MAKALAH METHANOL
Disusun Oleh : Puspita Firsty Lestari
L2C009126 L2C009126
Conny Dewita Utami
L2C009133 L2C009133
Adetya Hendri Murtanto
L2C009140 L2C009140
Melinda Deviana
L2C009147 L2C009147
Meitiandari Mutiara D
L2C009153 L2C009153
Inggar Dianratri
L2C009162 L2C009162
Utami Diah Permatasari Permatasar i
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 P eligot 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 bekerj a 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 t ersedia dan murah. Masalah timbul pada pengembangan awalnya untuk cam puran 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 bero perasi 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 eko nomis 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 bahanbahan 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 se besar 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 CH 3OH. 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 te roksidasi 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 berhatihati bila berada dekat metanol yang terbakar untuk me ncegah cedera akibat api yang tak terlihat. Karena sifatnya yang beracun, metanol sering digunakan sebagai bahan additif bagi pembuatan alkohol untuk penggunaan industri; Pe nambahan "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 met hanol ini dapat menyebabkan kematian. Methanol sendiri sebenarnya bukanlah bahan ber acun, namun dalam perjalanannya dia mengalami metabolisme (penguraian zat) me njadi 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 ). Se bagian 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. S aat 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 destilasikering (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 CO2 + 3H2
CH3OH 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 ber suhu 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 me miliki 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 1 9,1 bar. Panas dari gas ini kemudian digunakan untuk pemanasan aw al 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 mem iliki 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 4 0°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 ke luaran 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, da n senyawa lainnya dilakukan dalam kolom distilasi dengan prinsip perbedaan volatilitas antara senyawa-senyawa tersebut
II 2. Tinjauan Thermodinamika Dari tinjauan thermodinamika, kesetimbangan reaksi yang ber langsung 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 le bih praktis jika digunakan tekanan tinggi. Karena pada tahap selanjutnya, yaitu konversi metana, merupakan proses kompresi syngas, sehingga lebih memudahkan j ika 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 t emperatur 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 m etanol
2.
Temperatur dalam proses desulfurisasi berada dalam rentang 300 C-400 C
o
o
dengan suhu optimum di 385 C 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 930 C
o
o
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 o
pada temperatur 225-270 dan tekanan kurang + 70 bar 2.
Reaktor berbentuk tubular, bagian tube berisi katalis dan me njadi 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, 5
th
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-menenggakmethanol/ 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
