GAS SINTESIS
1.1
Pendahuluan
Perkembang Perkembangan an industri industri di Indonesia, Indonesia, khususnya khususnya industri industri kimia mengalami peningkat peningkatan an dari tahun ketahun. ketahun. Kemajuan dibidang dibidang industri industri mempunyai mempunyai peranan peranan yang yang sang sangat at pent pentin ing g dala dalam m pemb pemban angu guna nan n nasi nasion onal al dise disega gala la bida bidang ng guna guna meningkatkan kesejahteraan masyarakat. Secara garis besar, pembangunan pembangunan dibagi atas dua bagian yakni pembangunan pembangunan materi material al dan pemban pembangun gunan an spirit spiritual ual.. Pada Pada saat saat ini pemban pembangun gunan an materi material al dititi dititik k beratkan pada sector industri kimia sebagai landasan industrialisasi di negara kita. Pembangunan industry diarahkan untuk menuju kemandirian perekonomian nasional, meningkatk meningkatkan an kemampuan kemampuan bersaing bersaing dan menaikkan menaikkan bangsa pasar dalam negeri negeri dan luar negeri dengan dengan memelihara kelestarian kelestarian fungsi lingkungan lingkungan hidup. Pembangunan Pembangunan indust industri ri juga juga dituju ditujukan kan untuk untuk memper memperkok kokoh oh strukt struktur ur ekonom ekonomii nasion nasional al dengan dengan keterkaitan yang kuat dan saling mendukung antar sector, meningkatkan daya tahan perekonomian nasional, nasional, memperluas lapangan lapangan kerja dan kesemptan usaha sekaligus mendorong berkembangnya kegiatan berbagai sector pembangunan lainnya. Salah satu perkembang perkembangan an industri industri kimia yaitu adanya adanya industri industri gas sintesis untuk menghasilkan produk ammonia.
1.2
Klasifikasi Proses
Proses yang digunakan ada 2, yaitu : a. Hidrokarbon •
Reforming (penyusunan kembali)
•
Pembakaran partial
b. b. Coal Coal ata atau u Bat Batub ubar araa
1.3
Data Kuantitatif
1.3.1 1.3.1
Penyus Penyusuna unan n Kembali Kembali Hidrok Hidrokarb arbon on oleh oleh Uap Air Air dalam dalam Sintesi Sintesiss Gas Basis 100 Nm 3 H 2 99 + % kemurnian
Naptha 21,9 kg Steam 560 kg Fuel 22,3 kg Air dingin 6,5 ton Listrik 1,4 kWH Kapasitas produksi: 10-200 ton/ hari dari H 2 80.000-1.680.000 Nm 3 /hari dari gas sintesia
1.3.2
1.4
Pembakaran Parsial (Partial Combustion) Basis : 100 Nm 3 H 2 99 + % kemurnian - Naftalen 29,2 kg atau metana (35 Nm3) - Steam 104 kg - Oksigen 26 Nm3 - Air pendingin 8 ton - Listrik 0,7 KWH Kapasitas Industri : 10-200 ton/hari untuk H 2 100.000 – 1.600.000 Nm 3/hari untuk sintesis gas
Sifat Fisik dan Kimia Bahan Baku dari Produk
1.4.1
Sifat Fisik dan Kimia Dalam proses pembuatan gas sintesis amonia, bahan baku utama yang digunakan merupakan N 2 dan H2 yang diolah sedemikian rupa dan mengalami proses sintesis membentuk amonia. Adapun bahan baku yang digunakan antara lain :
a. Naftalen
Sifat fisik dan kimia : •
Rumus molekul C 10 H 8 C 10 H 8
•
Berat Molekul : 128,16 128,16 Aspetto
•
Penampilan kristal putih solid
•
Densitas (g / cm 3, cs ) : 1,15
•
Kelarutan dalam air : 0,03 g/l pada 293 K
•
Titik leleh : 352K (79 °)
•
Titik didih : 491K (218 °C)
•
Δ f H 0 (mol kJ · -1) : 78,5
•
Δ f G 0 (kJ·mol −1 ) : 201,6
•
S 0 m (K J · -1 mol -1) 167,4
•
C 0 p, m (K J · -1 mol -1) 165,7
b.
Udara Komposisi rata-rata udara (fraksi mol) : N2 : 0.78084 O2 : 0.20946 Ar : 0.00940 (tidak digunakan) CO2 : 0.00030 Tekanan : 1 atm Suhu : 30 o C Humidity : 83%
c.
Gas Alam Bentuk : gas Komposisi rata-rata gas alam (fraksi mol) : CH4 : 0.8370 C2H6 : 0.0495 C3H8 : 0.0330 C4H10 : 0.0150 C5H12 : 0.0580 Sulfur : 25 ppmv (maksimum) Hg : 188 ppbw(maksimum)
Tekanan : 40 atm Temperature : 30 o C HHV : 950-1200 Btu/SCF
d.
Batubara Sifat fisik dan kimia batubara antara lain :
•
Rumus empiris : C137H97O9 NS untuk bituminus dan C 240H90O4 NS untuk antrasit
•
Kandungan karbon : bervariasi
•
Titik leleh terendah : 1170 0C - 1265 0C Dapat dilihat dari tingkat proses pembentukan batubara yang dikontrol oleh tekanan, panas dan waktu, batu bara umumnya dibagi dalam lima kelas: •
•
•
•
•
1.4.2
Antrasit adalah kelas batu bara tertinggi, dengan warna hitam berkilauan (luster ) metalik, mengandung antara 86% - 98% unsur karbon (C) dengan kadar air kurang dari 8%. Bituminus mengandung 68 - 86% unsur karbon (C) dan berkadar air 810% dari beratnya. Kelas batu bara yang paling banyak ditambang di Australia. Sub-bituminus mengandung sedikit karbon dan banyak air, dan oleh karenanya menjadi sumber panas yang kurang efisien dibandingkan dengan bituminus. Lignit atau batu bara coklat adalah batu bara yang sangat lunak yang mengandung air 35-75% dari beratnya. Gambut, berpori dan memiliki kadar air di atas 75% serta nilai kalori yang paling rendah.
Sifat Fisik dan Kimia Produk
a. CO
CO merupakan senyawa hasil pembakaran tak semburna yang mudah terbakar dan beracun. Karena sifat mudah terbakar inilah CO memiliki peran penting dalam gas sintesis (bahan bakar). Adapun sifat fisik CO antara lain : -1
Massa molar
28,010 g mol
Penampilan
gas tidak berwarna, tidak berbau
Kepadatan
0,789 g mL -1, cair 1,250 g L -1 pada 0 ° C, 1 atm 1,145 g L -1 pada suhu 25 ° C, 1 atm
Titik lebur Titik didih
-205 ° C, 68 K, -337 ° F -191,5 ° C, 82 K, -313 ° F
Kelarutan dala m air
0,0026 g/100 mL (20 ° C)
Kelarutan
larut dalam kloroform , asam asetat , etil asetat , etanol ,amonium hidroksida
Momen dipol
0,112 D
b. H2
Senyawa hidrogen relatif langka, jarang dijumpai secara alami di bumi, dan biasanya dihasilkan secara industri dari berbagai
senyawa hidrokarbon seperti metana. Hidrogen juga dapat dihasilkan dari air melalui proses elektrolisis, namun proses ini secara komersial lebih mahal daripada produksi hidrogen dari gas alam.
Adapun sifat-sifat gas hidrogen antara lain :
Fase
gas
Massa jenis
(0 °C, 101.325 kPa) 0,08988 g/L
Titik lebur
14,01 K (−259,14 °C, −434,45 °F)
Titik didih
20,28 K (−252,87 °C, −423,17 °F)
Titik tripel
13,8033 K, 7,042 kPa
Titik kritis
32,97 K , 1,293 MPa
Kalor peleburan
(H2) 0,117 kJ·mol −1
Kalor penguapan
(H2) 0,904 kJ·mol −1
Kapasitas kalor
(25 °C) (H2) 28,836 J·mol−1·K −1
c. Nitrogen Sifat fisik dan kimia nitrogen yaitu : Rumus molekul : N 2 Berat molekul : 28.02 g/mol Titik didih : -195.8 °C Titik lebur : -209.86 °C Tekanan kritis : 33.05 atm Temperatur kritis : 126 °C Ikatan rangkap tiga tiga nitrogen yang sangat kuat menyebabkan N 2 cenderung inert. Nitrogen dapat diproduksi dari pencairan dan fraksinasi udara. Hasil yang diperoleh masih mengandung argon dan oksigen. •
• • • • • •
•
d. Amonia Sifat fisik dan kimia amonia antara lain : Rumus molekul : NH 3 Berat molekul : 17.03 g/mol Temperatur kritis : 132.40 °C Tekanan kritis : 111.3 atm Titik didih : 33.15 °C Titik leleh : -77.7 °C Spesific gravity pada acuan udara : 0.5971 Kelarutan dalam air dingin (0 °C) : 89.9/100 Kelarutan dalam air panas (100 °C) : 7.4/100 Viskositas (25 °C) : 13.35 Cp Amonia mengalami disosiasi mulai pertama kali pada 400-500 C, pada tekanan 1 atm Oksidasi pada suhu yang tinggi dari NH 3 akan menghasilkan N2 + H2O •
• • • • • • • • • •
•
