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 64,7
o
C dengan panas pembentukan cairan –239,03 kJmol pada suhu 25
o
C. Metanol mempunyai panas fusi 103 Jg dan panas pembakaran pada 25
o
C sebesar 22,662 Jg. Tegangan permukaan metanol adalah 22,1 dynecm sedangkan panas jenis uapnya pada 25
o
C sebesar 1,370 JgK dan panas jenis cairannya pada suhu yang sama adalah 2,533
JgK 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 MTday dan kilang metanol Kaltim Metanol Industri di Bontang juga di Kaltim dengan kapasitas produksi 2000 MTday KMI,1997.
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:
C
n
H
m
+ n H
2
O ⇌
n
CO +
m 2
+ n H
2
- panas CO + 3 H
2
⇌ CH
4
+ H
2
O + panas CO + H
2
O ⇌ CO
2
+ H
2
+ panas
2.2.3. Steam Reforming
Reaksi pemecahan metana
CH
4
+ H
2
O ⇌ CO + 3 H
2
– panas
Komposisi gas yang keluar selanjutnya ditentukan oleh reaksi kesetimbangan peruraian yang sangat eksotermis.
CO + H
2
O ⇌ CO
2
+ H
2
+ panas
2.2.4. Autotermal Reforming
Merubah sisa-sisa CH
4
dengan steam dan O
2
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.
CH
4
+ 2O
2
⇌ CO
2
+ 2H
2
O + panas CH
4
+ O
2
⇌ CO + H
2
+ H
2
O + panas CH
4
+ H
2
O ⇌ CO
+ 3H
2
- panas CO + H
2
O ⇌ CO
2
+ H
2
+ panas
2.3. Sintesis Metanol
Gas-gas CO, CO
2
, dan H
2
menjadi CH
3
OH dan H
2
O lalu disintesis dalam reaktor dengan tekanan
±80 bar dan menggunakan katalis CuO. Hasil dari sintesis gas di unit
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.
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.
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
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
Kategori