PENGANTAR INDUSTRI PETROKIMIA DAN OLEOKIMIA
METANOL
OLEH
KELOMPOK VII KELAS B DELFIA SUNDARI
( )
KHOIRUL AMRU Nst
( )
LAILA KUSMIATI
( )
M. REZKY
( )
TAFRIKHATUL WALIDAH (1007135586)
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU PEKANBARU 2012
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis sampaikan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga dapat menyelesaikan makalah tentang “METANOL”. Pada kesempatan ini kami mengucapkan terima kasih kepada dosen pembimbing mata kuliah ini yang telah banyak memberikan arahan sehingga makalah ini dapat diselesaikan dengan baik, demikian juga kepada semua pihak yang telah membantu penyelesaian makalah ini Kami menyadari dalam menulis makalah ini masih banyak kekurangan, oleh karena itu kami mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi perbaikan penulisan makalah ini.
Pekanbaru, April 2012
Penulis
BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang
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 teroksidasi oleh oksigen dengan bantuan sinar matahari menjadi karbon dioksida dan air. Metanol, juga dikenal sebagai metil alkohol, wood alcohol atau spiritus, adalah senyawa kimia dengan rumus kimia CH3OH. Ia merupakan bentuk alkohol paling sederhana. Karena sifatnya yang beracun, metanol sering digunakan sebagai bahan additif bagi pembuatan alkohol untuk penggunaan industri; Penambahan "racun" ini akan menghindarkan industri dari pajak yang dapat dikenakan karena etanol merupakan bahan utama untuk minuman keras (minuman beralkohol). Metanol kadang juga disebut sebagai wood alcohol karena ia dahulu merupakan produk samping dari distilasi kayu. Saat 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.
1.2
Batasan Masalah
a. Apakah methanol itu ? b. Bagaimana proses sintesa methanol dari gas alam (petrokimia) ? c. Bagaimana perkembangan teknologi pada sintesa methanol ?
1.3
Tujuan Penulisan
Secara garis besar beberapa tujuan dari penulisan makalah tentang Methanol adalah sebagai berikut: a. Menjelaskan tentang definisi methanol dan karakteristiknya b. Menjelaskan proses sintesa methanol dari gas alam (petroikimia) 1.4
Metode Penelitian
Metode pengumpulan bahan serta teori pada pengembangan makalah ini dapat kami bagi menjadi tiga aspek, yaitu:
Study kepustakaan, yakni dengan membaca dan memahami berbagai referensi seperti: buku teks dan makalah.
Browsing internet, hal ini menjadi sumber materi kami yang kedua terbanyak, dengan mencari beberapa tinjauan pada beberapa situs, kami mendapat banyak landaran teori yang teranyar dan informasi yang sedang membahana mengenai topik bahasan kami.
BAB II ISI 2.1
Karakteristik Metanol
Methanol adalah senyawa alkohol dengan 1 rantai karbon. Rumus kimia CH3OH, dengan berat molekul 32. Titik didih 640-650C (tergantung kemurnian), dan berat jenis 0,7920-0,7930 (tergantung kemurnian). Secara fisik methanol merupakan cairan bening, berbau seperti alkohol, dapat bercampur dengan air, etanol, chloroform dalam perbandingan berapapun, hygroskopis, mudah menguap dan mudah terbakar dengan api yang berwarna biru (kalau siang tidak kelihatan). Methanol lebih racun dari pada alkohol (ethanol) dan dalam jumlah sedikitpun dapat mengakibatkan buta hingga kematian. Ingat belakangan ini, banyak yang mati akibat minum bir oplosan? Setelah di selidiki ternyata mirasnya mengandung Methanol yang dalam perdagangan umum sering di sebut spiritus. Memang dalam perdagangan umum, methanol sering di beri warna (biru) akibat di beri tambahan senyawa cupri sulphate untuk membedakan methanol teknis dengan alkohol, dan dijual dengan nama spiritus. Metanol atau metil alkohol diproduksi dari distilasi wood atau dengan oksidasi langsung dari hidrokarbon. Saat ini, gas sintesis umumnya dihasilkan dari metana yang merupakan komponen dari gas alam.
2.2
Sintesa Metanol
Secara teori Methanol dapat dibuat dari proses penyulingan kayu, gasifikasi batu bara muda dan sintesis gas alam, tapi yang akan saya tulis di sini adalah sintesis Methanol dari gas alam. Reaksi pembuatan Methanol dengan sintesis gas alam adalah sebagai berikut: CH4 + H2O <---------> 3 H2 + CO CO + 2 H2 <---------> CH3OH CO2 + 3 H2 <---------> CH3OH + H2O
Racun H2S pada Natural Gas ditangkap dengan katalis ZnO, dan racun RSH ditangkap dengan katalis CoMo. Adapun secara ringkas, tahapan proses sintesis methanol adalah sebagai berikut:
Prereform: gas alam direaksikan dengan steam superheated, reaksi
CnH2n+2 + n H2O
<--------->
CO + (2n+1)H2 -Q
CO
+ 3 H2
<--------->
CH4 + H2O +Q
CO
+ H2O
<--------->
CO2 + H2 + Q
Reforming : merubah CH4 menjadi CO dan H2 dengan bantuan steam, reaksi
CH4
+ H2O
<--------->
3 H2 + CO – Q
Autotermal: merubah sisa-sisa CH4 dengan steam dan O2, di mana reaksi partial dan sempurna berlangsung sekaligus, reaksi 2 CnH2n+2 + (3+1n)O2 <---------> 2nCO2 + (2n+2)H2O+Q
2 CnH2n+2 + 3nO2
<---------> 2CnCO+ 2H2+ 4nH2O+Q
CH4
+ 2O2
<---------> CO2 + 2H2)+ Q
CH4
+ O2
<---------> CO + H2 + H2O+Q
Sintesis : gas-gas CO, CO 2, dan H2 lalu disintesis dalam reaktor dengan katalis Cu
Destilasi : hasil dari sintesis gas di unit reactor kemurniannya masih berkisar 70 %, maka dilakukan tahap akhir yaitu destilasi untuk mendapatkan Methanol dengan kemurnian tinggi
Gas sintesis untuk produksi metanol :
Hidrogen (H2)
Karbon monoksida (CO)
Bagian CO dan CO 2 dalam bentuk campuran gas memerlukan konversi hidrogen menjadi campuran gas dengan perbandingan molar diantara 2 dan 3. Gas seperti itu dapat diperoleh dengan beberapa cara, yaitu :
2.2.1 Oksidasi Parsial dengan Oksigen
Untuk merubah metan ini secara teoritis dengan merubah oksigen sesuai dengan keinginan untuk mendapat effluent dengan perbandingan H2/CO adalah 2. Ini perlu untuk menganggap kehilangan hasil atau produk dari pembentukan metana selama sintesis methanol, untuk perbandingan H2/CO sekitar 2,25, ideal untuk konversi ini. Hasil ini bisa didapat dengan pengalihan aliran gas ke steam converter dengan memindahkan kelebihan CO dan menambah sejumlah equivalen hidrogen (shif conversion). Penggunaan proses adsorpsi standar, perlu untuk merubah CO ke konsentrasi maksimum dengan menggunakan katalis pada sintesis metanol. Pola dasar ini sering digunakan untuk memproduksi hidrogen dan ammonia. Ini juga dipakai untuk memproduksi produk-produk berat, untuk oksidasi parsial dan gasification yang umumnya cocok. Persen sulfur pada bahan mentah membutuhkan anggapan 2 varian utama, tergantung kemungkinan katalis untuk perubahan konvers. Tahapan oksidasi parsial :
Skema a
Katalis tidak bisa menahan sulfur, pertama kali harus disulfurisasi 0,05 sampai 0,1 ppm. Kemudian sebagian gas melewati unit konversi dan kemudian dicampur lagi dengan fraksi dan sebagian dekarbonasi.
Skema b
Katalis bersifat menahan sulfur, konversi parsial CO diikuti dengan dekarbonasi.
Kedua skema diatas dianjurkan untuk pemanasan sulfur barriers (seperti ZnO) untuk melindungi katalis sintesis yang tidak menahan komposisi sulfur. Proses untuk mendapatkan metanol dioperasikan pada P rendah ( 6-9.106 Pa absolute) dan pada proses ini tidak menggunakan kompresor pembantu yang dulunya sangat diperlukan untuk memperkenalkan sintesis gas untuk keperluan kondisi operasi. Seperti ditunjukkan pada figure 1.23 a.
2.2.2 Steam Reforming
Ini sangat sederhana jika dibandingkan untuk produksi kemurnian tinggi hidrogen atau sintesis gas untuk ammonia. Ini disebabkan konversi CO, peghilangan CO dan metanasi dihilangkan. Sedangkan alat bantu kompresor diperlukan untuk kasus ini. Seperti ditunjukkan pada gambar, a. Umpan pretreatment dirancang untuk memindahkan seluruh bekas sulfur kotoran pengganggu pada sintesis katalis, seperti Cl. b. Pembakaran steam reforming dengan alat Bantu corong gas. Gas didapat dari metan dan karena terlalu banyak hidrogen atau terlalu sedikit karbon yang didapat ,maka hal ini dapat diatasi dengan cara:
Dengan pembersihan yang menghasilkan sedikit energi yang dihubungkan sebagian dengan pemisahan dn penekanan pada kelebihan hidrogen.
Pada penambahan CO2 yang diambil dari pembersihan CO2 yang digabungkan dengan produksi ammonia, atau diperoleh dari corng gas pad pembakaran. Penambahan ini juga bisa dibuat dengan peningkatan aliran atau penurunan aliran pada unit steam reforming.
2.3 Proses
Ada dua type proses sesuai dengan dua tipe katalis: 1. Operasi yang pertama pada P tinggi, diantar 30 dan 35.106 Pa absolute Temperaturnya 350-400 C pada reaktor :
Isotermal (dengan pipa katalis, pendinginan luar ,dan sirkulasi gas atau digunakan coolant fluid.
Pada proses adiabatik (dengan multistage catalysis beds ,dengan pendinginan intermediet dan dengan injeksi pada quenching fluid)
2. Operasi pada P rendah antara 5-10.106 Pa absolute pada T=240-270oC Teknologi-teknologi yang berkembang pada industri untuk operasi ini adalah :
1.
ICI Sejak 1970, mengunakan single catalys beds, pendinginan dengan injeksi
prosesnya adiabatik. Campuran gas sintesis umpan segar ditekan dari 50-100 atm
melalui sebuah kompressor dan diumpan kedalam reaktor berpendingin (quench type converter ) yang beroperasi pada 270OC. Quench converter berupa single bed yang mengandung katalis pendukung yang bersifat inert. Aliran produk kemudian didinginkan dan methanol akan terkondensasi
Aliran gas purge direcycle ke
reformer untuk mengubah methanol yang terakumulasi dalam gas sintesis. Crude methanol akan dipurifikasi dengan cara distilasi.
Karena dianggap kurang mengguntungkan ICI mengganti jenis reaktor yang digunakan dari quench reactor menjadi tube berpendingin yang pada prinsipnya sama dengan yang digunakan oleh Lurgi Proses ICI bertekanan rendah ada yang menggunakan reaktor packed bed adiabatic tersusun seri. Suhu masukan ke bed ditentukan oleh suhu dingin dari syn-gas yang diinjeksikan. Tidak ada penukar panas diantara bed dan hal ini membuat reaktor menjadi lebih sedderhana daripada desain proses lainnya
2.
Lurgi Isotermal reator yang bentuknya seperti pada figure 1.28b. dua pipa samping
untuk katalis dan pada boiling water sehingga P tinggi dapat dicapai, kapasitas produksi 3000 ton/hari. Dalam proses yang ditawarkan oleh Lurgi untuk sintesis methanol. Reaktor sintesis dioperasikan pada rentang suhu dari 230-270OC dan dengan tekanan operasi 50-100bar. Perancangan reactor berbeda dengan ICI ammonia casale: reaktornya dengan multiple catalys beds, dengan pendinginan
intermediet dengan perubahan panas dan aliran radial rendah dan penurunan tekanan rendah ,kapasitas produksi 500 ton /hari. Dalam teknologi pertama ICI katalis ditumpuk menjadi sebuah unggun serta dimasukkan pada berbagai lokasi sepanjang unggun dengan tujuan agar diperoleh distribusi suhu yang merata. Sedangkan Lurgi menggunakan reaktor shell and tube, tube diisi dengan katalis dan panas reaksi diserap oleh air yang bersirkulasi secara alami pada bagian shell. Pada dasarnya reaktor juga memainkan peranan kedua yaitu sebagai pembangkit uap (steam regenarator ) bertekanan 40-50 bar. Lurgi menggunakan reaktor quasiisothermal dengan katalis di dalam tube yang didinginkan dengan sirkulasi boiling water. Proses Lurgi akan menghasilkan methanol yang murni dengan proses sintesis methanol dan proses pemurniannya.
c.
Kellog M.W Kellog Co. memperkenalkan reaksi sintesis yang sangat berbeda,
tetapi pada dasarnya merupakan reaktor tipe adiabatik . Reaktor berbentuk bulat dan didalamnya berisi unggun katalis tunggal. Sintesis gas mengalir melalui beberapa bed reaktor yang tersusun aksial berseri. Kebalikan dari proses ICI, panas
reaksi
yang
dihasilkan
dikontrol
dengan
pendingin
intermediat
(intermediate coolers). Proses ini menggunakan katalis tembaga dan beroperasi pada rentang suhu 200-280OC serta tekanan 100-150 atm. Suhu didalam unggun katalis dikendalikan melalui penggunaan sebuah reaktor berpendingin (quench type converter ) dengan menyerap panas reaksi dalam intermediate stage boiler . d.
Topsoe
Dengan bentuk reaktor aliran radio yang berseberangan dengan 3 catalys beds, perubahan panasnnya external. Reaktor bertipe adiabatis dengan aliran radial berjumlah 3 masing-masing memiliki 1 unggun radial dan penukar panas internal. Tiap reaktor mengandung 1 unggun katalis. Tekanan operasi dari proses ini diatas 150 bar dab suhu 200-310OC. Produk pertama perlu didinginkan sebelum reaktor kedua, hasil pendinginan berupa uap (steam) bertekanan rendah. Katalis yang digunakan berupa Cu-Zn-Cr yang aktif pada 230-280OC dan 100-200 atm. Sintesis gas mengalir secara radial melalui katalis bed.
e.
Mitsubishi Perusahaan Jepang MGC pada awalnya menggunakan proses dengan
tekanan sedang yang beroperasi pada 150 atm kemudian dikembangkan untuk tekanan kurang dari 100 atm. Saat ini MGC menggunakan rentang tekanan 50-200 atm dan suhu 235-270OC.
2.4
Kegunaan Metanol
Metanol digunakan secara terbatas dalam mesin pembakaran dalam, dikarenakan metanol tidak mudah terbakar dibandingkan dengan bensin. Metanol campuran merupakan bahan bakar dalam model radio kontrol. Salah satu kelemahan metanol sebagai bahan bakar adalah sifat korosi terhadap beberapa logam, termasuk aluminium. Metanol, merupakan asam lemah, menyerang lapisan oksida yang biasanya melindungi aluminium dari korosi: 6 CH3OH + Al2O3 → 2 Al(OCH3)3 + 3 H2O Ketika diproduksi dari kayu atau bahan oganik lainnya, metanol organik tersebut merupakan bahan bakar terbarui yang dapat menggantikan hidrokarbon. Namun mobil modern pun masih tidak bisa menggunakan BA100 (100% bioalkohol) sebagai bahan bakar tanpa modifikasi. Metanol juga digunakan sebagai solven dan sebagai antifreeze, dan fluida pencuci kaca depan mobil. Penggunaan metanol terbanyak adalah sebagai bahan pembuat bahan kimia lainnya. Sekitar 40% metanol diubah menjadi formaldehyde, dan dari sana
menjadi berbagai macam produk seperti plastik, plywood, cat, peledak, dan tekstil. 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. Bahan bakar direct-metanol unik karena suhunya yang rendah, operasi pada tekanan atmofser, mengijinkan mereka dibuat kecil. Ditambah lagi dengan penyimpanan dan penanganan yang mudah dan aman membuat metanol dapat digunakan dalam perlengkapan elektronik.
2.5
Perkembangan Sintesa Metanol di Indonesia
Perusahaan petrokimia asal Jerman, Ferrostaal AG, akan membangun kilang metanol dan dimethyl eter (DME) berbasis gas bumi di Papua Barat dengan nilai investasi US$ 900 juta. Pembangunan kilang DME itu akan dilakukan sekitar tahun 2012. Rencananya, kilang itu akan menjadi basis pengembangan metanol dan DME terintegrasi. Petrochemical Industry Ferrostaal akan membangun kilang berkapasitas satu juta ton metanol per tahun dan 150.000 ton - 200.000 ton DME per tahun. Produk yang dihasilkan itu akan dimanfaatkan untuk kebutuhan domestik dan ekspor. DME bakal dimanfaatkan sebagai substitusi elpiji. Pembangunan kilang di Papua Barat sangat cocok lantaran wilayah itu menyimpan sumber daya gas bumi yang cukup besar. Kilang diperkirakan akan beroperasi pada tahun 2016.
BAB III PENUTUP 3.1
Kesimpulan
a. Metanol (CH3OH) adalah senyawa alkohol dengan 1 rantai karbon b. Sintesa methanol dapat dilakukan dengan Oxidation Partial dan Steam Reforming c. Teknologi yang berkembang dalam sintesa methanol antara lain ICI, Lurgi, Mitsubishi, Topsoe, dan Kellog. d. Perkembangan terkinin industry methanol di Indonesia yaitu akan dibangunnya kilang methanol di Papua.
DAFTAR PUSTAKA
-, 2010, Methanol, http://staff.ui.ac.id/internal/131803508/material/METHANOL.pdf, [viewed: 30 April 2012] Beny Satya Hadi, 2010, Metanol, http://benysatyahadi.blogspot.com/2010/10/metanol.html#ixzz1tV0fp31l [viewed: 30 April 2012] Chauvel, Alain dan Gilles Lafebve. 1989. Petrochemical process-Gas Derivates and Major Hydrocarbon Volume 1. Paris: Technip Sofyan Nur Hidayat , 2011 , Ferrostaal Siap Investasi US$ 900 Juta di Papua, http://industri.kontan.co.id/news/ferrostaal-siap-investasi-us-900-juta-dipapua,[viewed: 30 April 2012]
