan karya ilmiah ini dapat bermanfaat bagi penulis dan semua pihak yang telah membaca karya ilmiah ini serta dapat bermanfaat bagi Universitas Sumatera Utara.

Pada masa penyelesaian karya ilmiah ini, Penulis telah banyak mendapatkan dukungan, bantuan dan juga arahan dari berbagai pihak yang terlibat. Oleh karena itu, dengan rasa keikhlasan dan kerendahan hati penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan kepada :

1. Keluarga tercinta, Ayahanda Ponidi dan Ibunda Ida Warsih, adinda serta kakanda yang selalu memberikan kasih sayang dan mendo’akan yang terbaik untuk penulis serta bantuan berupa moril dan materil, tanpa mereka penulis bukanlah apa-apa.

(6)

2. Andryani,S.Pd.,M.Si selaku dosen pembimbing yang dengan sabar membimbing dan meluangkan waktunya kepada penulis dalam penyusunan Karya Ilmiah ini.

3. Dr. Sutarman, M.Sc, selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

4. Dr. Rumondang Bulan, M.S, selaku ketua Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

5. Dra. Emma Zaidar, M.Sc, selaku ketua Program Studi D-III Kimia Industri Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

6. Seluruh staf pengajar Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam khususnya jurusan Kimia yang telah mendidik penulis dalam menyelesaikan karya ilmiah ini.

7. Pak Dedy Rahmat Utomo ST selaku Pembimbing saya selama melakukan kerja praktek di PT. Kaltim Methanol Industri.

Penulis sudah berupaya semaksimal mungkin dalam menyusun dan menyelesaika karya ilmiah ini, namun penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca.

Akhir kata penulis mengucapkan Terima Kasih kepada semua pihak yang telah banyak membantu demi selesainya karya ilmiah ini dan penulis berharap semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Medan, Juli 2013 Penulis,

(7)

PENENTUAN KONVERSI CO YANG MENJADI METANOL PADA METANOL REAKTOR DI PT. KALTIM

METANOL INDUSTRI BONTANG

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian tentang penentuan konversi CO yang menjadi metanol pada reaktor metanol, di PT. Kaltim Metanol Industri dimana dalam penelitian ini digunakan data laju alir dan komposisi gas yang didapat dari control room. Dari perhitungan yang dilakukan maka didapat hasil konversi CO pada tanggal 25 februari 2013 yaitu 74,93%. Selain itu juga didapat hasil data perhitungan yang sebelumnya telah dilakukan yaitu 61,21% pada 12 november 2012; 68,53% pada 13 april 2012; 66,89% pada 14 mei 2012; 70,49% pada 13 februari 2012; 65,40% pada 14 november 2011; 71,13% pada 8 agustus 2011. Dari data diatas dapat diketahui bahwa konversi CO dipengaruhi oleh aktivasi katalis, dimana katalis diganti setiap tahun. maka semakin lama umur katalis maka konversinya semakin lemah dan konversi CO yang menjadi metanol semakin banyak.

(8)

PENENTUAN KONVERSI CO YANG MENJADI METANOL PADA METANOL REAKTOR DI PT. KALTIM

METANOL INDUSTRI BONTANG

ABSTRACT

Has been done a research on the determination of the CO conversion to methanol in the methanol reactor at PT. Kaltim Methanol Industry. Which in this research used the data flow rate and gas composition obtained from the control room. Of calculation conducted the obtained results CO conversion on 25 february 2013 is 74,93%. It also obtained the results of calculation data that has been done previously is 61,21% on 12 november 2012; 68,53% on 13 april 2012; 66,89% on 14 may 2012; 70,49% on 13 february 2012; 65,40% on 14 november 2011; 71,13% on 8 august 2011. From the above data in can be seen that the CO conversion is affected by the activation and CO conversion to methanol which greater.

(9)

DAFTAR ISI

Halaman

Persetujuan i

Pernyataan ii

Penghargaan iii

Abstrak v

Abstract vi

Daftar Isi vii

Daftar Tabel ix

Daftar Gambar x

BAB 1. Pendahuluan 1.1. Latar belakang 1

1.2. Perumusan Masalah 3

1.3. Tujuan 4

1.4. Manfaat 4

BAB 2. Tinjauan Pustaka 2.1. Metanol 5

2.2. Unit 100 - Reforming 6

2.2.1. Desulfurisasi 6

2.2.2. Pre-Reforming 6

2.2.3. Steam Reforming 7

2.2.4. Autotermal Reforming 7

2.3 Sintesis Metanol 7

2.4. Reaktor 8

2.4.1. Reaktor Batch 9

2.4.2. Reaktor Alir Tangki Berpengaduk 10

2.4.3. Reaktor Alir Pipa 10

2.5. Fixed Bed Reaktor 10

2.6. Konversi 11

2.7. Katalis 12

2.8. Neraca Massa 15

2.9. Konsep Kesetimbangan 16

2.9.1. Meramalkan Arah Reaksi 17

(10)

BAB 3. Metode Penelitian

3.1 Alat-Alat 19 3.2 Bahan – Bahan 19 3.3 Prosedur Percobaan 19

BAB 4. Hasil dan Pembahasan

4.1 Hasil Perhitungan 22 4.2 Pembahasan 31 BAB 5. Kesimpulan dan Saran

5.1 Kesimpulan 33 5.2 Saran 33 Daftar Pustaka

(11)

DAFTAR TABEL

Nomor Judul Halaman Tabel

(12)

DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul Halaman Gambar

3.1. Bagan Alir Proses Sintesis Metanol 20 4.1. Grafik Hubungan Antara Waktu Versus Konversi CO 31

(13)

PENENTUAN KONVERSI CO YANG MENJADI METANOL PADA METANOL REAKTOR DI PT. KALTIM

METANOL INDUSTRI BONTANG

ABSTRAK

(14)

PENENTUAN KONVERSI CO YANG MENJADI METANOL PADA METANOL REAKTOR DI PT. KALTIM

METANOL INDUSTRI BONTANG

ABSTRACT

(15)

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Mengingat perkembangan teknologi yang semakin pesat pada sekarang ini, maka permintaan akan produk serta mutu produk yang dihasilkan tentu harus semakin baik pula. Karena itu setiap perusahaan harus memperhatikan atau meningkatkan mutu barang yang dihasilkan sesuai keinginan pasar, karena mutu produk merupakan ukuran penting bagi konsumen dan dapat menentukan kemajuan suatu perusahaan. Untuk menghasilkan mutu yang baik, maka perusahaan harus menata dan memperhatikan proses pengolahan pada setiap unit operasi sehingga dapat menghasilkan produk yang baik dan dapat juga diterima oleh pasar lokal maupun pasar internasional.

Indonesia adalah Negara dengan kekayaan alam yang sangat banyak, minyak, batu bara, emas dan juga gas alam. Gas alam yang dikandung dibumi Indonesia ini dapat memberikan kontribusi yang besar terhadap pemasukan Negara. Salah satu industri yang memanfaatkan gas alam sebagai bahan baku pembuatan metanol adalah PT. Kaltim Methanol Industri (KMI). Prospek metanol dimasa yang akan datang diperkirakan akan cerah mengingat permintaan metanol dalam negeri semakin besar,

(16)

terutama untuk industri bahan perekat kayu lapis atau bahan dasar pembuatan formaldehid. Peningkatan permintaan tersebut akan terus bertambah seiring dengan semakin berkembangnya industri hilir yang memanfaatkan metanol. Produk PT. KMI telah mampu menembus pasar diberbagai wilayah baik dalam maupun luar negeri seperti Korea, Malaysia, Amerika, Cina, Jepang, Bangkok, Singapura, Taiwan, Australia, Filipina dan India.

Ada tiga proses tahap utama yang terjadi pada pembuatan metanol di PT. KMI yaitu: yang pertama, unit reforming (unit-100) berfungsi untuk mempersiapkan bahan baku yang akan masuk kedalam reaktor metanol pada unit sintesis agar sesuai dengan kondisi reaktor dan dapat beroperasi dengan optimal. Pada unit ini terdapat beberapa bagian antara lain : desulphurisasi, pre-reforming, steam reforming, autothermal reforming.

Yang kedua, unit reaktor sintesis metanol (unit-200) adalah unit pembentukan metanol yang berasal dari gas sintesis reformer. Berdasarkan cara kerjanya biasanya reaktor menggunakan katalis Cu/ZnO/Al2O3 sesuai dengan jenis dan reaksi yang terjadi didalam reaktor tersebut. Reaktor ini merupakan reaktor tubular dengan tube

yang diisi katalis khusus yaitu CuO yang dikelilingi oleh boiling water. Katalis diletakkan diatas bed inert ball yang ditampung di antara tube sheet bagian bawah dan penahan berlubang berbentuk kerucut. Reaksi yang terjadi didalam reaktor metanol (020-R01A/B) adalah reaksi kesetimbangan, reaksi ini bersifat eksotermis. Reaktor dirancang agar reaksi berlangsung pada tekanan sekitar ± 80 bar dan temperatur sekitar 250oC. Selain itu juga perlu diperhatikan kinerja dari katalis, semakin lama waktu kerjanya (usia katalis) maka keaktifan katalis akan menurun.

(17)

Salah satu parameter untuk melihat baik atau tidaknya kinerja dari reaktor metanol dapat dilihat dari konversi CO pada pembentukan metanol.

Yang ketiga, unit destilasi metanol (unit 300) berfungsi untuk memurnikan metanol dari zat pengotor agar mendapatkan kualitas metanol tertinggi grade AA dengan kandungan metanol minimal 99,85% (KMI,1997)

Berdasarkan uraian diatas, Penulis tertarik mengambil judul “Menentukan Konversi CO Yang Menjadi Metanol Pada Reaktor Metanol Di PT. Kaltim Metanol Industri”.

1.2 Perumusan Masalah

Reaktor metanol merupakan salah satu alat utama dan memegang peranan yang sangat penting dalam industri pembuatan metanol, pada metanol reaktor ini terjadi pembentukan metanol. Oleh karena itu, sangatlah penting untuk mengetahui kinerja dari metanol reaktor ini. Kinerja dari metanol reaktor dapat ditunjukkan dengan cara membandingkan profil konversi CO dari waktu ke waktu. Untuk mengetahui konversi CO ini perlu mengkaji distribusi komponen masuk dan keluar dari metanol reaktor dari peneracaan massa.

Perhitungan neraca massa dilakukan untuk mengevaluasi beberapa variabel antara lain laju alir massa, laju alir volumetrik, laju alir molar dan komposisi komponen aliran. Perhitungan neraca massa tersebut tidak hanya dilakukan disekitar metanol reaktor tetapi juga perlu dilakukan disekitar metanol separator (020-F02),

(18)

tersebut akan menunjang peneracaan massa disekitar metanol reaktor. perhitungan dapat dilakukan dengan bantuan program komputer sehingga dapat mempermudah dan mempersingkat waktu.

1.3 Tujuan Percobaan

1. Untuk menentukan konversi CO yang menjadi metanol

2. Untuk menentukan komposisi gas CO sisa yang keluar dari metanol reaktor (020-R01 A/B).

1.4 Manfaat Percobaan

1. Dapat menambah ilmu pengetahuan bagi pembaca dalam proses pengolahan industri metanol.

2. Sebagai masukan dan sumber inspirasi baru bagi pembaca dalam proses pengolahan industri metanol.

3. Dapat mengetahui berapa lama aktivitas katalis dalam reaktor metanol dalam suatu industri.

(19)

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Metanol

Metanol merupakan cairan polar yang dapat bercampur dengan air, alkohol – alkohol lain seperti, ester, keton, eter, dan sebagian besar pelarut organik. Metanol sedikit larut dalam lemak dan minyak. Titik didih metanol berada pada 64,7oC dengan panas pembentukan (cairan) –239,03 kJ/mol pada suhu 25oC. Metanol mempunyai panas fusi 103 J/g dan panas pembakaran pada 25oC 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) (Winarso,1998).

Metanol dapat dibuat dari proses penyulingan kayu, gasifikasi batu bara muda dan sintesis gas alam. Sintesis metanol dari gas alam saat ini tekhnologinya di pakai pada pembuatan metanol skala industri di mana di Indonesia sendiri baru ada 2 pabrik yang mengolahnya yaitu kilang metanol Bunyu di Tarakan, Kaltim dengan kapasitas produksi 1000 MT/day dan kilang metanol Kaltim Metanol Industri di Bontang juga di Kaltim dengan kapasitas produksi 2000 MT/day (KMI,1997).

(20)

Adapun secara ringkas, tahapan proses pembuatan metanol adalah sebagai berikut (di pakai di kilang KMI Bontang) :

2.2. Unit 100 – Reforming

Unit ini berfungsi untuk mempersiapkan bahan baku yang masuk menuju reaktor metanol agar sesuai dengan kondisi operasi reaktor metanol tersebut. Pada unit ini terdapat beberapa bagian pula, antara lain:

2.2.1. Desulfurisasi

Tahap desulfurisasi bertujuan menurunkan kandungan sulfur dalam bahan baku gas alam sampai kadar yang diijinkan dalam proses. Proses ini menjadi penting karena katalis yang digunakan pada unit pre-reforming dan sintesis metanol sensitif terhadap keracunan sulfur.

2.2.2. Pre-Reporming

Gas alam setelah keluar dari desulfurizer direaksikan dengan steam superheated, reaksi yang terjadi sebagai berikut:

CnHm + n H2O ⇌ nCO + ( m

2+ n) H2 - panas CO + 3 H2 ⇌ CH4 + H2O + panas CO + H2O ⇌ CO2 + H2 + panas

(21)

2.2.3. Steam Reforming

Reaksi pemecahan metana

CH4 + H2O ⇌ CO + 3 H2 – panas

Komposisi gas yang keluar selanjutnya ditentukan oleh reaksi kesetimbangan peruraian yang sangat eksotermis.

CO + H2O ⇌ CO2 + H2 + panas 2.2.4. Autotermal Reforming

Merubah sisa-sisa CH4 dengan steam dan O2 untuk mendapatkan sintesis gas pada rasio stoikiometri yang optimum untuk proses sintesis metanol , di mana reaksi parsial dan sempurna berlangsung sekaligus. Prinsip reaksi kimia meliputi proses penyempurnaan pembakaran metana, oksidasi parsial metana dan reformasi metana.

CH4 + 2O2 ⇌ CO2 + 2H2O + panas CH4 + O2 ⇌ CO + H2 + H2O + panas CH4 + H2O ⇌ CO+ 3H2 - panas CO + H2O ⇌ CO2 + H2 + panas 2.3. Sintesis Metanol

Gas-gas CO, CO2, dan H2 menjadi CH3OH dan H2O lalu disintesis dalam reaktor dengan tekanan ±80 bar dan menggunakan katalis CuO. Hasil dari sintesis gas di unit

(22)

reaktor kemurniannya masih berkisar 70 %, maka dilakukan tahap akhir yaitu destilasi untuk mendapatkan metanol dengan kemurnian tinggi.

Menurut standard International Methanol Producers and Consumer Assocation (IMPCA) kualitas metanol tertinggi adalah grade AA dengan kandungan metanol minimal 99,85 %, dan kandungan etanol maksimal 10 ppm (KMI,1997).

2.4. Reaktor

Jika tidak ada pertukaran panas yang berlebihan maka reaktor tersebut adalah adiabatik. Jika reaktor beropresi sangat baik antara hubungan termal dengan lingkungan sekitar maka temperatur menjadi konstan. (dalam kedua waktu dan posisi dalam reaktor) dan dengan demikian reaksi yang terjadi didalam reaktor tersebut adalah reaksi isotermal. Waktu yang dihabiskan dalam reaktor oleh setiap volume cairan sama (Westerterp,1963).

Reaktor adalah salah satu unit proses yang paling penting dalam proses kimia. Beberapa pertimbangan yang harus diperhatikan pada sebuah reaktor agar dapat berjalan secara optimal antara lain kondisi operasi, reaksi yang terjadi dalam reaktor, jenis reaktor dan katalis yang digunakan pada reaktor. Reaktor ideal berdasarkan kerjanya bisa dibagi menjadi dua macam yaitu reaktor batch dan reaktor alir kontinyu. Reaktor alir kontinyu sendiri dibagi menjadi dua macam, yaitu: Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) dan Reaktor Alir Pipa (RAP) (KMI,1997).

(23)

2.4.1. Reaktor Batch

Reaktor batch sering digunakan untuk tingkat produksi kecil dan waktu reaksi yang lama. Reaktor fleksibel dan kondisi reaksi dapat disesuaikan, berguna dalam produksi berbagai bahan kimia yang berbeda. Operasi batch sering ditakutkan dimana

fouling atau kontaminasi cepat terjadi didalam reaktor. Biaya investasi reaktor batch termasuk peralatan bantu umum yang relatif rendah. disisi lain, operasi manual diperlukan pengawasan yang relatif luas, sementara operasi otomatis seringkali sulit dan mahal. Berkenaan dengan kapasitas reaktor, telah ditunjukkan pada bagian sebelumnya kapasitas tangki reaktor selalu lebih kecil dibandingkan tabung reaktor (Westerterp,1987).

Reaktor batch berdasarkan sifatnya adalah transisi dari sistem tertutup. Sementara reaktor batch dapat menjadi sederhana baik diaduk dalam botol batch temperatur konstan, atau laboratorium reaktor batch skala pabrik. Diamati dari jenis tingkat konsentrasi dapat disimpulkan bahwa percobaan dalam tipe batch, konsetrasi dari reaktan dan produk diukur sebagai fungsi dari waktu. Seperti yang ditunjukan sebelumnya, penggunaan reaktor memungkinkan untuk pengukuran langsung dari laju reaksi. Dikondisi steady state (berada dalam reaktor batch), skala waktu digunakan untuk teknik analitik dan pemisahan reaksi. Selain itu karena banyak contoh dapat menjadi hasil dikondisi yang sama. Meningkatkan akurasi dari data secara dramatis (Tim Dosen Kimia Dasar. 2009).

(24)

2.4.2. Reaktor Alir Tangki Berpengaduk

Pengukuran langsung harga reaksi untuk reaktor ideal adalah isotermal, tekanan operasi reaktor aliran konstan di kondisi steady state dengan pencampuran yang lengkap diseluruh reaktor sehingga komposisi seragam. Reaksi ideal ini sering disebut reaktor alir tangki berpengaduk atau aliran kontinyu, reaktor tipe ini adalah asumsi bahwa komposisi aliran buangan didalam reaktor terjadi pada komposisi konstan (Davis,2003)

2.4.3. Reaktor Alir Pipa

Tipe lain dari reaktor ideal adalah operasi reaktor aliran tubular dengan reaksi isotermal ditekanan konstan dan pada kondisi steady state dengan waktu tinggal yang khusus. Tipe reaktor ini tetap normal karena pipa silinder penampang konstan. Dengan demikian, aliran sebuah pengisi berjalan disepanjang tabung dan campuran sebagai pengisi berjalan lancar di sepanjang tabung. Karena itu diberi nama plug flow reactor (PFR). Asumsi ini tidak ada terjadi pencampuran antara volume cairan dengan elemen radial (aliran normal) atau aksial (arah aliran) yang berdekatan. Artinya setiap elemen volume memasuki reaktor memiliki jarak waktu yang sama karena pertukaran massa tidak pada massa yang lain (Devis,2003).

2.5. Fixed Bed Reaktor

Merupakan suatu reaktor yang mana katalis berdiam di dalam reaktor bed, didalam reaktor, katalis ditopang oleh suatu struktur penyangga katalis berupa penampang berlubang dengan tambahan lapisan semacam keramik inert balls dengan diameter

(25)

bervariasi sesuai dengan ukuran partikel katalis baik disisi terbawah maupun dilapisan teratas bed katalisator.

Secara spesifik, fixed bed reaktor yang ada di unit pengolahan minyak bumi dirancang berdasarkan kebutuhan proses. Struktur internal reaktor pun berbeda dari satu dengan lainnya. Karena sifatnya yang sangat spesifik, perancangan reaktor itu sendiri biasanya juga terkait dengan lisensi prosesnya. Hal ini terkait dengan kebutuhan proses, terutama terkait dengan kebutuhan katalis yang sangat spesifik tergantung pada fungsinya masing-masing. Meskipun demikian, secara umum bagian-bagian internal reaktor tetap sama, hanya saja tiap lisensi proses maupun reaktor tersebut memiliki tipe desain masing-masing yang diharapkan mampu mengoptimalkan fungsi dari reaktor tersebut.

Bagian utama dari sebuah fixed bed reaktor adalah reaktor vessel, reaktor internal, katalisator, inert balls dan tingkat katalisator. Reaktor vessel merupakan bagian yang menyediakan tempat bagi katalis dan tempat berlangsungnya kontak antara minyak umpan dan katalis yang kemudian terjadi reaksi. Reaktor vessel

dirancang dengan dasar perancangan pressure vessel (ASME BPVC Section VIII Division 2). Kunci dari perancangan reaktor vessel ini adalah pemilihan material, tekanan kerja yang diinginkan (allowable working pressure), dimensi dan ketebalan dinding vessel (Howard, 1957).

2.6. Konversi

Untuk mengurangi efek CO terhadap lingkungan, dibutuhkan usaha memanfaatkan gas tersebut menjadi produk yang berguna. Salah satu alternatif memanfaatkan CO

(26)

adalah hidrogenasi katalitik gas CO menjadi metanol. CO dapat dikonversi menjadi metanol. Konversi tersebut dapat ditingkatkan dengan penggunaan katalis yang berperan mempercepat jalannya reaksi dan mengarahkan reaksi sesuai yang diinginkan agar reaksi tetap berlangsung secara konstan.

Dilihat dari maafaat cukup bervariasi penggunaan metanol, maka perlu dilakukan pelajaran mengenai konversi gas CO menjadi metanol. Kendala yang dihadapi dalam sintesis metanol melalui reaksi hidrogenasi katalitik CO diantaranya yaitu:

a. Kondisi operasi tekanan dan temperatur sintesis metanol relatif tinggi. Hal ini menyebabkan tingginya biaya investasi dan operasional.

b. Konversi CO2 dan selektivitas yang rendah sehingga membutuhkan investasi besar untuk mendaur ulang umpan CO2 yang tidak terkonversi.

c. Belum ditemukannya katalis yang optimal untuk mengkonversi CO2 dengan selektivitas yang tinggi terhadap metanol.

Untuk mengatasi kendala tersebut, harus terfokus pada pengembangan katalis berbasis Cu dan Zn karena kedua komponen tersebut telah dinyatakan aktif dalam sintesis metanol (Zenta,2009).

2.7. Katalis

Katalis merupakan suatu zat yang dapat mempercepat suatu reaksi serta dapat mempertahankan suatu reaksi agar tetap berlangsung secara tetap atau konstan. Katalis dapat menurunkan energi aktivasi yaitu energi yang dibutuhkan agar partikel

(27)

dapat bertumbukan, sehingga kesetimbangan reaksi cepat tercapai. Katalis yang baik dapat menginduksi transformasi molekul-molekul reaktan dengan cepat tanpa mengalami penurunan kualitas yang berarti. Katalis hanya dapat mempercepat tercapainya kesetimbangan reaksi dan tidak dapat menggesernya (Twigg,1970).

Katalis yang memiliki fasa yang sama dengan reaktan disebut dengan katalis homogen, sedangkan apabila fasanya berbeda disebut heterogen. Didalam industri katalis memiliki kemampuan kerja bergantung pada tiga karakter yaitu :

1. Aktivitas katalis.

Kemampuan katalis untuk mempercepat konversi umpan menjadi produk per satuan berat atau volume katalis pada kondisi tertentu. Aktivitas katalis per satuan volume menjadi hal penting secara ekonomi karena berpengaruh terhadap ukuran dan harga reaktor. Penurunan aktivitas katalis akan menyebabkan konversi reaksi akan turun pada waktu tinggal yang tetap.

Umumnya kerusakan katalis (deaktivasi katalis) dibagi menjadi: a. Pengerakan (fouling)

Deaktivasi katalis akibat pengerakan, pada umumnya berlangsung cepat. Pengerakan terjadi jika ada zat-zat dalam reaktor terdeposit diatas permukaan katalis dan menutup pori-pori katalis secara fisik. Karbon merupakan bentuk kerak yang paling umum dan bentuk pengerakannya disebut coking. Misalnya pembentukan coke (C) pada reaksi pemecahan hidrokarbon.

CH4 C + 2H2 CnHm nC + �

(28)

Reaksi pembentukan deposit karbon terjadi pada rentan temperatur antara 650-800oC.

b. Peracunan (poisoning)

Deaktivasi katalis akibat peracun, umumnya berlangsung lambat, peracunan disebabkan oleh penyerapan zat kimia. Zat-zat dalam aliran proses ini kemudian menutup atau memodifikasi aktif sintesis pada katalis racun dapat menyebabkan perubahan morfologi permukaan katalis baik melalui rekonstruksi permukaan maupun relaksasi permukaan.

c. Kerusakan (sintering)

Deaktivasi katalis yang disebabkan oleh pertumbuhan atau aglomerasi

kristal yang akan merubah struktur kimia katalis atau kemampuan kerja optimum katalis.

2. Selektivitas katalis

Kemampuan katalis untuk mengarahkan reaksi spesifik untuk menghasilkan produk yang diinginkan sehingga berlangsung reaksi pembentukan produk yang lain dapat dihambat.

3. Umur katalis

Periode dimana katalis dapat mempercepat reaksi pada rentang waktu yang telah ditentukan. Umur katalis berkaitan erat dengan aktivitas dan selektivitas. Apabila katalis yang telah mengalami penurunan kekuatan mekanik, aktivitas dan selektivitas yang berakibat penurunan konversi secara drastis maka dikatakan bahwa katalis telah berumur dan harus segera diregenerasi atau diganti (Twigg,1989).

(29)

2.8. Neraca Massa

Neraca massa adalah suatu perhitungan bahan yang masuk dan keluar dalam suatu sistem. Perhitungan ini sangat diperlukan dalam rancangan bangun alat, evaluasi dan efisiensi kerja alat serta kebutuhan bahan baku dari suatu produk. Perhitungan neraca massa berdasarkan hukum kekekalan massa, dimana tidak akan pernah terjadi massa yang hilang, akan tetapi massa yang masuk hanya berubah bentuk, sehingga massa yang masuk selalu sama dengan massa yang keluar. Untuk sebuah sistem yang diamati, neraca massa total dinyatakan sebagai berikut :

[Laju Akumulasi Massa] = [Laju Massa Masuk] – [Laju Massa Keluar]

��_�� = mmasuk - mkeluar ………. 2.1 Pada saat kondisi Sready State (tunak) tercapai laju akumulasi adalah nol. Maka pada kondisi tunak persamaan 2.1 menjadi

0 = �_{��}- �_{��}

0 = �_{��} ………. 2.2

Untuk proses yang berjalan steady state (kondisi tunak), laju aliran massa yang memasuki sistem aliran harus sama dengan yang meninggalkan sistem itu, karena dalam sistem aliran yang berada pada kondisi steady state massa tidak bertambah atau berkurang.

Neraca massa berlaku untuk keseluruhan proses atau alat, dan juga untuk bagian proses atau alat tersebut. Oleh karena itu, berlaku untuk keseluruhan bahan yang masuk dan keluar dari proses tersebut atau untuk salah satu bahan (komponen) yang melalui proses tanpa mengalami perubahan (KMI,1997).

(30)

2.9. Konsep Kesetimbangan

Pada umumnya reaksi kimia terjadi secara bolak-balik (reversible). Reaksi yang berjalan secara searah (irreversible) relatif lebih sedikit dibanding yang bolak-balik. Kesetimbangan kimia terjadi untuk reaksi yang bersifat reversible. Kesetimbangan kimia adalah keadaan di mana reaksi kecepatan pembentukan produk dan peruraian produk adalah sama. Secara makroskopis sudah tidak terlihat lagi perubahan kuantitas reaktan maupun produk. Kesetimbangan kimia pada suatu reaksi melibatkan dua senyawa berbeda yang bertindak masing-masing sebagai reaktan dan produk.

Untuk reaksi aA + bB ⇌ cC + dD, konstanta kesetimbangan dituliskan sebagai:

[C]c_[D]d

[A]a_[B]b

Kc dikenal sebagai tetapan kesetimbangan, (c menunjukan konsentrasi yang dinyatakan dalam mol per liter, seperti dinyatakan dalam penggunaa kurung siku ([ ]). Ada beberapa hal yang dapat dijadikan acuan ringkas kaitannya dengan Kc pada suatu reaksi, yaitu:

1. Jika persamaan reaksi dibalik, maka persamaan reaksi kesetimbangan yang baru mempunyai tetapan kesetimbangan yang besarnya merupakan kebalikan dari tetapan kesetimbangan semula, yaitu 1

Kc.

2. Jika persamaan kimia dikalikan factor n, maka persamaan faktor kesetimbangan yang baru mempunyai tetapan kesetimbangan yang besarnya adalah tetapan kesetimbangan semula dipangkatkan dengan faktor n tersebut, yaitu (Kc)”.

(31)

2.9.1. Meramalkan Arah Reaksi

Tetapan kesetimbangan dapat membantu untuk meramalkan arah dari suatu reaksi hingga tercapai kesetimbangannya, serta dapat untuk menghitung konsentrasi dari reaktan dan produk pada keadaan kesetimbangan.

Jika dalam persamaan tetapan kesetimbangan, konsentrasi produk dan reaktan yang dimasukkan bukan pada keadaan kesetimbangan, maka harga yang diperoleh disebut koefisien reaksi (Q). Dari besaran Q ini, dapat meramalkan arah dari reaksi yang akan terjadi yaitu dengan membandingkan nilai dari Q dan K. ada tiga kemungkinan yang mungkin terjadi, yaitu:

1. Q < K, perbandingan konsentrasi awal dari produk terhadap reaktan terlalu kecil sehingga untuk mencapai kesetimbangan, reaktan harus berubah menjadi produk. Dengan kata lain, reaksi akan bergeser ke arah pembentukan produk. 2. Q = K, konsetrasi awal sudah setimbang. Maka sistem dalam keadaan

setimbang.

3. Q >K, perbandingan konsentrasi awal dari produk terhadap reaktan terlalu besar, sehingga untuk mencapai kesetimbangan, produk harus terurai menjadi reaktan. Dengan kata lain, reaksi akan bergeser ke arah pembentukan reaktan. 2.9.2. Prinsip Le Chatellier

Kesetimbangan kimia menggambarkan neraca suatu reaksi bolak-balik. Dalam banyak kasus, neraca kesetimbangan merupakan hal yang cukup penting dalam suatu proses kimia. Merubah kondisi operasi akan dapat mengganggu neraca kesetimbangan dan arah kesetimbangan akan bergeser sehingga akan mempengaruhi produk yang terbentuk. Gangguan-gangguan yang dapat mengganggu proses operasi

(32)

tersebut diantaranya adalah perubahan suhu, tekanan, volume dan konsentrasi. Komposisi zat-zat dalam suatu reaksi setelah tercapainya kesetimbangan pada suhu tertentu adalah konstan. Factor volume merupakan kebalikan dari tekanan, jika tekanan diperbesar maka volume akan mengecil, begitu juga sebaliknya.

Pada tahun 1888 Henri Louis Le Chatelier mengenalkan suatu asas yang kemudian dikenal sebagai asas Le Chatelier (prinsip Le Chatelier) yang berbunyi, “jika pada suatu sistem kesetimbangan dilakukan aksi tertentu, sistem akan mengadakan reaksi untuk mengurangi pengaruh aksi tersebut”. Aksi yang dimaksud dalam pernyataan di atas adalah melakukan tindakan dengan mengubah konsentrasi, tekanan, volume dan suhu. Prinsip Le Chatelier membantu untuk dapat memprediksi arah kesetimbangan baru jika sistem tersebut dikenal aksi. Lebih penting lagi, sistem ini membantu industri kimia untuk menciptakan kondisi optimum yang dapat memaksimalkan hasil produksi (Nurdin, 2009).

(33)

BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1. Alat – Alat

- Metanol Separator (020-F02) - Metanol Reaktor (020-R01 A/B) - Expansion Vessel (030-F01) - Prerun Column (030-D01) 3.2. Bahan – Bahan

- Gas CO (karbon monoksida) - Gas CO2 (karbon dioksida) - Gas H2 (hidrogen)

- Gas CH4 (metana)

- Gas N2 (nitrogen) - Katalis CuO

- Bola keramik (bed inert ball) 3.3. Prosedur

Untuk menyelesaikan tugas ini, dibutuhkan data yang meliputi laju alir volumetrik

(flow rate) dan komposisi aliran disekitar Metanol Reaktor (020-R01 A/B), Metanol Separator (020-F02), Expansion Vessel (030-F01) dan Prerun Column (030-D01). Sumber data tersebut diperoleh dari laboratorium dan Log Sheet Distribution Control

(34)

System (DCS) unit 100, 200 dan 300 serta untuk membandingkan hasil perhitungan dibutuhkan data desainnya. Dalam beberapa hal diperlukan asumsi untuk dapat menyelesaikan neraca massa, asumsi tersebut diambil untuk mempermudah perhitungan.

Dalam perhitungan dibutuhkan bagan alir proses sintesis metanol dapat dilihat pada gambar 3.1.

(35)

Keterangan Gambar : S = Separator

MS = Metanol Separator R = Reaktor

MD = Menara Destilasi Exp V = Expansion Vessel

Merubah satuan massa

Massa gas = % vol gas x laju alir volumetrik x BM % massa = massa gas

massa total x 100

Neraca massa komponen CO blok I

Laju Alir Massa Outlet Reaktor (B) = Laju alir Massa Recycle (C) + Laju alir Massa Expansion Gas (E) + Laju Alir Massa Off gas (F) + Laju Alir Massa Outlet Menara Distilasi (G)

Atau

(36)

Neraca Massa Total Blok I

Laju Alir Massa CO Outlet Reaktor = Laju alir Massa CO Recycle + Laju Alir Massa CO Expansion Gas + Laju AlirMassa CO Off Gas + Laju Alir Massa CO Outlet Menara Distilasi

Atau

B ZCO = C YCO + E X CO + F W CO + G V CO ……..……… 3.2 Dimana :

B, C, E, F dan G = laju alir massa masing-masing arus (Kg/Jam) ZCO, YCO , X CO , W CO , V CO = fraksi massa CO masing- masing arus.

(37)

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Perhitungan Basis : 1 jam Operasi Asumsi yang diambil :

1. Kondisi tunak (steady state), sehingga akumulasi = 0 2. Data diambil pada tanggal 25 Februari 2013

Data – data yang diketahui adalah sebagai berikut : 1. Arus C (Recycle gas)

Laju alir volumetrik = 595783 Nm3 Komposisi gas : CO2 = 7,17% vol CO = 2,70% vol H2 = 66,26% vol CH4 = 2,70% vol N2 = 2,70% vol 2. Arus E (Expansion Gas)

Laju alir volumetrik = 2017 Nm3 Komposisi gas : CO2 = 44,47 % vol

CO = 2,43 % vol H2 = 25,51 % vol

(38)

CH4 = 26,17 % vol N2 = 1,40 % vol 3. Arus F (Off gas)

Laju alir volumetrik = 798 Nm3 Komposisi gas : CO2 = 44,47 % vol

CO = 2,43 % vol H2 = 25,51 % vol CH4 = 26,17 % vol N2 = 1,40 % vol 4. Arus G (keluaran menara destilasi)

Laju alir massa = 67,9 ton = 67900 kg Komposisi gas (CO2,CO,H2,CH4 dan N2) = 0 5. Arus D (Make Up)

Laju alir volumetrik = 225470 Nm3

Data – data yang diketahui secara teori atau desain adalah sebagai berikut :

Make-up Gas

Laju alir : 9380 kmol/jam Komposisi CO 21,70 % mol

Recycle Gas

Laju alir : 30953 kmol/jam Komposisi CO 3,64 % mol

(39)

Masukkan Reaktor

Laju alir : 40333 kmol/jam komposisi CO 7,86 % mol Keluaran Reaktor

Laju alir : 35065 kmol/jam komposisi CO 3,30 % mol

1. Untuk peneracaan massa arus C (Recycle gas) maka laju alir dan komposisi gas diubah dalam satuan massa.

Massa CO2 = % vol CO2 x laju alir volumetrik x BM

= 7,17

100 �595783 Nm

3 1kmol

22,414 Nm3� 44 kg kmol = 83857,101 kg

Massa CO = 20095,083 kg Massa H2 = 35224,873 kg Massa CH4 = 90034,478 kg Massa N2 = 20095,083 kg

Massa Total = massa CO2 + massa CO + massa H2 + massa CH4 + massa N2

= 83857,101 kg + 20095,083 kg + 35224,873 kg + 90034,478 kg + 20095,083 kg

(40)

% massa CO2 =

Massa CO₂

Massa Total x 100

= 83857 ,101 kg

249306 ,618 kg x 100 = 33,636 %

% massa CO = 8,060 % % massa H2 = 14,129 % % massa CH4 = 36,114% % massa N2 = 8,060 %

Analog perhitungan diatas sehingga diperoleh : Laju alir massa arus C = 249306,618 kg Komposisi gas : CO2 = 33,636 %

CO = 8,060 % H2 = 14,129 % CH4 = 36,114 % N2 = 8,060 %

2. Untuk peneracaan massa arus E (expansion gas) maka laju alir dan komposisi gas diubah dalam satuan massa.

Massa CO2 = % vol CO2 x laju alir volumetrik x BM

= 44,47

100 �2017 Nm

3 1kmol

22,414 Nm3� 44 kg kmol = 1758,165 kg

(41)

Massa CO = 61,137002 kg Massa H2 = 45,843766 kg Massa CH4 = 376,23876 kg Massa N2 = 35,222964 kg

Massa Total = massa CO2 + massa CO + massa H2 + massa CH4 + massa N2 = 1758,165 kg + 61,137002 kg + 45,843766 kg + 376,23876 kg

+ 35,222964 kg = 2276,6075 kg

% massa CO2 =

Massa CO2

Massa Total x 100 %

= 1758,165 kg

2276,6075 kg x 100 %

= 77,228 %

% massa CO = 2,685 % % massa H2 = 2,013 % % massa CH4 = 16,526 % % massa N2 = 1,548 %

Analog dengan perhitungan diatas sehingga diperoleh : Laju alir massa arus E = 2276,6075 kg

Komposisi gas : CO2 = 77,228 % CO = 2,685 % H2 = 2,013 % CH4 = 16,526 % N2 = 1,547 %

(42)

3. Untuk peneracaan massa arus F (off gas) maka laju alir dan komposisi gas diubah dalam satuan massa.

Massa CO2 = % vol CO2 x laju alir volumetrik x BM

= 44,47

100

�798 Nm

3 1kmol

22,414 Nm3�

44

kg kmol

= 1758,165 kg Massa CO = 61,137002 kg Massa H2 = 45,843766 kg Massa CH4 = 376,23876 kg Massa N2 = 35,222964 kg

Massa Total = massa CO2 + massa CO + massa H2 + massa CH4 + massa N2 = 696,6318 kg + 24,22411 kg + 18,164522 kg + 148,90493 kg

+ 13,956277 kg = 901,8817 kg

% massa CO2 =

Massa CO₂

Massa Total x 100 %

= 696,6318 kg

901,8817 kg x 100 %

= 77,242 % % massa CO = 2,686 % % massa H2 = 2,014 % % massa CH4 = 16,510 % % massa N2 = 1,548 %

(43)

Analog dengan perhitungan diatas sehingga diperoleh: Laju alir massa arus F = 901,8817 kg

Komposisi gas: CO2 = 77,242 % vol CO = 2,686 % vol H2 = 2,014 % vol CH4 = 16,510 % vol N2 = 1,548 % vol

a. Menghitung laju alir massa dan mol CO masukkan reaktor (arus A)

laju volumetrik = laju alir volumetrik arus C + laju alir volumetrik arus D = 595782 Nm3 + 225470 Nm3

= 821252 Nm3 Komposisi CO = 7,86 % vol

Mol CO masukkan reaktor = (Laju alir volumetrik )(%volume )

22,414N m 3

Kmol

Mol CO masukkan reaktor = (821252 Nm

3₎_�7,86 100�

22,414N m 3

Kmol

= 28799,147 Kmol

b. Menghitung laju alir massa dan komposisi gas CO keluaran Reaktor (Arus B) Dari persamaan (4.1)

B = C + E + F + G

B = 249306,618 kg + 2276,6075 kg + 901,8817 kg + 67900 kg = 320385,1072 kg

(44)

Dari persamaan (4.2)

B ZCO = C YCO + E XCO + F WCO + G VCO

Z

=

C Y_CO + E X_CO + F W_CO + G V_CO B

�249306,618 kg�8,060

100��+�2276,6075 kg � 2,685

100��+�901,8817 kg�

2,686

100 ��67900(0) Zc = 320385,1072 kg

ZCO = 0,063

Komposisi gas CO keluaran reaktor = 6,30 % massa

Laju alir massa CO keluaran R = (laju alir massa total)(KomposisiCO keluaranR) = (320604,532 Kg)(0,063)

= 20167,077 Kg

Untuk menghitung konversi CO yang menjadi metanol, maka lajualir massa CO keluaran reaktor diubah kedalam satuan mol.

Mol CO keluaran reaktor

=

(Laju alir Massa CO Outlet R)

BM CO

Mol CO keluaran reaktor = 20167 ,077 Kg

28 Kg

Kmol

= 720,243 Kmol c. Menghitung konversi CO aktual yang menjadi metanol

Konversi CO =

�

(Mol CO masukkan R−Mol CO keluaran R)

Mol CO keluaran reaktor

�

x 100

�

28799,147−720,243

720,243

�

Konversi CO =

�

2872 ,587

(45)

d. Menghitung konversi CO desain yang menjadi metanol

konversi CO desain =

�

(Mol CO Inlet R−Mol CO Outlet R)

Mol CO Inlet R

�

x 100 %

konversi CO desain =

�

7,86

100 x 40333 kmol�−� 3,3

100 x 35065�

�7,86₁₀₀ x 40333 kmol�

�

x 100 %

= 63,5 %

Hasil perhitungan konversi CO aktual dan desain untuk data yang lainnya dapat dilihat pada table 4.1 berikut :

Table 4.1 Hasil perhitungan konversi CO aktual dan konversi CO desain. NO Hari/Tanggal Konversi CO aktual Konversi CO desain

1 Senin, 09 Mei 2011 72,93 % 63,5 % 2 Sanin, 08 Agustus 2011 71,13 % 63,5 % 3 Senin, 14 November 2011 65,40 % 63,5 % 4 Senin, 13 Februari 2012 70,49 % 63,5 % 5 Senin, 14 Mei 2012 66,89 % 63,5 % 6 Senin, 13 Agustus 2012 68,53 % 63,5 % 7 Senin, 12 November 2012 61,21 % 63,5 % 8 Senin, 25 Februari 2013 74,93 % 63,5 % Sumber: Laboratorium PT. Kaltim Metanol Industri

(46)

Jika table 4.1 diatas dibuat grafik maka akan diperoleh waktu vs konversi CO sebagai berikut :

Gambar 4.1. Grafik hubungan antara waktu versus konversi CO

4.3. Pembahasan

Dari grafik 4.1. terlihat bahwa konversi CO berbanding lurus terhadap waktu artinya semakin lama waktu penggunaan katalis maka konversi CO akan semakin menurun, hal ini disebabkan katalis yang digunakan pada metanol reaktor samakin lama semakin berkurang keaktifannya. Tapi untuk data konversi CO pada tanggal 27 Februari 2012 (data No. 4) lebih tinggi dari data pada konversi CO pada tanggal 28 November 2011 (data No. 3), hal ini disebabkan pada tanggal tersebut kondisi operasi

Keterangan pada sumbu x :

1 = 09 Mei 2011 2 = 08 Agustus 2011 3 = 14November2011 4 = 13 Februari 2012 5 = 14 Mei 2012 6 = 13 Agustus 2012 7 = 12November2012 8 = 25 Februari 2013 y = -0.003x + 216.8

R2_{= 0.035}

0 10 20 30 40 50 60 70 80

1 2 3 4 5 6 7 8

K on ve rs i C O waktu

Grafik Hubungan antara Waktu dan Konversi CO

Konversi CO aktual Konversi CO desain

(47)

reaktor lebih baik sehingga CO yang bereaksi membentuk metanol lebih banyak. Demikian halnya untuk konversi CO untuk pada tanggal 27 Agustus 2012 (data No.6). Khusus data konversi CO pada tanggal 25 Februari 2013 (data No. 8) terjadi peningkatan dari data konversi CO sebelumnya, hal ini disebabkan pemprosesan gas sebelum masuk reaktor berjalan optimal mengingat pabrik baru selesai TA (Time Around).

Jika hasil perhitungan konversi CO aktual dibandingkan dengan konversi CO desain terlihat bahwa konversi CO aktual lebih besar dari pada konversi CO desain, hal ini disebabkan oleh kondisi katalis yang masih aktif. Tapi untuk data tanggal 12 November 2012 (data No. 7) konversi CO aktual berada dibawah konversi CO desain. Hal ini disebabkan oleh katalis yang digunakan pada metanol reaktor semakin lama semakin berkurang keaktifannya, dikarenakan katalis sudah terlalu lama digunakan. Dan data terakhir pada tanggal 25 Februari 2013 menunjukan bahwa konversi CO aktual berada diatas konversi CO desain, hal ini dikarenakan gas sebelum masuk reaktor berjalan optimal mengingat pabrik baru selasai melakukan TA (Time Around).

(48)

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Efektifitas katalis dipengaruhi oleh suhu dan umur pemakaiannya, dimana suhu yang terlalu tinggi akan merusak katalis dan semakin lama pemakaiaan maka keaktifan katalis akan menurun.

2. Data terakhir menunjukan bahwa konversi CO aktual sebesar 74,93 % berada diatas konversi CO desain sebesar 63,5 %, artinya kondisi katalis masih layak digunakan.

5.2 Saran

1. Diharapkan adanya perhitungan konversi gas CO yang merupakan salah satu komponen bahan baku pembuatan metanol.

(49)

DAFTAR PUSTAKA

Davis, M.E. 2003. Fundamentals of Chemical Reaction Engineering. McGraw-Hill. United State.

[KMI] Kaltim Metanol Industri. 1997. Final Dokumen 2 Proses Engineering Vol 4+. Lurgi OI Gas Chemie GmbH. Bontang.

[KMI] Kaltim Metanol Industri. 1997. Final Dokumen 3 Vessel engineering Volume 21. Lurgi OI Gas Chemie GmbH. Bontang.

[KMI] Kaltim Metanol Industri. 1997. Petunjuk Operasi Pabrik Methanol 2000 MTPD Unit 200-synthesis Methanol. Bontang.

Rase, H.F and Barrow, M.H. 1957. Project Engineering of Process Plant. John Wiley and Son, New York.

Rianto,N dan Akbar, A.Y. 2009. Super Genius Olimpiade Kimia SMA Nasional dan Internasional. Pustaka Widyatama. Yogyakarta.

Tim Dosen Kimia Dasar. 2009. Kimia Organik Dasar. UPT MKU Unhas. Makassar. Twigg,M.V. 1970. Catalyst Handbook. Wolfe Publishing Ltd. London.

Twigg,M.V. 1989. Catalyst Handbook. 2nd Edition. Wolfe Publishing Ltd. London. Westerterp,K.R. 1963. Chemical Reactor Design and Operation. Jhon Wiley & Sons.

New York.

Westerterp,K.R. 1987. Chemical Reactor Design and Operation. Jhon Wiley & Sons. New York.

Winarso,L.dkk. 1998. Operation hand out. PT.Kaltim Methanol industry. Bontang. Zenta,F. 2009. Teknik Laboratorium Kimia Organik. Unhas press. Makassar.

(1)

Dari persamaan (4.2)

B ZCO = C YCO + E XCO + F WCO + G VCO

Z

=

C Y_CO + E X_CO + F W_CO + G V_CO B

�249306,618 kg�8,060

100��+�2276,6075 kg � 2,685

100��+�901,8817 kg�

2,686

100 ��67900(0)

Zc = 320385,1072 kg

ZCO = 0,063

Komposisi gas CO keluaran reaktor = 6,30 % massa

Laju alir massa CO keluaran R = (laju alir massa total)(KomposisiCO keluaranR) = (320604,532 Kg)(0,063)

= 20167,077 Kg

Untuk menghitung konversi CO yang menjadi metanol, maka lajualir massa CO keluaran reaktor diubah kedalam satuan mol.

Mol CO keluaran reaktor

=

(Laju alir Massa CO Outlet R)

BM CO

Mol CO keluaran reaktor = 20167 ,077 Kg

28 Kg Kmol

= 720,243 Kmol

c. Menghitung konversi CO aktual yang menjadi metanol

Konversi CO =

�

(Mol CO masukkan R−Mol CO keluaran R)

Mol CO keluaran reaktor

�

x 100

�

28799,147−720,243

720,243

�

Konversi CO =

�

2872 ,587

(2)

d. Menghitung konversi CO desain yang menjadi metanol konversi CO desain =

�

(Mol CO Inlet R−Mol CO Outlet R)

Mol CO Inlet R

�

x 100 %

konversi CO desain =

�

7,86

100 x 40333 kmol�−� 3,3

100 x 35065�

�7,86₁₀₀ x 40333 kmol�

�

x 100 %

= 63,5 %

Hasil perhitungan konversi CO aktual dan desain untuk data yang lainnya dapat dilihat pada table 4.1 berikut :

Table 4.1 Hasil perhitungan konversi CO aktual dan konversi CO desain. NO Hari/Tanggal Konversi CO aktual Konversi CO desain

1 Senin, 09 Mei 2011 72,93 % 63,5 %

2 Sanin, 08 Agustus 2011 71,13 % 63,5 %

3 Senin, 14 November 2011 65,40 % 63,5 %

4 Senin, 13 Februari 2012 70,49 % 63,5 %

5 Senin, 14 Mei 2012 66,89 % 63,5 %

6 Senin, 13 Agustus 2012 68,53 % 63,5 %

7 Senin, 12 November 2012 61,21 % 63,5 %

8 Senin, 25 Februari 2013 74,93 % 63,5 %

(3)

Jika table 4.1 diatas dibuat grafik maka akan diperoleh waktu vs konversi CO sebagai berikut :

Gambar 4.1. Grafik hubungan antara waktu versus konversi CO

4.3. Pembahasan

Keterangan pada sumbu x :

1 = 09 Mei 2011 2 = 08 Agustus 2011 3 = 14November2011 4 = 13 Februari 2012 5 = 14 Mei 2012 6 = 13 Agustus 2012 7 = 12November2012 8 = 25 Februari 2013

y = -0.003x + 216.8 R2_{= 0.035}

0 10 20 30 40 50 60 70 80

1 2 3 4 5 6 7 8

K on ve rs i C O waktu

Grafik Hubungan antara Waktu dan Konversi CO

Konversi CO aktual