PABRIK DIMETIL ETER DARI LIMBAH POLIETILEN TEREFTALAT (PET) DENGAN PROSES DIRECT SYNTHESIS

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR TK PABRIK DIMETIL ETER DARI LIMBAH POLIETILEN TEREFTALAT (PET) DENGAN PROSES DIRECT SYNTHESIS MUHAMMAD ZULHILMI NRP FAJAR WIYONO NRP Dosen Pembimbing Ir. Agus Surono, M.T PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2014

2 FINAL PROJECT TK DIMETHYL ETHER (DME) FACTORY FROM WASTE POLYETHYLENE TEREPHTALATE (PET) WITH DIRECT SYNTHESIS PROCESS MUHAMMAD ZULHILMI NRP FAJAR WIYONO NRP Supervisor Ir. Agus Surono, M.T DEPARTMENT OF DIII CHEMICAL ENGINEERING Faculty of Industrial Technology Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2014

3

4 PABRIK DIMETIL ETER (DME) DARI LIMBAH POLIETILEN TEREFTALAT (PET) DENGAN PROSES DIRECT SYNTHESIS Nama Mahasiswa : Muhammad Zulhilmi ( ) : Fajar Wiyono ( ) Jurusan : DIII Teknik Kimia FTI-ITS Dosen Pembimbing : Ir.Agus Surono, MT Abstrak Impor LPG menunjukkan peningkatan tiap tahunnya, maka direncanakan mendirikan pabrik DME untuk memenuhi kebutuhan bahan bakar gas nasional. DME memiliki fungsi utama sebagai pengganti LPG konvensional. Rencana lokasi pendirian pabrik dipilih Sepanjang, Sidoarjo, karena ketersediaan bahan baku, kemudahan transportasi dan sumber air. DME dari limbah PET dibuat dengan proses sintesa langsung melalui 6 tahap. Tahap pertama untuk memperkecil ukuran dan menghilangkan impurities. Tahap kedua untuk mengubah bahan baku dari fase padat menjadi fase gas pada temperatur 950ºC dan tekanan 34 bar. Tahap ketiga untuk menambah kuantitas gas H 2 dengan proses water gas shift reaction. Tahap keempat yaitu memisahkan gas dan H 2 O sisa pada alat separator. Tahap kelima yaitu mereaksikan CO dan H 2 pada temperatur 250ºC dan tekanan 50 bar untuk menghasilkan DME. Tahap terakhir yaitu pemurnian DME dengan cara distilasi. Pabrik DME bekerja secara kontinyu dan beroperasi selama 330 hari/tahun dengan kapasitas produksi ton/tahun. PET yang dibutuhkan sebesar kg/hari. Kebutuhan utilitasnya adalah air sanitasi, air umpan boiler, air proses dan air make up masing-masing sebesar 7,17; 294,646; 1099,352 dan 58,929 m 3 /jam. Kata Kunci: DME, limbah PET, direct synthesis

5 DIMETHYL ETHER (DME) FACTORY FROM WASTE POLYETHYLENE TEREPHTALATE (PET) WITH DIRECT SYNTHESIS PROCESS Name : Muhammad Zulhilmi ( ) : Fajar Wiyono ( ) Department : DIII Chemical Engineeering FTI-ITS Supervisor : Ir.Agus Surono, MT Abstract Import of LPG indicates an increase every year, it is planned to set up factories to fulfill the national needs of the LPG. DME has a primary function as a substituent for LPG. Location plan of the establishment of the factory in Sepanjang, Sidoarjo, because of the availability of selected raw materials, ease of transportation and water source. DME from waste PET is made with the direct synthesis process through 6 stages. The first stage to minimize the size and eliminate impurities. The second stage is to change the material phase from solid to gas at temperature of 950 C and a pressure of 34 bar. third stage to increase the amount of H 2 by water gas shift reaction. The fourth stage is separating the gas from the water. The fifth stage is reacting CO and H 2 to produce DME at temperature 250 C and 50 bar pressure. The last stage is DME purification by distillation process. The DME factory worked continuously and operates over 330 days/year with production capacity 10,000 tons/year. PET waste is needed 18,939 kg/day. Needs of utility is the water sanitation, boiler feed water, process water and water make up each amounting to 7.17; 294,646; 1099,352 and 58,929 m3/hour. Key word :DME, waste PET, Direct synthesis

6 KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT atas berkat dan rahmat Nya, sehingga kami dapat menyelesaikan laporan tugas akhir dengan judul : PABRIK DIMETIL ETER (DME) DARI LIMBAH POLIETILEN TEREFTALAT (PET) DENGAN PROSES DIRECT SYNTHESIS Laporan tugas akhir ini merupakan tahap akhir dari penyusunan tugas akhir yang merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Ahli Madya (Amd) di Program Studi D3 Teknik Kimia FTI ITS. Pada kesempatan kali ini atas segala bantuannya dalam pengerjaan laporan tugas akhir ini, kami mengucapkan terimakasih kepada : 1. Bapak Ir. Budi Setiawan, MT selaku Ketua Program Studi D3 Teknik Kimia FTI ITS. 2. Ibu Dr. Ir. Niniek Fajar P, M.Eng selaku Koordinator Tugas Akhir Program Studi D3 Teknik Kimia FTI ITS. 3. Bapak Ir.Agus Surono, M.T selaku dosen pembimbing kami 4. Bapak Ir.Imam Syafril, M.T dan Ibu Ir.Elly Agustiani, M.Eng selaku dosen penguji. 5. Seluruh dosen dan karyawan Program Studi D3 Teknik Kimia FTI ITS. 6. Kedua orang tua dan keluarga kami yang telah banyak memberikan dukungan moral dan materiil. 7. Rekan rekan seperjuangan, Buffer ph 11, serta angkatan 2012 dan angkatan Teman dan sahabat yang telah memberikan dukungan selama ini. Surabaya, 20 Juli 2014 Penyusun

7 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL LEMBAR PERSETUJUAN LEMBAR PENGESAHAN KATA PENGANTAR ABSTRAK... i ABSTRACT... ii DAFTAR ISI... iii DAFTAR GAMBAR... v DAFTAR TABEL... vi BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang... I-1 I.2 Dasar Teori... I-8 I.3 Kegunaan... I-11 I.4 Sifat Kimia dan Fisika... I-11 BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.1 Macam Proses... II-2 II.2 Seleksi Proses... II-16 II.3 Uraian Proses Terpilih... II-16 II.4 Blok Diagram Proses... II-17 BAB III NERACA MASSA... III-1 BAB IV NERACA PANAS... IV-1 BAB V SPESIFIKASI ALAT... V-1 BAB VI UTILITAS VI.1 Air... VI-1 VI.2 Steam... VI-7 VI.2 Listrik... VI-7 VI.2 Bahan bakar... VI-7 VI.2 Perhitungan Kebutuhan Air... VI-8 BAB VII KESELAMATAN DAN KESEHATAN KERJA VII.1 Keselamatan dan Kesehatan Kerja (K3) Secara Umum... VII-1 VII.2 Usaha usaha keselamatan kerja... VII-3 VII.3 Alat Pelindung Diri... VII-5 iii

8 BAB VIII ALAT UKUR DAN INSTRUMENTASI VIII.1 Alat Ukur secara Umum... VIII-1 VIII.2 Sistem Instrumentasi pada Pabrik DME dari PET... VIII-4 BAB IX PENGOLAHAN LIMBAH INDUSTRI KIMIA IX.1. Sumber dan karakteristik limbah... IX-1 IX.2. Pengolahan Limbah... IX-4 BAB X KESIMPULAN... X-1 DAFTAR PUSTAKA... vii APPENDIKS A NERACA MASSA... A-1 APPENDIKS B NERACA PANAS... B-1 APPENDIKS C SPESIFIKASI PERALATAN... C-1 Proses Flow Diagram Pabrik DME... ix Proses Flow Diagram Utilitas Pabrik DME... x iv

9 DAFTAR GAMBAR Gambar I.1 Grafik Data produksi LPG di Indonesia... I-3 Gambar I.2 Grafik Proyeksi untuk produksi, ekspor, impor, dan Konsumsi LPG di Indonesia... I-4 Gambar I.3 Grafik Pengembangan DME dari tahun ke tahun... I-4 Gambar II.1 Skema Proses Pembuatan Dimetyl Ether... II-1 Gambar II.2 Proses Pembuatan DME Haldor Topsoe... II-5 Gambar II.3 Proses Pembuatan DME proses Lurgi... II-6 Gambar II.4 Pabrik DME di Trinidad Teknologi Lurgi... II-7 Gambar II.5 Proses Pembuatan DME proven TEC... II-8 Gambar II.6 Reaktor Pembuatan DME versi JFE... II-8 Gambar II.7 Proses Pembuatan DME Proses MGC... II-9 Gambar II.8 Gambar Proses Direct Sintesis perusahaan JFE Holdings... II-12 Gambar II.9 Diagram Proses Sintesa langsung DME... II-15 Gambar II.10 Diagram alir Sintesa Langsung DME... II-16

10 Tabel I.1 Tabel I.2 Tabel I.3 Tabel I.4 DAFTAR TABEL Perbandingan Karakteristik Bahan bakar diesel... I-3 Macam-macam proses pembuatan DME... II-2 Kondisi Reaksi Sintesa tidak Langsung dan Langsung... II-14 Perbandingan kondisi operasi proses sintesa langsung DME tiap-tiap Developer... I-5 Tabel III.2 Neraca Massa pada Rotary Knife Cutter... III-2 Tabel III.3 Neraca Massa pada Washer... III-2 Tabel III.4 Neraca Massa pada Gasifier... III-3 Tabel III.5 Neraca Massa pada Water Gas Shift Reactor III-3 Tabel III.6 Neraca Massa pada Separator I... III-4 Tabel III.7 Neraca Massa pada Reaktor Sintesa DME... III-5 Tabel III.8 Neraca Massa pada Kolom Distilasi... III-6 Tabel IV.1 Neraca Panas pada Vaporizer... IV-3 Tabel IV.2 Neraca Panas pada Heat Exchanger... IV-3 Tabel IV.3 Neraca Panas pada Gasifier... IV-4 Tabel IV.4 Neraca Panas pada Reactor WGS... IV-6 Tabel IV.5 Neraca Panas pada Heat Exchanger... IV-7 Tabel IV.6 Neraca Panas pada Separator I... IV-8 Tabel IV.7 Neraca Panas pada Compressor... IV-8 Tabel IV.8 Neraca Panas pada Heat Exchanger... IV-9 Tabel IV.9 Neraca Panas pada Reactor Sintesa DME... IV-10 Tabel IV.10 Neraca Panas pada Heat Exchanger... IV-11 Tabel IV.11 Neraca Panas pada Separator II... IV-11 Tabel IV.13 Neraca Panas pada Kolom Distilasi... IV-12 Tabel IV.14 Neraca Panas Compressor... IV-13 Tabel IV.15 Neraca Panas Compressor... IV-13 Tabel IV.16 Neraca Panas pada Heat Exchanger... IV-14 vi

11 I.1 Latar Belakang BAB I PENDAHULUAN Sejarah Pabrik Dimethyl Ether (DME) pertama kali didirikan di negara Jepang pada tahun 2002 untuk menanggulangi krisis energi di Jepang. Pabrik ini didirikan oleh developer JFE Holdings (Jeiefui Horudingusu Kabushikigaisha) dengan kapasitas 5 ton/hari menggunakan proses direct synthesis (Hubert, 2006). Setahun kemudian, pabrik DME didirikan di negara China oleh Developer TEC (Toyo Engineering Corporation) dengan kapasitas ton/tahun. Pada tahun yang sama, pabrik DME juga didirikan di Kushiro, Jepang oleh developer JFE Holdings (Jeiefui Horudingusu Kabushikigaisha) dengan kapasitas 5 ton/hari, lalu pada tahun 2005 berkembang menjadi 100 ton/hari (Hubert, 2006). Pada tahun 2006, pabrik DME didirikan di Iran dengan kapasitas yang lebih besar sekitar ton/tahun dengan bahan baku gas alam ( 2013). Sedangkan pada tahun 2008, Mitshubisi Gas Corporation (MGC) mendirikan pabrik DME dari methanol grade AA dengan kapasitas ton/tahun di Niigata, Jepang (Akira, 2011). Menurut Galuh, 2011, pabrik pembuatan Dimethyl Ether (DME) telah ada di Indonesia yang dikelola oleh PT. Bumi Tangerang Gas Industri. Pabrik ini merupakan satu-satunya pabrik DME di Asia Tenggara yang menggunakan bahan baku methanol. Sehingga reaksi yang terjadi di dalam reaktornya hanyalah reaksi dehidrasi methanol menjadi DME. Kapasitas pabrik ini adalah sekitar 3000 ton DME per tahun. Alasan Pendirian Pabrik Ketergantungan Indonesia terhadap bahan bakar fosil sangat besar. Saat ini Indonesia merupakan negara pengimpor (net importir) BBM akibat pasokan energi dalam negeri I-1

12 I-2 BAB I Pendahuluan mengalami kendala dimana trend produksi cenderung lebih rendah dibanding tingkat konsumsinya. Kebutuhan BBM dalam negeri pada tahun 2012 mencapai 1,3 juta kiloliter (KL), sementara produksi BBM di Indonesia kurang dari barel per hari (bph). Sehingga Indonesia harus mengimpor sekitar bph (finance.detik.com). Oleh karena itu, Pemerintah mengambil tindakan dengan mengeluarkan Peraturan Presiden No. 5/2006 tentang kebijakan energi nasional dan Instruksi Presiden No. 1/2006 tentang penyediaan dan pemanfaatan bahan bakar alternatif sebagai bahan bakar lain berusaha untuk mengatasi hal tersebut di atas ( Salah satu bahan baku alternatif yang prospektif adalah bahan bakar gas (BBG) karena menurut Pengamat Perminyakan/Pakar Energi dan Pertambangan, Kurtubi, bahan bakar gas lebih murah dan ramah lingkungan (Vivanews.com, 2012). Di dalam pemilihan bahan bakar alternatif yang harus dipertimbangkan diantaranya yaitu ramah lingkungan, efisiensi energi tinggi, dapat diperbaharui (renewable) dan drop in substitute (pengganti langsung) atau sedikit modifikasi pada komponen mesin. Salah satu bahan bakar Gas yang sering digunakan di Indonesia adalah Liquefied Petroleum Gas (LPG). Permintaan LPG di Indonesia semakin hari semakin meningkat guna mendukung program pemerintah tentang konversi minyak tanah (kerosene) ke LPG (ESDM, 2012). Oleh karena permintaan LPG yang semakin meningkat, maka ketersediaan LPG (feedstock) di Indonesia juga akan semakin terbatas sehingga Indonesia harus mengimport LPG. Di samping bahan bakar di atas ada bahan bakar alternatif lain yaitu Dimethyl Ether (DME) yang dapat diperbaharui dan kegunaannya adalah untuk mesin diesel serta untuk kompor gas sebagai bahan bakar di rumah tangga. DME memiliki mono struktur kimia yang sederhana (CH 3 -O-CH 3 ) berbentuk gas pada ambient temperature (suhu lingkungan) dan dapat Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

13 I-3 BAB I Pendahuluan dicairkan seperti halnya Liquefied Petroleum Gas (LPG), sehingga infrastruktur untuk LPG dapat digunakan juga untuk DME. Bahan bakar ini adalah bahan bakar yang multi source (banyak sumber), dapat diproduksi dari berbagai bahan baku diantaranya natural gas, fuel oil, batubara, limbah plastik, limbah kertas, limbah pabrik gula atau biomass. Pada saat ini DME diproduksi dari natural gas yaitu melalui reaksi dehidrasi dari methanol dan penggunaannya sebagian besar adalah untuk aerosol propellant (gas pendorong) sebagai pengganti dari CFC (chlorofluorocarbon) pada hair spray atau deodorant serta penggunaan masih dalam jumlah terbatas sebagai bahan bakar rumah tangga berupa campuran (blended) DME-LPG (ESDM, 2012). Alasan Pemilihan Bahan Baku Dewasa ini permasalahan limbah plastik terutama botol minuman yang mengandung polyethylene sangat mencemari lingkungan karena tidak mampu didegradasi, sehingga perlu pengajian dan penelitian terapan terhadap pemanfaatannya. Selain itu ketergantungan Indonesia terhadap bahan bakar fosil juga sangat besar. Oleh karena itu diperlukan pengembangan penggunaan bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan dan dapat diperbaharui. Salah satunya dalam penelitian ini yaitu memanfaatkan limbah botol plastik sebagai bahan baku dalam pembuatan bahan bakar alternatif DME (Dimethyl ether). Dasar pemilihan limbah botol plastik sebagai bahan baku pembuatan Dimethyl Ether (DME) karena botol plastik merupakan salah satu jenis limbah yang melimpah dan masih belum termanfaatkan. Rencananya, DME akan ditambahkan dalam pembuatan Liquefied Petroleum Gas (LPG) dengan tujuan untuk mengurangi emisi gas dan mendukung program nasional pemerintah mengenai konversi minyak tanah ke LPG. Hal ini dikarenakan DME memiliki sifat yang hampir sama dengan LPG sehingga dapat menjadi Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

14 I-4 BAB I Pendahuluan energi alternatif pengganti LPG. Di samping itu DME adalah gas yang dapat terbarukan (renewable), tidak beracun, ramah lingkungan, dan harganya lebih murah daripada LPG. (Kadarwati, 2010) Penentuan Kapasitas Pabrik Berikut ini adalah Data produksi LPG di Indonesia berdasarkan sumber bahan bakunya Gambar I.1 Grafik Data Produksi LPG di Indonesia (Outlook Energy Indonesia, 2010) Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

15 I-5 BAB I Pendahuluan Berikut ini adalah data proyeksi untuk produksi, ekspor, impor, dan konsumsi LPG di Indonesi Gambar I.2 Grafik Proyeksi untuk produksi, ekspor, impor, dan konsumsi LPG di Indonesia (Outlook Energy Indonesia, 2010) Gambar I.3 Grafik Pengembangan DME dari tahun ke tahun (ESDM, 2010) Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

16 I-6 BAB I Pendahuluan Dari grafik I.3 dapat diketahui bahwa DME dapat mensubstitusi 20 % dari total konsumsi LPG di Indonesia pada tahun 2012, hal ini menunjukkan bahwa DME sangat berpotensi untuk mengurangi impor LPG di Indonesia bahkan hingga mencapai 36 %. Oleh karena itu, kapasitas pabrik DME ini kami sesuaikan dengan kebutuhan nasional yang dibutuhkan dan berdasarkan pabrik DME yang telah berdiri di Indonesia. Penentuan kapasitas pabrik DME ini dihitung dengan mempertimbangkan proyeksi nilai permintaan DME pada tahun 2015 yaitu sebesar ton/tahun. Disamping itu pabrik baru ini direncanakan hanya akan mengambil 1 % dari pangsa pasar domestik mengingat posisinya sebagai pabrik baru yang tidak bisa langsung menguasai 100 % pasar domestik. Dengan basis perhitungan tersebut maka kapasitas pabrik yang diharapkan adalah 0,83 % dari ton/tahun yaitu sebesar ton/tahun. Dalam satu tahun, proses produksi pabrik direncanakan akan berjalan selama 330 hari dengan waktu pemeliharaan sebanyak 2 kali,masing masing selama 10 hari. Adapun pemeliharaan yang dilakukan adalah antisipasi breakdown selama 5 hari dan perawatan secara keseluruhan ( overhaul ) pada 5 hari berikutnya. Penentuan Lokasi Pabrik Lokasi perusahaan merupakan hal yang penting dalam menentukan kelancaran usaha.kesalahan pemilihan lokasi pabrik dapat menyebabkan biaya produksi menjadi mahal sehingga tidak ekonomis. Hal-hal yang menjadi pertimbangan dalam menentukan lokasi suatu pabrik meliputi biaya operasional, ketersediaan bahan baku dan penunjang, sarana dan prasarana, dampak sosial, dan studi lingkungan. Lokasi yang dipilih untuk pendirian Pabrik DME ini adalah di daerah Sepanjang, Sidoarjo, Jawa Timur. Alasan pemilihan lokasi ini antara lain: Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

17 I-7 BAB I Pendahuluan 1. Lokasi dekat dengan bahan baku Sebagai daerah di pinggir kota metropolitan, Sepanjang merupakan darah yang dekat dengan Serabaya sebagai sumber limbah botol plastik. 2. Tersedianya listrik Penyediaan kebutuhan listrik direncanakan akan disuplai secara eksternal dan internal. Untuk penyediaan listrik secara eksternal dari PLN Surabaya, sedangkan secara internal dengan cara menggunakan generator listrik yg digerakan oleh turbin uap. 3. Penyediaan Air Didalam perencanaan pabrik ini, air diperlukan untuk memenuhi kebutuhan-kebutuhan selama berlangsungnya proses produksi. Air tersebut dipergunakan sebagai air proses, air sanitasi dan air umpan boiler. Kebutuhan akan air ini diperoleh dari sungai Kali mas. 4. Tranportasi Pengaruh faktor transportasi terhadap lokasi pabrik, maka pabrik akan didirikan di daerah Sepanjang, Sidoarjo. Sehingga memudahkan pengangkutan bahan baku, bahan bakar, bahan pendukung dan produk yang dihasilkan. Untuk mempermudah pengangkutan bahan baku, bahan pendukung dan produk yang dihasilkan maka lokasi pabrik harus berada di daerah yang mudah dijangkau oleh kendaraan- kendaraan besar, misalnya dekat dengan badan utama jalan raya yang menghubungkan kota-kota besar, dan pelabuhan sehingga tidak perlu untuk membuat jalan khusus. 5. Tenaga Kerja Tenaga kerja sebagian besar akan diambil dari penduduk sekitar. Karena lokasinya cukup dekat dengan pemukiman penduduk, selain dapat memenuhi Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

18 I-8 BAB I Pendahuluan kebutuhan tenaga kerja juga dapat membantu meningkatkan taraf hidup penduduk sekitarnya. I.2 Dasar Teori Botol plastik ini tergolong keluarga plastik, yaitu termasuk dalam jenis polyethylene. polyethylene umumnya tidak berwarna dan terlihat bersih. Bentuknya juga simpel dan ringan. Dengan segala kelebihannya itulah maka polyethylene selalu menjadi pilihan bagi para produsen untuk menjadi bahan baku botol minuman. Menurut penelitian para ahli, bahan pembentuk botol plastik, bersifat racun dan bisa mencemari minuman. Plastik pada bahan botol minuman tersusun dari polimer, yakni rantai panjang dari satuan-satuan yang lebih kecil yang disebut monomer (bahan-bahan pembentuk plastik). Bila makanan/minuman dibungkus dengan plastik, monomer-monomer ini dapat berpindah ke dalam makanan/minuman dan selanjutnya berpindah ke tubuh orang yang mengonsumsinya. Bahan-bahan kimia yang telah masuk ke dalam tubuh ini tidak larut dalam air sehingga tidak dapat dibuang keluar, baik melalui urine maupun feses (kotoran). Penumpukan bahan-bahan kimia berbahaya dari plastik di dalam tubuh dapat memicu munculnya kanker. Semakin tinggi suhu makanan/minuman yang dimasukkan ke dalam plastik, semakin cepat terjadi perpindahan ini. Saat makanan/minuman panas ini dimasukkan ke dalam plastik, kita bisa lihat plastik menjadi lemas dan tipis. Inilah tanda terputusnya ikatan-ikatan monomer. Perpindahan monomer juga terjadi bila makanan atau minuman dalam wadah plastik terkena panas matahari secara langsung. Mengutip pernyataan dosen teknologi pangan dari Politeknik Kesehatan Departemen Kesehatan Lanita Msc Med, pada plastik pembungkus makanan juga ditemukan zat pengawet mayat. Berdasarkan penelitian pembungkus berbahan dasar plastik rata-rata mengandung 5 ppm formalin. Satu ppm adalah setara dengan Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

19 I-9 BAB I Pendahuluan satu miligram per kilogram. Formalin pada plastik ini merupakan senyawa-senyawa yang terkandung dalam bahan dasar plastik. Namun, zat racun tersebut baru akan luruh ke dalam makanan/minuman akibat kondisi panas, seperti saat terkena air atau minyak panas. Karenanya, makanan atau minuman yang masih panas jangan langsung dimasukkan ke dalam wadah plastik. Bersama formalin, luruh pula zat yang tak kalah racunnya yakni stiarin, yang biasa terkandung pada plastik. ( Limbah dari pemakaian botol plastik tidak dapat didegradasi dan berbahaya sesuai dengan karakter dari limbah plastik. Sehingga limbah botol plastik (PET) dapat digunakan sebagai bahan baku dalam pembuatan bahan bakar Dimethyl Ether (DME) yang ramah lingkungan (Artno, 2011). Selama ini Dimethyl ether dikenal sebagai propellant dalam bentuk aerosol yang banyak digunakan sebagai salah satu bahan pendorong dalam industri parfum, obat pembasmi nyamuk, foam (sabun pencukur kumis bagi pria), pengharum ruangan, colognes, hair sprays, personal care mousses, antiperspirants, room air fresheners, serta industri coating dan otomotif. Sekarang ini DME sedang diproyeksikan untuk dijadikan salah satu sumber bahan bakar alternative ramah lingkungan yang nantinya akan menggantikan LPG, LNG, dan bahan bakar diesel. (kimiadotcom.wordpress.com). Dimethyl ether (DME) adalah ether paling sederhana yang merupakan produk antara sintesa gasoline dari gas sintesa yang dikembangkan untuk mengantisipasi krisis energi tahun DME memiliki mono struktur kimia yang sederhana (CH 3 -O- CH 3 ) berbentuk gas pada ambient temperature (suhu lingkungan) dan dapat dicairkan seperti halnya Liquefied Petroleum Gas (LPG), sehingga infrastruktur untuk LPG dapat digunakan juga untuk DME. DME merupakan bahan bakar gas yang stabil dengan titik didih 25,1 0 C pada tekanan atmosfir. Sementara tekanan uap jenuh pada suhu 25 o C adalah 6,1 atm. Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

20 I-10 BAB I Pendahuluan Bahan bakar ini adalah bahan bakar yang multi source (banyak sumber), dapat diproduksi dari berbagai bahan baku diantaranya natural gas, fuel oil, batubara, limbah plastik, limbah kertas, limbah pabrik gula atau biomass (Yotaro Ohno, 2002). Pada saat ini DME diproduksi dari natural gas yaitu melalui reaksi dehidrasi dari methanol dan penggunaannya sebagian besar adalah untuk aerosol propellant (gas pendorong) sebagai pengganti dari CFC (chlorofluorocarbon) pada hair spray atau deodorant serta penggunaan masih dalam jumlah terbatas sebagai bahan bakar rumah tangga berupa campuran (blended) DME-LPG. DME alias Dimethyl Ether, yaitu zat semi liquid / semi gas yg memiliki karakteristik bakar mirip Diesel fuel, dgn CN 55, hanya saja heating value 25-30% lebih rendah dr HSD, tetapi harga DME mirip dengan LPG (Outlook energy, 2012). Sebetulnya DME sudah lama dikenal dan digunakan, hanya saja dalam bentuk aerosol atau propellant untutk kaleng-kaleng spray. Semenjak tahun 90-an, banyak negara maju melakukan penelitian dan pengembangan bahan bakar sintetis, salah satunya adalah senyawa dimetil eter (DME). Jika di Brazil ethanol diproduksi massal dan digunakan sebagai bahan bakar, maka dimetil eter (CH 3 OCH 3 ) yang merupakan senyawa turunan dari eter memiliki potensi sebagai bahan bakar sintetis alternatif yang sesuai digunakan untuk kendaraan mesin diesel (sekotheng.wordpress.com). Tabel I.1 Perbandingan Karakteristik Bahan Bakar Diesel Senyawa Suhu pengapian (ºC) Bilangan cetane Nilai kalor bersih (10 6 J/kg) Dimetil eter Propana Metane Metanol Minyak diesel ( Ogawa et al, 2003) Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

21 I-11 BAB I Pendahuluan I.3 Kegunaan Menurut Sciencedirect.com, 2010 Dimethyl Ether saat ini banyak digunakan sebagai: 1. Bahan tambahan pada pembuatan LPG 2. Sebagai bahan bakar alternatif kendaraan yang ramah lingkungan. 3. Sebagai aerosol propellant (gas pendorong) sebagai pengganti dari CFC (chlorofluorocarbon) pada hair spray atau deodorant. 4. Sebagai Raw Material untuk pembuatan bahan-bahan kimia. I.4. Sifat-sifat fisika dan kimia I.4.1 Bahan Baku Utama I Botol Plastik Komposisi Botol Plastik Polyethylene Terephtalate : 100 % Sifat Fisika Polyethylene Ketahanan terhadap suhu tinggi : Jelek Flash point ASTM E 136 : > 650 F Melting point : C Berat jenis : 1,29-1,4 gr/cm 3 Tensile modulus : psi Warna : tidak berwarna Kelarutan dalam air : tidak larut (Peacock, 2000) I.4.2 Bahan Penunjang I Al 2 O 3 Sifat Fisika dan Kimia Al 2 O 3 Berat molekul : 101,96 gr/gmol Spesifik gravity : 4 Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

22 I-12 BAB I Pendahuluan Densitas : 3,2 3,9 g/cm 3 Melting point : 2072 o C (5396 o F) Titik didih : 2980 o C ( 3761,6 o F) Konsentrasi : 100 % Warna Bentuk (MSDS Tawas, 2004) : Putih : Padatan I Air (H 2 O) Sifat fisika & Kimia Air (H 2 O) Titik didih : C Titik beku : 0 0 C Densitas : 1 gr/cm 3 Warna : Tidak berwarna Bentuk : Cair (MSDS H 2 O, 2004) I.4.3 Produk I Produk Utama Dimethyl Ether Sifat fisika Dimethyl ether (CH 3 OCH 3 ) Boiling point : 247,9 K Liquid density : 0,67 g/cm 3 Specific gravity : 1,59 vs. Air Heat of Vaporization : 467 kj/kg Vapor pressure : 6.1 atm (abs) Ignition temperature : 623 K Explosion limit : 3,4-17 Cetane number : Net calorific value : 59,44 x 10 6 J/Nm 3 Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

23 I-13 BAB I Pendahuluan Bentuk Warna ( Ogawa et al, 2003) : Gas (pada kondisi ruang) : Tidak berwarna I Produk Samping Karbondioksida Sifat fisik dan Kimia Karbondioksida (CO 2 ) Sifat fisika - Tidak Berbau - Tidak Berwarna - Tidak Beracun. Sifat kimia - Densitas sebesar gr/lt pada 0 o C, 760 mmhg - Spesifik Gravity 1.53 pada basis udara 1 - Melting point 56.6 o C pada 5,2 atm - Kelarutan dalam air cm 3 CO 2 dalam 100 cm 3 air pada 0 o C 90.1 cm 3 CO 2 dalam 100 cm 3 air pada 20 o C - Larut dalam alcohol ( MSDS CO2,2004) Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

24 BAB II MACAM DAN URAIAN PROSES II.1 Macam Proses Proses pembuatan Dimetyhl Ether (DME) yang sudah komersialisasi menurut Hubbert, 2006, ada dua macam, yaitu : a. Metode Sintesa Tidak Langsung (dari syngas ke methanol dengan proses sintesa metanol, kemudian menjadi DME dengan proses dehidrasi) 1. Proses Haldor Topsoe 2. Proses Lurgi Mega Methanol 3. Proses TEC (Toyo Engineering Corporation) 4. Proses MGC (Mitsubishi Gas Chemical) b. Metode Sintesa Langsung (dari syngas menjadi DME) 1. Proses (JFE Holdings) Jeiefuī Hōrudingusu Kabushiki-gaisha Skema Proses Pembuatan Dimethyl Ether (DME) yang sudah dikomersialisasi dapat dilihat pada Gambar II.1 dibawah ini. Gambar II.1 Skema Proses Pembuatan Dimethyl Ether (DME) II-1

25 II-2 BAB II Dasar Teori (Hubert, 2006) II.1.1 Metode Sintesa Tidak Langsung II Definisi Proses Sintesa Tidak Langsung menurut Galuh, 2011 adalah proses sintesa gas alam atau syngas menjadi metanol kemudian dilanjutkan dengan proses dehidrasi metanol. Proses Sintesa tidak Langsung menurut Hery, 2011 adalah proses sintesa DME memanfaatkan gas methane atau hidrogen sebagai bahan baku untuk direaksikan dengan karbon monoksida sehingga membentuk dimethyl ether sebagai produk utama. II Latar Belakang / Sejarah Penemuan Teknologi II Latar Belakang Teknologi Haldor Topsoe Topsoe telah meneliti produksi dan aplikasi dari dimetil ehter (DME) selama puluhan tahun. Teknologi Topsoe menawarkan beberapa teknologi pembuatan DME yang dapat dihasilkan dari metanol serta umpan hidrokarbon. Integrasi panas yang efisien dapat menjamin biaya operasi yang hemat energi. Teknologi Topsoe mengembangkan katalis yang memiliki aktivitas katalik dan selektivitas yang tinggi dalam sintesa reaksi DME. Dalam pengalaman pasar, Topsoe telah memasok katalis dan teknologi DME untuk sejumlah pabrik di China dengan kapasitas mecapai MTPY. (Haldor Topsoe, 2010) II Latar Belakang Teknologi Lurgi Mega Methanol Pembuatan DME oleh Lurgi Mega Methanol direncanakan akan dibangun dengan kapasitas lebih dari satu juta metrik ton per tahun, merupakan ukuran standar yang setara dengan ton/hari. Keuntungan dari teknologi Lurgi Mega Methanol menghasilkan "ex-gate" metanol dengan harga sekitar 65 $/tahun. Di perencanaan pertama pada tahun 2004 Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

26 II-3 BAB II Dasar Teori teknologi Lurgi Mega Methanol diterapkan dengan sukses di Atlas/Trinidad dengan kapasitas ton/hari dan perencanaa kedua didirikan di Zagros/Iran pada tahun Pada tahun 2004 teknologi Lurgi Mega Methanol diminta untuk membuat tiga pabrik dengan kapasitas DME masing masing 5000, 6750 dan 5400 ton/hari. (Gastech, 2005) II Latar Belakang Teknologi TEC (Toyo Engineering Corporation) Toyo Engineering Corporation berhasil membentuk skala besar Dimethyl Ether (DME) proses manufaktur dengan kapasitas 2,5 juta ton/tahun. Proses DME dengan teknologi TEC melibatkan konversi gas alam menjadi sintesa gas (campuran karbon monoksida dan gas hidrogen). TEC memantapkan teknologinya sebagai teknologi ahli yang diakui, dengan menggabungkan teknologi sintesis baru. TEC telah mendirikan sebuah manufaktur Proses DME dengan kapasitas sampai ton/hari. Teknologi TEC mudah digunakan untuk skala besar perencanaan, dan bisa digunakan dengan menggunakan satu reaktor DME dengan kapasitas produksi mencapai 2,5 juta ton/tahun, yang akan membuat perencanaan biaya konstruksi rendah. TEC telah menempatkan penekanan pada pengembangan skala besar proses pelaksanaan proyek untuk membangun sebuah pabrik DME di Timur Tengah atau Asia Tenggara. (Toyo Engineering Corporation, 2011) II Latar Belakang MGC (Mithsubishi Gas Chemical) Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc (MGC) dan JGC Corporation mengumumkan bahwa pada 11 Oktober 2012 telah berhasil menyelesaikan pengujian operasi komersial dimetil ether (DME) berlisensi. Produksi DME Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

27 II-4 BAB II Dasar Teori dengan menggunakan teknologi ini didasarkan pada pengembangan proses yang dilakukan oleh MGC pada tahun Mulai tahun 2001, MGC bekerjasama dengan JGC mengembangkan teknologi proses yang dapat meningkatkan kapasitas produksi mecapai (1,5 juta ton/tahun). Pada tahun 2008 MGC dan JGC bersama-sama menjual lisensi proses untuk produksi fuel DME. Proses ini menggunakan performa katalis yang tinggi. Proses dengan teknologi ini dioptimalkan untuk memastikan tinggi kemurnian produk. Selain itu, telah ditetapkan bahwa proses dengan teknologi ini dapat digunakan untuk memproduksi DME skala besar seperti 1 juta ton/tahun (New Release, 2012) II Pabrik DME Proses Sintesa Tidak Langsung II Pabrik DME dengan teknologi Haldor Topsoe Teknologi Haldor Topsoe menggunakan langkah proses yang sudah teruji sebelumnya. Keunggulan dari proses Haldor Topsoe ini yaitu dari kualitas syngas, biaya produksi, kesederhanaan desain operasi dengan menggunakan uap rendah/ ATR (Auto Thermal Reformasi). Proses teknologi Haldor Topsoe digunakan untuk konversi skala besar gas alam. Teknologi konversi metanol menjadi DME skala besar sudah ada. Topsoe mengembangkan aktivitas tinggi dan selektivitas pada rentang suhu yang tinggi. DME katalis dikembangkanoleh Topsoe dan katalis ini baru memungkinkan reaksi yang akan dilakukan dalam reaktor biaya rendah. Proses pembuatan DME sintesa metanol telah dipilih untuk pabrik DME terbesar di dunia, dengan ton/tahun di Iran pada tahun Proses ini cocok untuk DME produksi di mana sejumlah besar metanol biaya rendah sudah tersedia. Proses pembuatan DME dapat dilihat pada Gambar II.2 dibawah ini. Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

28 II-5 BAB II Dasar Teori Gambar II.2 Proses Pembuatan DME dengan teknologi Haldor Topsoe ( 2013) Proses diatas adalah proses pembuatan DME secara tidak langsung, dimana dalam pembentukan Dimethyl Ether (DME) melalui tangki Waste Water Column yang merecycle methanol sebelum masuk ke reactor fixed bed dan masuk ke DME column dan menjadi produk DME. II Pabrik DME dengan teknologi Lurgi Mega Methanol Teknologi Lurgi Methanol ini telah diterapkan pada pabrik DME di Trinidad pada tahun 2002 dengan kapasitas 5000 ton/tahun yang dapat dilihat pada gambar II.4. DME diperoleh sebagai produk dari sintesis metanol tekanan tinggi. Sintesis metanol tekanan tinggi didapatkan dari dehidrasi methanol. Dehidrasi dilakukan dalam reaktor fixed-bed. Produk didinginkan dan didistilasi untuk menghasilkan DME murni. Gambar II.3 menunjukkan flowsheet sederhana dan murah untuk dehidrasi metanol. Dalam proses ini semua jenis dan kualitas dari DME dapat diproduksi. Perbedaan spesifikasi untuk bahan bakar, listrik tenaga gas generasi atau DME Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

29 II-6 BAB II Dasar Teori murni dapat dicapai hanya dengan berbagai ukuran dan desain dari menara distilasi DME. (Gastech, 2005) Gambar II.3 Proses Pembuatan DME proses Lurgi (Gastech, 2005) Gambar II.4 Pabrik DME di Trinidad Teknologi Lurgi (World Energy, 2002) Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

30 II-7 BAB II Dasar Teori II Pabrik DME dengan teknologi TEC (Toyo Engineering Corporation) Teknologi ini pertama kali diresmikan di China pada tahun 2003 dengan pabrikasi menggunakan kapasitas ton/tahun. Proses reaksinya sama dengan cara pembuatan konvensional. Sintesa gas dengan nilai R mendekati 2 diumpankan ke dalam dua reactor yang dipasangkan secara seri, dimana reactor pertama mengandung katalis aktif untuk sintesa methanol, dan reactor kedua mengandung katalis dehidrasi methanol yang bahan dasarnya adalah alumina. Reaksi sintesa methanol 1 dan 2 adalah eksotermis, selanjutnya panas reaksi dikeluarkan pada reactor pertama. Panas ini dialirkan oleh tube boiler lain yang terpasang di dalam reactor atau external waste heat boiler yang terletak di antara reaktor. Produk utama proses ini adalah methanol, DME dan H 2 O. Air yang terkandung di dalam output reactor pertama, aliran ini dapat langsung masuk ke reactor kedua tanpa pemisah air. Proses pembuatan DME melalui rute yang telah proven ini dapat dilihat pada gambar II.5 berikut. Gambar II.5 Proses Pembuatan DME yang sudah Proven TEC (Toyo Engineering Corporation, 2011) Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

31 II-8 BAB II Dasar Teori Proses ini telah dikembangkan oleh JFE Japan pada tahun 1999 dengan pilot plant yang memproduksi 5 ton DME per hari yang menggunakan reactor fase slurry. Reaktor yang digunakan adalah jenis MRF-Z yang gambarnya dapat dilihat di bawah ini. Gambar II.6 Reaktor Pembuatan DME versi JFE Proses ini memerlukan sintesa gas yang kandungannya kaya dengan CO (H 2 /CO 1). Sintesa gas dapat diproduksi dari autotermal reforming dari metana yang terdapat di dalam reaktor. (Toyo Engineering Corporation, 2011) II Pabrik DME dengan Teknologi MGC (Mitsubishi Gas Chemical) Teknologi MGC telah mendirikan pabrik di Niigata Jepang dengan kapasitas ton/tahun. Pabrik yang didirikan memiliki kemurnian >99% DME dan feedstock Methanol Impor grade AA. Proses yang digunakan adalah proses Dehidrasi Methanol. Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

32 II-9 BAB II Dasar Teori (Fuel DME Production Co. Ltd., 2011) Gambar II.7 Proses Pembuatan DME Proses MGC (Fuel DME Production Co. Ltd., 2011) II.1.2 Metode Proses Sintesa Langsung II Definisi Proses Sintesa Langsung menurut Galuh, 2011 adalah Proses sintesa DME dari syngas, sintesa methanol dari syngas dan dehidrasi methanol yang diproses dalam reaktor yang sama. Proses Sintesa Langsung menurut Hery,2011 adalah proses sintesa DME menggunakan methanol sebagai bahan baku untuk dilakukan proses dehidrasi yaitu membuat methanol melepaskan air sehingga terbentuk dimethyl ether dan air sebagai produknya. II Latar Belakang / Sejarah Penemuan Teknologi JFE Teknologi ini ditemukan oleh salah satu produsen baja terbesar di Jepang yaitu Jeiefuī Hōrudingusu Kabushiki-gaisha (JFE Holdings). Jeiefuī Hōrudingusu Kabushiki-gaisha (JFE Holdings) memulai penelitian tentang proses DME langsung pada tahun Pabrik didirikan dengan tujuan Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

33 II-10 BAB II Dasar Teori memanfaatkan hasil samping coke-oven gas yang merupakan produk sampingan dari pabrik baja. Setelah beberapa tahun penelitian, mereka membangun 5 ton/hari pabrik percontohan yang berhasil dioperasikan melalui 1997 sampai Jeiefuī Hōrudingusu Kabushiki-gaisha (JFE Holdings) mengklaim bahwa 2 langkah proses lebih hemat energi dan biaya dibandingkan dengan langkah 3 konvensional. Keberhasilan dari proses langkah DME tunggal adalah reaktor jenis slurry yang mudah menyerap panas yang dihasilkan oleh reaksi langkah eksotermik. (Hubert, 2006) Gambar II.8 Sejarah pengembangan proses JFE dan partisipasi dari TOTAL (Hubert, 2006) Dari Gambar II.8 dapat dilihat perkembangan teknologi JFE mulai tahun Hasil yang menjanjikan dari pabrik percontohan dengan kapasitas 5 ton/hari yang dapat dilihat pada Gambar II.9, pemerintah Jepang dan METI Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

34 II-11 BAB II Dasar Teori menyetujui dukungan keuangan untuk proyek teknolgi JFE selama 5 tahun untuk membangun dan mengoperasikan demonstrasi tanaman validasi teknis dengan kapasitas 100 ton/hari. Pembangunan pabrik dengan kapasitas 100 ton/hari selesai pada bulan Desember, Sejak saat itu, berjalan tiga uji operasi beberapa bulan terus menerus dilakukan pada tahun 2004 dan 5 bulan setelah operasi panjang, pada tahun 2005 menunjukkan kinerja target peralatan kunci sukses ATR dan reaktor DME serta sistem mereka sekitarnya. (Hubert, 2006) II Pabrik DME Proses Sintesa Langsung teknologi JFE Pabrik di dunia yang sudah menggunakan proses Sintesa Langsung dalam pembuatan Dimethyl Ether (DME) adalah Jeiefuī Hōrudingusu Kabushiki-gaisha (JFE Holdings). Dari proses pembuatan DME dengan metode Sintesa Langsung pabrik Jeiefuī Hōrudingusu Kabushiki-gaisha (JFE Holdings) adalah dalam tahap yang paling maju. Demonstrasi pertama kali pabrik yang digunakan Jeiefuī Hōrudingusu Kabushiki-gaisha (JFE Holdings) adalah pabrik di Kushiro, Jepang bagian utara dengan kapasitas 100 ton/hari. Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

35 II-12 BAB II Dasar Teori Gambar II.9 Gambar Demonstrasi Pabrik di Jepang dengan kapasitas 5 ton/hari (Yotaro Ohno, 2002) Gambar II.10 Gambar Demonstrasi Pabrik di Kushiro dengan kapasitas 100 ton/hari Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

36 II-13 BAB II Dasar Teori Gambar II.11 Gambar Proses Direct Sintesis perusahaan JFE Holdings Dari Gambar II.11 dapat dilihat diagram alir proses pembuatan DME pabrik JFE. Gas alam mengalami pretreatment untuk menghilangkan sulfur dan gas berat, setelah itu masuk ke Auto-termal reformis (ATR) dimana oksigen dan uap bersama-sama dengan CO 2 menghasilkan syngas dengan hidrogen dan karbon monoksida dalam satu sampai satu rasio pada 1200 C di bawah tekanan 2,5 MPa. Setelah pendinginan, gas sintesis yang dikompresi sampai 5 MPa masuk ke reaktor sluury dan memisahkan CO 2. (Hubert, 2006) II.1.2 Alur Reaksi Proses Pembuatan DME Alur reaksi dalam pembuatan Dimethyl Ether (DME) adalah melalui beberapa tahapan. Berdasarkan metode proses yang ada, reaksi dalam pembuatan Dimethyl Ether (DME) adalah sebagai berikut: Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

37 II-14 BAB II Dasar Teori a. Metode Sintesa Tidak Langsung, disebut juga Dehidrasi Metanol Methanol synthesis-1 2 CO + 4 H 2 CH 3 OH kj/mol Methanol synthesis-2 CO H 2 Methanol Dehydration 2CH 3 OH CH 3 OH +H 2 O kj/mol CH 3 OCH 3 + H 2 O kj/mol Overall CO + CO H 2 CH 3 OCH 3 +2H 2 O kj/mol Sintesa gas mengandung nilai rasio (H 2 - CO 2 )/(CO+CO 2 ) yang mendekati nilai 2. Produk gas sintesa cocok untuk gas umpan proses pembuatan methanol. Proses ini telah memiliki teknologi proven dan secara komersial telah beroperasi. Kapasitas produksi actual proses ini adalah sangat kecil bila dibandingkan sebagai persyaratan DME sebagai bahan bakar. Akan tetapi teknologi dehidrasi ini adalah serupa dengan teknologi pembuatan methanol bahkan lebih sederhana. Reaksi methanol dehidrasi (3) adalah bersifat eksotermis, akan tetapi panas yang dibangkitkan adalah jauh lebih kecil daripada reaksi sintesa methanol (1) dan (2) (Ogawa et ak, 2003) Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

38 II-15 BAB II Dasar Teori b. Metode Sintesa Langsung 5 MpaG, o C 3 CO + 3 H 2 CH 3 OCH 3 + CO 2 +Q Reaksi di atas merupakan kombinasi dari ketiga reaksi, yaitu reaksi sintesa metanol, dehidrasi metanol, dan water gas shift reaksi. Reaksi sintesa metanol : 2 CO + 4 H 2 2CH 3 OH (a) Reaksi water gas shift : 2 CH 3 OH CH 3 OCH 3 +H 2 O (b) Reaksi dehidrasi metanol : H 2 O + CO H 2 +CO 2 (c) Hidrogen dan karbon monoksida diumpankan ke DME dan dikonversi menjadi metanol pada reaksi pertama (a). Dua molekul produk metanol dikonversi menjadi DME dan H 2 O (b). H 2 O dan karbon monoksida dikonversi menjadi hidrogen dan karbondioksida. Kemudian hidrogen menjadi salah satu reaktan dalam reaksi. Air sebagai katalis degradasi agen, yang sangat penting untuk mencegah akumulasi agar memastikan umur katalis. Reaksi water gas shift secara simultan mengkonversi produk air dari reaksi, sehingga air tidak terakumulasi dalam DME. (Ogawa et al, 2003) Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

39 II-16 BAB II Dasar Teori II.2 Seleksi Proses Proses pembuatan DME menurut (Hubert, 2006) ada dua macam yaitu Proses Sintesa tidak Langsung dan Proses Sintesa Langsung. Bahan baku yang digunakan dalam proses pembuatan DME adalah methanol. Perbedaan dari Proses Sintesa Tidak Langsung dan Sintesa Langsung adalah kondisi operasi. Perbedaan kondisi operasi dari kedua proses pembuatan DME dapat dilihat pada Tabel II.2. Proses pembuatan DME dengan sintesa langsung paling efektif digunakan karena memiliki tekanan dan suhu operasi paling optimal. Selain itu, proses sintesa langsung memiliki konversi DME lebih besar dari proses sintesa tidak langsung. Tabel II.3 Kondisi operasi proses sintesa langsung DME pada JFE Developer H2/ CO Rat io Reactio n temperat ure (C) Reaction Pressure (MPa) One-pass conversion (%) DME/(D ME+Meth anol) (%) JFE (NKK) 1, Dari Tabel II.3 di atas dapat dilihat kondisi operasi yang ada pada pabrik JFE dengan menggunakan proses sintesa langsung (Ogawa et al, 2003) II.3 Uraian Proses Terpilih Pembuatan dimethyl ether dengan bahan baku yang berbasis plastik ialah proses mengubah plastik yang dalam hal ini adalah botol plastik (PET) menjadi dimethyl ether melalui dua proses utama, yaitu proses gasifikasi dan proses pembentukan DME. Secara umum prosesnya dapat dilihat dari diagram blok dibawah ini : Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

40 II-17 BAB II Dasar Teori PET Gambar II.12 Block Diagram Proses pembentukan DME II.3.1 FEEDSTOCK PREPARATION Di Rotary Knife Cutter C-112 tersebut terjadi proses size reduction sampai tercapai ukuran botol plastik (PET) yang diinginkan yaitu 10 mm. Setelah itu, botol plastik (PET) dengan ukuran 10 mm diangkut oleh Screw Conveyor J-113 untuk dialirkan menuju Bin Pulverized Botol plastik (PET) F- 114 untuk ditampung sementara sebelum masuk ke Gasifier R-110. II.3.2 GASIFICATION Setelah tahap size reduction botol plastik (PET) masuk ke dalam Gasifier R-110 menggunakan Screw Conveyor. Gasifier beroperasi pada suhu 950 ºC dan pada tekanan 34 bar operasi. Proses awal yang terjadi di Gasifier R-110 adalah reaksi devolatilization pada zona devolatilization. Reaksi ini dapat dituliskan sebagai berikut: 1) Botol plastik (PET) + Heat C (Char) + CH 4 + CO + CO 2 + H 2 + H 2 O + N 2 + Tar Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

41 II-18 BAB II Dasar Teori Kemudian 100% carbon hasil devolatilisasi mengalami reaksi pembakaran dalam Gasifier R-110 pada zona combustion dengan O 2 yang berasal dari tangki penyimpanan O 2 F-116. Sebelum masuk ke dalam Gasifier R- 110, O 2 dengan tekanan 34 bar dan temperatur -127 o C dalam tangki penyimpanan O 2 F-116 diubah fasenya dari liquid menjadi gas dengan menggunakan Vaporizer V-118 dengan tekanan dan temperatur yang sama. Setelah itu, O 2 yang sudah berfase gas dipanaskan dalam Preheater Heat Exchanger E- 211 dengan media pemanas berupa syngas keluaran dari Gasifier untuk menaikkan suhunya dari -127,8 o C sampai 850 o C. Reaksi pembakaran tersebut dapat dituliskan sebagai berikut: 2) C + ½ O2 CO H -111 kj/mol (exothermic) 3) C + O 2 CO 2 H -394 kj/mol (exothermic) 4) H 2 + ½ O2 H 2 O H -242 kj/mol (exothermic) 5) Ash + heat Slag Reaksi 2 dan 3 ini merupakan reaksi exothermic sehingga menghasilkan panas yang digunakan untuk menyediakan panas untuk reaksi 1 (devolatilization) serta menjaga suhu reaktor dan mengendalikan reaksi Hasil dari reaksi 2 dan 3 dapat di atur dengan mengatur rate O 2 yaitu sebesar 5% excess. Pengaturan rate O 2 ini menggunakan control valve. Jika rate O 2 berlebih maka makin banyak CO 2 yang terbentuk namun jika rate O 2 yang diberikan kurang, maka CO yang terbentuk akan makin banyak. Pada reaksi tersebut, 40 % C terkonversi menjadi CO 2 dan 60 % C terkonversi menjadi CO (Science direct, 2012). Zona yang terakhir dalam reaktor tersebut adalah zona gasifikasi, di zona ini terjadi reaksi-reaksi sebagai berikut: Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

42 II-19 BAB II Dasar Teori 7) C + H 2 O CO + H 2 H 131 kj /mol (endothermic) 8) C + CO 2 2CO H 172 kj/mol (endothermic) 9) CO + H 2 O CO 2 + H 2 H -41,98 kj/mol (exothermic) 10) C + 2H 2 CH 4 H -75 kj/mol (exothermic) Reaksi 7 adalah reaksi water-gas yang merupakan reaksi utama pada reaksi gasifikasi karena pada reaksi ini akan dihasilkan H 2 dan CO yang merupakan produk yang diinginkan (syngas). Selanjutnya reaksi 8 adalah reaksi Boudouard yang merupakan reaksi endotermis dan lebih lambat jika dibandingkan dengan reaksi pembakaran pada reaksi 2 pada temperatur yang sama. Reaksi 9 adalah reaksi water gas shift dimana reaksi ini sangat penting karena dari reaksi ini dapat diperoleh perbandingan antara H 2 dengan COnya yaitu 1:1. Reaksi 10 adalah reaksi metanasi. Sisa-sisa gasifikasi dan sebagian particulate matter akan turun sebagai slag di bagian bottom yang akan ditampung dalam Open Yard F-119B, sedangkan syngas keluar dari bagian atas gasifier yang kemudian didinginkan terlebih dahulu dari suhu 950 o C sampai 271,33 o C pada Cooler HE E- 211 dengan media pendingin cooling water sebelum masuk Water Gas Shift Reactor R-210. Untuk mengontrol suhu pada Gasifier digunakan coil pemanas dengan media pemanas steam. Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

43 II-20 BAB II Dasar Teori II.3.3 GAS CLEAN UP AND CONDITIONING Sebagian syngas (40%) yang sudah didinginkan dialirkan menuju Water Gas Shift Reactor R-210, kemudian ditambahkan air proses dengan perbandingan CO:H 2 O adalah 1:3,6 ke dalam reaktor tersebut. Reaksi yang terjadi di dalam Water Gas Shift Reactor R-310 : CO + H 2 O CO 2 + H 2 Setiap mol CO dapat menghasilkan 1 mol H 2, sehingga reaksi ini dimaksudkan agar dapat memperoleh komposisi CO dan H 2 dalam syngas sesuai dengan yang diinginkan yaitu dengan perbandingan CO:H 2 adalah 1:1 yang masuk ke reactor sintesa DME. Reaktor WGS ini bekerja dengan konversi CO 100% dan beroperasi pada 200 o C dan tekanan 34 bar. Untuk mengontrol suhu pada reactor WGS digunakan coil pendingin dengan media pendingin cooling water. II.3.4 TAHAP PEMBENTUKAN DME Syngas dialirkan menuju Kompressor G-411 untuk menaikkan tekanannya menjadi 49 bar. Kemudian synthetic gas dialirkan menuju Heat Exchanger E-412 dengan media pemanas steam untuk menaikkan temperature-nya dari 215,3 o C menjadi 240 o C. Setelah melewati Heat Exchanger E- 412, aliran synthetic gas dengan temperature 260 o C dan tekanan 49 bar masuk menuju Reactor Syntesa DME R-410. Reaktor sintesa DME R-410 beroperasi pada tekanan 49 bar dan temperature 260 o C. Pada reaktor sintesa DME R- 410 terjadi reaksi konversi pembentukan DME dengan reaksi: 3CO + 3H 2 CH 3 OCH 3 + CO 2 2CO + 4H 2 2CH 3 OH Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

44 II-21 BAB II Dasar Teori Untuk mengontrol suhu pada reactor sintesa DME digunakan coil pemanas dengan media pemanas steam. Produk DME, byproduct, dan unreacted product keluar dari reaktor sintesa DME diturunkan tekananya dari 49 bar menjadi 39 bar dengan menggunakan expantion valve K Penurunan tekanan ini dilakukan untuk mengurangi gasgas yang terlarut dalam DME. Setelah itu produk DME didinginkan dalam HE E-512 dengan menggunakan media pendingin cooling water dari suhu 249,5 o C sampai suhu 20 o C agar sebagian fraksinya berubah menjadi liquid dan memasuki Separator II (H-510). II.3.5 TAHAP PEMURNIAN Pada unit ini dilakukan proses pemisahan produk dari komponen-komponen yang tidak diinginkan. Produk keluar dari HE (E-511) pada suhu 20 o C kemudian masuk Separator II (H-510) untuk dipisahkan dari unreacted syngas. Produk atas Separator II (H-510) berupa unreacted syngas suhu 20 o C lalu ditampung dalam tangki penyimpanan CO 2. Sedangkan produk bawah Separator II (H-510) ini diturunkan tekanannya dengan Valve (K-521) sampai tekanan 4 bar agar berubah menjadi liquid untuk diumpankan ke dalam Kolom Destilasi (D-520). Destilasi yang digunakan adalah partial reboiler agar semua gas-gas yang masih terkandung dalam produk DME akan terpisahkan dari DME dan air juga dapat terpisahkan menjadi bottom produk. Feed masuk pada tray ke 3 pada kolom destilasi. Dari proses destilasi ini diperoleh kemurnian produk sebesar 99,8% massa dan sisanya air. Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

45 BAB III NERACA MASSA Perhitungan neraca massa merupakan prinsip dasar dalam perancangan desain sebuah pabrik. Dari neraca massa dapat ditentukan kapasitas produksi, kebutuhan bahan baku, kebutuhan untuk unit utilitas, dan kebutuhan lain yang terkait dalam perhitungan. Perhitungan neraca massa dalam Pra Desain Pabrik DME dari Botol plastik (PET) ini menggunakan Excel. Perhitungan neraca massa menggunakan neraca massa komponen dan neraca massa overall. Dalam perhitungan ini berlaku teori hukum Kekekalan Massa dengan asumsi aliran steady state. Maka rumus yang digunakan: Aliran massa masuk dalam sistem Aliran massa keluar dari sistem Akumulasi massa dalam sistem Karena Asumsi aliran steady state, maka akumulasi dalam sistem sama dengan nol. Dalam III-1

46 III-2 BAB III Neraca massa perhitungan neraca massa ini satuan yang digunakan adalah kg material. Neraca massa proses pembuatan DME dari botol plastik (PET) dapat dihitung sebagai berikut : Kapasitas botol plastik (PET) masuk ton Botol plastik (PET)/tahun 25 ton Botol plastik (PET)/jam kg Botol plastik (PET)/jam Basis Waktu operasi: 1 jam operasi 1 tahun 330 hari 1 hari 24 jam Komposisi feed botol plastik (PET) sebagai berikut: Tabel III.1 Komposisi Botol plastik (PET) Komponen % Massa Sebagai PET Carbon (C) 62,50 Hidrogen (H) 4,20 Oksigen (O) 33,30 Total 100 Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Botol plastik (PET) dengan menggunakan proses direct Synthesis dengan katalis Al 2O 3 Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

47 III-3 BAB III Neraca massa Dari perhitungan pada Appendiks A, dapat dibuat tabel neraca massa pada masing-masing alat sebagai berikut: 1. Rotary Knife Cutter <1> <2> Botol plastik ROTARY KNIFE CUTTER (C-112) Botol plastik (PET) 10 cm Tabel III.2 Neraca Massa Rotary Knife Cutter (C- 112) Aliran Masuk Aliran Keluar Massa Massa Komponen Komponen (kg) (kg) Aliran <1> Aliran <2> Botol Plastik Botol Plastik 18939, ,39 (PET) (PET) Total 18939,39 Total 18939,39 Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

48 III-4 BAB III Neraca massa 2. Washer (PET) <2> water Washer (PET) <3> Tabel III.3 Neraca Massa washer Aliran Masuk Aliran Keluar Komponen Massa Massa Komponen (kg) (kg) PET (botol PET (botol 18939,9 plastik) plastik) air 2500,00 air 2450,00 Total 21439,00 Total 21439,00 Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Botol plastik (PET) dengan menggunakan proses direct Synthesis dengan katalis Al 2O 3 Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

49 III-5 BAB III Neraca massa 3. Gasifier (R-110) Oksigen <16> (PET) <4> Syngas <5> GASIFIER Slag <6> a. Kondisi operasi : - suhu : 950 C - Tekanan : 35 bar b. Reaksi : C + 0,5 O 2 CO...(1) C + O 2 CO 2...(2) H2 + 0,5O 2 H 2 O...(3) C + CO 2 2CO...(4) Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

50 III-6 BAB III Neraca massa C + H 2 O CO + H 2...(5) CO + H 2 O CO 2 + H 2...(6) C + 2H 2 CH 4...(7) Neraca massa total di gasifier dapat ditabelkan sebagai berikut: Tabel III.4 Neraca massa pada gasifier Aliran Masuk Aliran Keluar Komponen Massa (kg) Komponen Massa (kg) Aliran <2> Aliran <3> Botol Plastik (PET) 18939,39 CH4 789, CO 11043,51303 Total 18939,39 CO2 9050,10127 Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Botol plastik (PET) dengan menggunakan proses direct Synthesis dengan katalis Al 2O 3 Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

51 III-7 BAB III Neraca massa Aliran <7> H2 536, O2 9461, H2O 410, O2 1539,84 Total 23369,4902 Aliran <4> Slag 5031,72 Total 28401,21 Total 5031, Total masuk 28401,21 Total keluar 28401,21 4. Water Gas Shift Reaktor Mixer I <13> Water <20> WGS Reactor a. Kondisi Operasi Syngas dari gasifier <9> - Suhu : 473 K - Tekanan : 34 bar b. Reaksi : CO + H 2 O CO 2 + H 2 Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

52 III-8 BAB III Neraca massa Asumsi syngas yang masuk ke water gas shift reactor sebanyak 40%, maka neraca massanya sebagai berikut : Tabel III.5 Neraca Massa water Gas Shift Reactor Aliran Masuk Aliran Keluar Komponen Massa (kg) Komponen Massa (kg) Aliran <9> Aliran <13> CH4 315,61 CH4 315,61 CO 4417,41 CO 3347,52 CO2 3620,04 CO2 5301,29 H2 214,78 H2 291,20 H2O 164,031 H2O 7364,50 O2 615,936 O2 615,936 Total 9347,80 Total 17236,05 Aliran <12> H2O 7888,25 Total 7888,25 Total masuk 17236,05 Total keluar 17236,05 Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Botol plastik (PET) dengan menggunakan proses direct Synthesis dengan katalis Al 2O 3 Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

53 III-9 BAB III Neraca massa 5. Separator I Syngas dari WGS dan gasifier <15> Separator I Syngas ke reaktor <16> Water ke waste water <17> a. Kondisi operasi Suhu : 10 C Tekanan : 33 bar Tabel III.6 Neraca Massa Separator I (H-310) Aliran Masuk Aliran Keluar Komponen Massa (kg) Komponen Massa (kg) Aliran <15> Aliran <16> CH4 789,02 CH4 788,87 CO 9973,63 CO 9972,40 CO ,35 CO2 9520,24 H2 613,36 H2 613,31 H2O 7610,54 H2O 733,84 O2 1539,84 O2 1539,58 Total Total Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

54 III-10 BAB III Neraca massa Aliran <17> CH4 0,145 CO 1,232 CO2 1211,112 H2 0,053 H2O 6876,703 O2 0,257 Total 8090 Total masuk Total keluar Reaktor Sintesa DME (R-410) DME, Unreacted product <20> Reaktor Sintesa DME R-410 Syngas <19> a. Kondisi operasi Suhu : 240 C Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Botol plastik (PET) dengan menggunakan proses direct Synthesis dengan katalis Al 2O 3 Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

55 III-11 BAB III Neraca massa Tekanan : 49 bar b. Reaksi : 3CO + 3H 2 CH 3 OCH 3 + CO 2 Tabel III.7 Neraca Massa Reaktor Sintesa DME (R- 410) Aliran Masuk Aliran Keluar Komponen Massa (kg) Komponen Massa (kg) Aliran <19> Aliran <20> CH4 788,87 CH4 788,87 CO 9972,40 CO 7312,40 CO2 9520,24 CO ,24 H2 613,31 H2 413,31 H2O 733,84 H2O 733,84 O2 1539,58 O2 1539,58 CH3OCH3 0,00 CH3OCH3 1380,00 CH3OH 0,00 CH3OH 160,00 Total 23168,24 Total 23168,24 Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

56 III-12 BAB III Neraca massa 7. Separator II (H-510) Syngas dari DME reactor <22> CO2 ringan ke tangki penampung CO2 <24> Separator II H-510 DME ke kolom distilasi <23> a. Kondisi operasi Suhu : 20 C Tekanan : 39 bar Tabel III.8 Neraca Massa Separator II (H-510) Aliran Masuk Aliran Keluar Komponen Massa (kg) Komponen Massa (kg) Aliran <22> Aliran <23> CH4 788,87 CH4 0,201 CO 7312,40 CO 1,26 CO ,24 CO2 1,91 H2 413,31 H2 0,06 H2O 733,84 H2O 221,20 Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Botol plastik (PET) dengan menggunakan proses direct Synthesis dengan katalis Al 2O 3 Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

57 III-13 BAB III Neraca massa O2 1539,58 O2 0,35 CH3OCH3 1380,00 CH3OCH3 1377,50 CH3OH 160,00 CH3OH 148,40 Total Total 1751 Aliran <26> CH4 788,670 CO 7311,135 CO ,323 H2 413,252 H2O 512,642 O2 1539,228 CH3OCH3 2,501 CH3OH 11,602 Total Total masuk Total keluar Kolom Destilasi (D-520) Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

58 III-14 BAB III Neraca massa Tabel III.9 Neraca Massa Kolom Destilasi (D-520) Aliran Masuk Aliran Keluar Komponen Massa (kg) Komponen Massa (kg) Aliran <22> Aliran <25> CH4 0,20 CH4 0,000 CO 1,26 CO 0,00 CO2 1,91 CO2 0,00 H2 0,06 H2 0,00 H2O 221,20 H2O 4,16 O2 0,35 O2 0,00 CH3OCH3 1377,50 CH3OCH3 0,11 CH3OH 148,40 CH3OH 0,51 Total 1751 Total 5 Aliran <32> CH4 0,201 CO 1,260 CO2 1,915 H2 0,058 H2O 217,037 O2 0,355 CH3OCH3 1377,386 CH3OH 147,885 Total 1746 Total masuk 1751 Total keluar 1751 Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Botol plastik (PET) dengan menggunakan proses direct Synthesis dengan katalis Al 2O 3 Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

59 BAB IV NERACA ENERGI Perhitungan neraca energi dalam desain pabrik DME dari Limbah PET ini menggunakan Excell. Dalam perhitungan ini berlaku teori hukum Kekekalan Energi dengan asumsi aliran steady state dengan persamaan sebagai berikut : Aliran energi masuk dalam sistem W Aliran energi keluar dari sistem Q Akumulasi energi dalam sistem H 1 SISTEM H 2 Persamaan Neraca Energi: E Q W n H E k E p Dimana: E Akumulasi E k Perubahan energi kinetik E p Perubahan energi potensial Q Panas yang masuk sistem W Kerja yang masuk sistem H H keluar - H masuk IV-1

60 IV-2 BAB IV Neraca Energi Dari persamaan tesebut: Karena tidak ada perbedaan kecepatan maka E k 0 Karena tidak ada perbedaan ketinggian maka E p 0 Karena sistem berada dalam kondidi steady state maka E 0 Dari perhitungan pada Appendiks B, dapat dibuat tabel neraca energi pada masing-masing alat sebagai berikut: 1. Neraca Energi Vaporizer (V-118) Steam Kondensat Q Q loss Stream 6 Stream 7 Kondisi Operasi a. Suhu referensi : 298 K b. Tekanan referensi : 1 bar c. R : 8,314 kj/kmol K d. Aliran 6 - Suhu : 50,35 K - Tekanan : 34 bar e. Aliran 7 - Suhu : 90,04 K - Tekanan : 34 bar Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis

61 IV-3 BAB IV Neraca Energi Tabel IV.1 Neraca Energi Vaporizer (V-118) NERACA ENERGI VAPORIZER (V-118) MASU K kj KELUA R kj H ,79 H ,87 Qsteam ,98 Qloss ,898 TOTAL ,8 TOTAL ,8 2. Neraca Energi Heat Exchanger (E-211) Stream 10 Stream 11 Q Q loss Stream 7 Stream 8 Tabel IV.2 Neraca Energi Heat Exchanger (E-211) NERACA HEAT EXCHANGER E-211 MASUK kj KELUAR kj H ,54 H ,75 H ,63 H ,63 Qsupply ,58 Qloss ,36 Total ,7 Total ,7 Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis

62 IV-4 BAB IV Neraca Energi 3. Neraca Energi Gasifier (R-110) Steam Kondensat Q Q loss Stream 3 Stream 10 Stream 9 Stream 8 Tabel IV.3 Neraca Energi Gasifier (R-210) NERACA ENERGI GASIFIER (R-210) MASUK kj KELUAR kj H3 377,22 H ,18 H ,75 H ,63 H R ,6 Qloss ,72 Qsteam ,2 TOTAL ,53 TOTAL ,53 Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis

63 IV-5 BAB IV Neraca Energi 4. Neraca Energi Heat Exchanger (E-212) CW CWR Q Stream 11 Stream 12 Tabel IV.4 Neraca Energi Heat Exchanger (E-212) NERACA ENERGI HEAT EXCHANGER (E-212) MASUK kj KELUAR kj H ,87 H ,7 QCW ,2 TOTAL ,87 TOTAL ,87 Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis

64 IV-6 BAB IV Neraca Energi 5. Neraca Energi Water Gas Shift (R-210) CW CWR Q Stream 14 Stream 16 Stream 13 Tabel IV.5 Neraca Energi Water Gas Shift (R-210) NERACA ENERGI WGS (R-210) KELUA MASUK kj R kj H ,20 H ,88 H ,20 QCW ,34 HR ,82 TOTAL ,23 TOTAL ,23 Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis

65 IV-7 BAB IV Neraca Energi 6. Neraca Energi Heat Exchanger (E-311) CW CWR Q Stream 17 Stream 18 Tabel IV.7 Neraca Energi Heat Exchanger (E-311) NERACA ENERGI HEAT EXCHANGER (E-311) MASUK kj KELUAR kj H ,49 H ,96 Qcw ,53 TOTAL ,49 TOTAL ,49 7. Neraca Energi separator I (H-310) Stream 18 Stream 20 Stream 19 Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis

66 IV-8 BAB IV Neraca Energi Tabel IV.8Neraca Energi separator I (H-310) NERACA SEPARATOR (H-310) MASUK kj KELUAR kj H ,96 H ,45 H ,49 TOTAL ,96 TOTAL ,96 8. Neraca Energi Kompressor (G-411) Stream 20 Stream 21 W Tabel IV.9 Neraca Energi Kompressor (G-411) NERACA ENERGI KOMPRESOR (G-411) MASUK kj KELUAR kj H ,49 H ,01 W ,47 TOTAL ,01 TOTAL ,01 Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis

67 IV-9 BAB IV Neraca Energi 9. Neraca Energi Heat Exchanger (E-412) Steam Kondensat Q Q loss Stream 21 Stream 22 Tabel IV.10 Neraca Energi Heat Exchanger (E-412) NERACA ENERGI HEAT EXCHANGER (E-412) MASUK kj KELUAR kj H ,01 H ,21 Q steam ,92 Q loss ,69 TOTAL ,90 TOTAL , Neraca Energi Reaktor Sintesa DME (R-410) Steam Kondensat Q Q loss Stream 22 Stream 23 Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis

68 IV-10 BAB IV Neraca Energi Tabel IV.11 Neraca Energi Reaktor Sintesa DME (R- 410) NERACA ENERGI REAKTOR SINTESA DME (R- 410) KELUA MASUK kj R kj H ,212 H ,833 HR -2,0951E+10 Qloss Qsteam TOTAL TOTAL Neraca Energi Heat Exchanger (E-512) CW CWR Q Stream 24 Stream 25 Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis

69 IV-11 BAB IV Neraca Energi Tabel IV.13 Neraca Energi Heat Exchanger (E-512) NERACA ENERGI HEAT EXCHANGER (E-512) MASUK kj KELUAR kj H ,52 H ,05 Qcw ,47 TOTAL ,52 TOTAL , Neraca Energi Separator II (H-510) Stream 25 Stream 26 Stream 27 Tabel IV.14 Neraca Energi Separator II (H-510) NERACA SEPARATOR (H-510) MASUK kj KELUAR kj H ,05 H ,42 H ,37 TOTAL ,05 TOTAL ,05 Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis

70 IV-12 BAB IV Neraca Energi 13. Neraca Energi Kolom Distilasi (D-520) V Qc 29 DV F 28 Lo D B Q R Tabel IV.16 Neraca Energi Kolom Distilasi (D-520) NERACA KOLOM DISTILASI (D-520) MASUK kj KELUAR kj H ,52 H ,24 QR ,60 H ,32 H ,67 QC 48940,83 TOTAL ,09 TOTAL ,09 Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis

71 IV-13 BAB IV Neraca Energi 14. Neraca Energi Kompressor (G-527) Stream 32 W Stream 33 Tabel IV.17 Neraca Energi Kompressor (G-527) NERACA ENERGI KOMPRESOR (G-527) MASUK kj KELUAR kj H ,67 H ,81 W ,48 TOTAL ,81 TOTAL , Neraca Energi Kompressor (G-528) Stream 34 W Stream 35 Tabel IV.16 Neraca Energi Kompressor (G-528) NERACA ENERGI KOMPRESOR (G-528) MASUK kj KELUAR kj H ,193 H ,909 W ,7 TOTAL ,909 TOTAL ,909 Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis

72 IV-14 BAB IV Neraca Energi 16. Neraca Energi Heat Exchanger (E-529) CW CWR Q Stream 28 Stream 29 Tabel IV.20 Neraca Energi Heat Exchanger (E-529) NERACA HEAT EXCHANGER (D-529) MASUK kj KELUAR kj H ,909 H ,968 Q ,877 TOTAL ,909 TOTAL ,909 Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis

73 BAB V SPESIFIKASI ALAT Spesifikasi peralatan yang digunakan dalam Perancangan Pabrik DME dari Limbah Polyethylene Terephtalate adalah sebagai berikut : 1. Reaktor Sintesa DME (R-410) Tabel V.1 Spesifikasi Reaktor Sintesa DME (R-410) Spesifikasi Keterangan No.Kode R-410 Mengkonversi CO dan H 2 menjadi Fungsi DME Tipe Fixed Bed Reactor Kapasitas 17,69 m 3 Bahan Konstruksi Low alloy steels SA-182 Grade F1 Tipe Sambungan Double welded but joint Jenis tutup atas Elliptical Dished Head Jenis tutup bawah Elliptical Dished Head ID shell 51,03 in OD shell 60 in Tinggi shell 14,35 ft Tebal shell 2,75 in Tebal tutup atas 2,75 in Tebal tutup bawah 2,75 in Jumlah 1 buah Jumlah putaran coil 14 putaran V-1

74 V-2 BAB V Spesifikasi Alat 2. Centrifugal Compressor (G-411) Tabel V.2 Spesifikasi Centrifugal Compressor (G-411) Spesifikasi Keterangan No.Kode G-411 Menaikkan tekanan 33,4 menjadi 49,2 Fungsi bar Tipe Centrifugal Compressor Kapasitas 0,63 m3/s Material case Cast iron Material rotor Carbon steel Suction pressure 33,4 bar Discharge pressure 49,2 bar Effisiensi 69% Power kompressor 1750 hp Jumlah 1 buah Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

75 V-3 BAB V Spesifikasi Alat 3. Heat Exchanger (E-412) Tabel V.3 Spesifikasi Heat Exchanger (E-412) Spesifikasi Keterangan No.Kode E-412 Memanaskan syngas yg akan diumpankan Fungsi ke reaktor sintesa DME Ketentuan Bahan Suhu masuk Suhu keluar Ketentuan Shell Tube Shell and Tube 1-2 Exchanger Carbon Steel Syngas 215,67 O C Steam 270 O C Syngas 240 O C Steam 270 O C Rd 0,001 jft 2o F/btu P syngas < 2 psi P steam < 2 psi ID 39 Baffle 24,375 Passes 1 P 1,902 psia OD 0,75 in ID 0,62 in BWG 16 Pitch 1 in square Panjang 10 ft Jumlah 1024 Passes 6 P 1,956 psi Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

76 V-4 BAB V Spesifikasi Alat Rd 0,00148 jft 2o F/btu Luas area 1924 ft 2 Jumlah 1 buah Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

77 BAB VI UTILITAS Dalam suatu industri, unit utilitas merupakan sarana penunjang dari suatu proses utama yang ada dalam proses produksi. Oleh karena itu unit utilitas memegang peranan yang penting dalam pelaksanaan operasi dan proses. Sarana utilitas dalam pabrik DME ini antara lain : 1. Air Air pabrik DME dari limbah PET dengan proses sintesa langsung ini digunakan sebagai air pendingin, air sanitasi, dan air proses. 2. Steam Steam dalam pabrik digunakan sebagai pemanas. 3. Listrik Listrik berfungsi sebagai tenaga penggerak dari berbagai peralatan proses serta untuk penerangan. 4. Bahan bakar Bahan bakar digunakan untuk bahan bakar boiler, pembangkit tenaga listrik dan untuk pembakaran lainnya. VI.1 AIR Jika dilihat dari unit pengolahan air industri kimia, sebagian besar bahan yang digunakan adalah air. Kebutuhan air pabrik direncanakan diambil dari air sungai karena air merupakan pelarut yang baik dan secara praktis semua zat dapat terlarut didalamnya. Oleh sebab itu diperlukan pengolahan terlebih dahulu sebelum digunakan dengan cara penyaringan untuk menghilangkan kotoran-kotoran yang bersifat makro maupun yang bersifat mikro sebelum masuk bak penampung. VI-1

78 VI-2 BAB VI Utilitas Air dalam bak penampung kemudian dilakukan pengolahan lebih lanjut yang disesuaikan dengan keperluan. Untuk menghemat pemakaian air diperlukan sirkulasi. Adapun kegunaan air dalam pabrik ini adalah : 1. Untuk air sanitasi Air sanitasi digunakan untuk keperluan minum, masak, cuci, mandi, dan sebagainya. Pada umumnya air sanitasi harus memenuhi syarat kualitas yang ditentukan sebagai berikut : Syarat fisik : Suhu di bawah suhu udara Warna jernih Tidak berasa Kelarutan 1 mg SiO 3 /lt Syarat kimia : ph 6,5 8,5 Tidak mengandung zat terlarut berupa zat organik dan zat anorganik Tidak mengandung zat-zat beracun Tidak mengandung logam berat, seperti Pb, Ag, Cr, Hg Syarat Biologi : Tidak mengandung kuman dan bakteri, terutama bakteri patogen Bakteri Echerichia Coli kurang dari 1/100 ml. 2. Untuk air pendingin Sebagian besar air digunakan sebagai air pendingin karena dipengaruhi oleh faktor- faktor sebagai berikut : Air merupakan materi yang mudah didapat dalam jumlah besar Mudah diatur dan dijernihkan Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

79 VI-3 BAB VI Utilitas Dapat menyerap jumlah panas yang besar per satuan volume Tidak mudah menyusut dengan adanya perubahan temperatur dingin Tidak terdekomposisi Syarat air pendingin tidak boleh mengandung : Hardness Memberikan kecenderungan membentuk kerak pada alat-alat proses. Besi Menyebabkan korosi pada alat. Silika Menyebabkan pembentukan kerak. Minyak Menyebabkan terganggunya film corossion pada inhibitor, menurunkan heat transfer dan memicu pertumbuhan mikroorganisme. Mengingat kebutuhan air pendingin cukup besar, maka perlu digunakan sistem sirkulasi untuk menghemat air yang diambil dari sungai dengan memakai cooling water. 3. Untuk air proses Air proses adalah air yang dipakai sebagai bahan baku dan bahan pembantu proses. Beberapa hal yang harus diperhatikan untuk air proses adalah : o o o o Alkalinitas Kekeruhan Warna Air yang digunakan tidak mengandung Fe dan Mn 4. Untuk air umpan boiler Air umpan boiler adalah air yang akan menjadi fase uap di dalam boiler, dimana telah mengalami perlakuan khusus antara lain penjernihan dan pelunakan, walaupun air terlihat Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

80 VI-4 BAB VI Utilitas bening atau jernih, namun pada umumnya masih mengandung larutan garam dan asam yang dapat merusak peralatan boiler. Air umpan boiler harus memenui persyaratan sebagai berikut : o ph 8,5 9,5 o Hardness 1 ppm sebagai CaCO 3 o O 2 terlarut 0,02 ppm o CO 2 terlarut 25 ppm o Fe 3+ 0,05 ppm o Ca 2+ 0,01 ppm o SiO 2 0,1 ppm o Cl 2 4,2 ppm Setelah dari unit pengolahan, air ini digunakan sebagai air umpan boiler, yang terlebih dahulu dilakukan pelunakan air. Tujuannya adalah untuk menghilangkan ion Mg 2+ dan Ca 2+ yang dapat menyebabkan pembentukan kerak. Kerak akan menghalangi proses perpindahan panas sehingga menyebabkan over-heating yang memusat dan dapat menyebabkan pecahnya pipa. PROSES PENGOLAHAN AIR Beberapa tahapan pengolahan air, diantaranya : 1. Pengolahan secara fisika Pengolahan secara fisika dilakukan dengan cara mengendapkan kotoran yang terikut. Air dipompa dari sungai, yang sebelumnya disaring untuk mengurangi kotoran seperti sampah, dan lain-lain. Setelah itu dimasukkan dalam bak skimming, sehingga kotoran-kotoran seperti pasir akan mengendap, sedangkan air secara overflow dari skimming dialirkan ke bak koagulator dan flokulator. Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

81 VI-5 BAB VI Utilitas 2. Pengolahan secara kimia Dilakukan untuk memisahkan kontaminan yang terlarut dengan cara penambahan koagulan dan flokulan. Pada bak koagulator dan flokulator dilengkapi dengan pengadukan cepat ( rpm) dan pengadukan lambat (4-8 rpm). Dalam bak koagulator ditambahkan bahan kimia yaitu Al 2 (SO 4 ) 3.8H 2 O / tawas dan dalam bak flokulator ditambahkan Ca(OH) 2 ) dengan dosis yang disesuaikan dengan kekeruhan air sungai. Setelah bahan-bahan tersebut ditambahkan dalam bak koagulator kemudian dilakukan pengadukan cepat agar air dapat bercampur dengan koagulan hingga merata. Kemudian dilanjutkan dengan pengadukan lambat untuk memperbesar flok-flok sehingga menjadi lebih berat dan lebih cepat mengendap ke bagian bawah. Dari bak flokulator secara overflow air dialirkan ke bak sedimentasi. Setelah dilakukan pengendapan pada bak sedimentasi kemudian air secara overflow masuk pada bak penampungan. Air jernih yang dihasilkan pada bak penampungan secara overflow dialirkan ke dalam sand filter untuk menangkap partkel-partikel kecil yang melayang dalam air yang tidak terendapkan dengan sistem gravitasi. Pemilihan sistem gravitasi ini mempunyai beberapa keuntungan jika dibandingkan dengan sistem pressure. Pada sistem gravitasi, air yang disaring dilewatkan melalui bagian atas tangki sehingga tidak membutuhkan tekanan untuk menyaring dan tidak menyebabkan gesekan keras antara pasir, air dan dinding tangki yang dapat menimbulkan pecahnya tangki akibat tekanan. Partikel tersebut akan tertahan oleh butiran pasir dan kerikil, air yang lolos merupakan air yang jernih dan bersih yang kemudian ditampung dalam bak penampung air bersih. Dari bak penampung air bersih kemudian dipompa ke bak distribusi untuk mendistribusikan ke masing-masing unit. Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

82 VI-6 BAB VI Utilitas Untuk mendapatkan air sanitasi dari bak air bersih kemudian ditambahkan desinfektan (kaporit/ca(ocl) 2 ) untuk membunuh kuman-kuman dan bakteri yang merugikan selanjutnya dipompa dan ditampung dalam bak air sanitasi. Air sanitasi dipompa dan dapat digunakan untuk keperluan laboratorium, kantor, masak, mandi, mencuci, taman dan sebagainya. Untuk air pendingin, air dari bak air bersih dipompa menuju bak air pendingin dan dapat digunakan untuk proses pendinginan dengan mendistribusikannya melalui pompa. Pada atmospheric cooling tower berfungsi untuk mendinginkan air pendingin yang telah digunakan dan akan disirkulasi. PELUNAKAN AIR UNTUK MENGURANGI KESADAHAN Air umpan boiler sebelum digunakan memerlukan pengolahan terlebih dahulu, pelunakan air umpan boiler dilakukan dengan pertukaran ion dalam kation. Mula-mula air bersih dari bak penampungan air bersih dipompa kemudian dilewatkan pada kation exchanger untuk penyaringan ion-ion (+) dimana ion-ion yang dapat menyebabkan terjadinya kerak pada sistem perpipaan terutama pada peralatan pabrik dengan menggunakan bed Na. Reaksi pada Kation Exchanger : R (-SO 3 Na) 2 + Ca(HCO 3 ) 2 R (-SO 3 ) 2 Ca + 2NaHCO 3..(11) R (-SO 3 Na) 2 + MgSO 4 R (-SO 3 ) 2 Mg + 2Na 2 SO 4 (12) Kemudian didistribusikan ke bak air proses, bak air umpan boiler air bebas dari ion-ion kesadahan yang mengganggu. Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

83 VI-7 BAB VI Utilitas VI.2 STEAM Steam mempunyai peranan yang sangat penting dalam menunjang proses produksi. Steam digunakan sebagai media pemanas. Steam yang digunakan dalam pabrik ini adalah steam jenuh (saturated steam). VI.3 LISTRIK Listrik berfungsi sebagai tenaga penggerak dari berbagai peralatan proses maupun untuk penerangan. Kebutuhan listrik di pabrik DME ini diperoleh dari dua sumber, yaitu: a. Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD), digunakan untuk cadangan jika listrik padam atau apabila daya dari PLN tidak mencukupi. Daya yang dihasilkan dari PLTD ini sebesar 250 kva, 50 Hz. b. Perusahaan Listrik Negara (PLN), merupakan sumber listrik utama dari pabrik DME ini. Daya yang diperoleh dari PLN sebesar 2,8 kva dimana pemakaiannya diturunkan 380 Volt dengan menggunakan trafo step down. VI.4 BAHAN BAKAR Kebutuhan bahan bakar pada pabrik DME ini ada 2, yaitu minyak IDO (Industrial Diesel Oil) dan solar. Jika minyak IDO tidak mencukupi untuk bahan bakar diesel dan boiler maka digunakan bahan bakar solar. Minyak IDO dipompakan ke boiler dengan menggunakan gear pump, dimana kebutuhan untuk minyak IDO sebesar liter/hari yang diperoleh dari Pertamina. Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

84 VI-8 BAB VI Utilitas VI.5 PERHITUNGAN KEBUTUHAN AIR * Air Sanitasi Menurut Metcalf et.al (1991) kebutuhan air domestik untuk tiap orang adalah liter per hari. Untuk keperluan sanitasi dibutuhkan 0,1 m3/hari untuk tiap karyawan. (Diambil 100 liter per hari) Untuk 300 orang karyawan 30 m3/hari 1,25 m3/jam 1250 lt/jam lt/hari Asumsi kebutuhan air sanitasi pada laboratorium dan taman pabrik sekitar 50% dari kebutuhan air sanitasi karyawan. Maka 0,5 X lt/jam lt/hari Maka kebutuhan air sanitasi sebesar : lt/jam lt/hari 45 m3/hari Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

85 VI-9 BAB VI Utilitas * Air Pendingin Kebutuhan air pendingin pada pabrik DME ini adalah : No Nama alat massa satuan 1 Heat Exchanger WGS ,15 kg/hari Heat Exchanger Separator 2 I ,62 kg/hari 3 4 Heat Exchanger Separator II Heat Exchanger Compressor CO ,61 kg/hari ,2 kg/hari Total ,58 kg/hari Densitas air pada suhu 30 C 995,68 kg/m3 Kebutuhan air pendingin ,58 kg/hari 995,68 kg/m ,44 m3/hari Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

86 VI-10 BAB VI Utilitas * Air Proses Kebutuhan air proses dalam pabrik DME meliputi : No Nama alat Massa satuan 1 Reaktor WGS kg/hari Total kg/hari Sehingga kebutuhan air proses pada pabrik DME adalah : kg/hari 995,68 kg/m3 190,14 m3/hari * Air umpan boiler Kebutuhan steam pada pabrik DME ini meliputi : No Nama alat massa satuan 1 Vaporizer ,6 kg/hari 2 DME Reactor ,16 kg/hari Total ,76 kg/hari Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

87 VI-11 BAB VI Utilitas Air umpan boiler yang dibutuhkan steam yang dibutuhkan Sehingga kebutuhan air boiler ,76 kg/hari 995,68 kg/m ,3 m3/hari Total (tanpa resirkulasi) air sanitasi + air pendingin + air umpan boiler , , ,8 m3/hari Penghematan dapat dilakukan dengan cara resirkulasi. Air yang dapat diresirkulasi adalah 80% dari pendingin kembali ke cooling tower dan 70% kondensat kembali ke umpan boiler. Air pendingin 80% x , ,35 m3/hari Kondensat 70% x , ,01 m3/hari Total air yang diresirkulasi ,36 m3/hari Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

88 VI-12 BAB VI Utilitas Air yang dibutuhkan dari sungai : Air sanitasi 45,00 m3/hari Air pendingin ,09 m3/hari Air proses 190,14 m3/hari Air umpan boiler ,29 m3/hari Total ,52 m3/hari Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

89 BAB VII KESEHATAN DAN KESELAMATAN KERJA VII.1 Usaha-usaha Keselamatan Kerja Keselamatan Kerja merupakan faktor yang sangat diperhatikan dalam dunia industri terutama bagi industri yang berstandar internasional. Kondisi kerja dapat dikontrol untuk mengurangi bahkan menghilangkan peluang terjadinya kecelakaan di tempat kerja. Keselamatan dan kesehatan kerja harus mendapatkan perhatian yang lebih dalam suatu pabrik. Hal tersebut menyangkut kesehatan dan keselamatan kerja para karyawan dan keselamatan peralatan. Sebab suatu operasi dari pabrik dapat berjalan lancar apabila karyawan-karyawan yang mengendalikan peralatan terjamin keselamatan dan kesehatannya dalam melaksanakan tugasnya. Kurangnya perhatian tentang keselamatan kerja dapat menyebabkan terjadinya kecelakaaan kerja yang dapat menghambat aktivitas produksi. Kesehatan dan keselamatan kerja harus dapat membantu meningkatkan produksi dan produktifitas kerja karena : 1. Dengan tingkat keselamatan kerja yang tinggi, factor manusianya dapat diserasikan dengan tingkat efisiensi yang tinggi pula. 2. Praktek keselamatan kerja tidak dapat dipisahkan dengan ketrampilan, keduanya berjalan sejajar dan merupakan unsur yang sangat penting dengan kelangsungan produksi. 3. Keselamatan kerja dapat dilaksanakan berkat partisipasi pengusaha dan karyawan yang membawa iklim ketenangan dan keamanan sehingga diantara mereka terbina hubungan yang dapat menunjang kelancaran produksi. VII-1

90 VII-2 BAB VII K3 Sedangkan tujuan dari keselamatan kerja itu sendiri adalah : 1. Mengontrol semua resiko dan potensi kecelakaan yang menghasilkan kecelakaan dan kerusakan. 2. Mencegah kecelakaan 3. Menghindari kerugian harta benda dan nyawa. 4. Menghindari kerugian bagi perusahaan (cost) Bahaya yang mungkin timbul dalam statu perusahaan yaitu : Bahaya kebakaran Penyebab terjadinya kebakaran antara lain adalah : - Karena merokok. - Zat cair yang mudah meledak. - Mesin-mesin yang tidak terawat dan menjadi panas. - Zat gas yang reaktif dan mudah terbakar. - Adanya aliran pendek pada arus listrik. Upaya-upaya pencegahan yang dapat dilakukan yaitu : - Menjauhkan bahan-bahan yang mudah terbakar dari sumber api. - Adanya tanda larangan merokok pada sekitar tempat kerja. - Mengisolasi daerah yang bertegangan listrik tinggi. - Pemasangan kawat listrik yang sedemikian hingga hubungan pendek pada arus listrik tidak terjadi. - Perawatan yang baik dan berkala pada instalasi-instalasi pabrik dan kabel. - Penempatan alat-alat pemadam kebakaran pada tempat yang mudah dijangkau dan disekitar pabrik. Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

91 VII-3 BAB VII K3 - Adanya tanda bahaya pada tiap tiap zat kimia yang digunakan didalam pabrik. Bahaya ledakan Ledakan pada alat-alat industri disebabkan karena salah dalam desain peralatan pabrik, panambahan bahan kimia terlalu banyak sehingga konsentrasi tidak sesuai (over). Oleh karena itu dalam merancang suatu alat industri harus teliti terutama pada alat yang beroperasi pada tekanan tinggi misalnya pada reaktor. Dan adanya lay out serta safety device yang baik untuk memastikan tata letak alat serta kontroler yang tepat. Pengendalian yang dapat dilakukan yaitu : - Pengendalian secara teknik. - Pengendalian secara administratif. VII.2 Yang Harus Diperhatikan Dalam Keselamatan Dan Kesehatan Kerja Hal-hal yang harus diperhatikan dalam keselamatan dan kesehatan kerja pada pabrik sirup glukosa ini adalah sebagai berikut : 1. Bahaya dalam proses pabrik Eksplosifitas desain peralatan untuk hal ini harus didasarkan pada karakteristik bahan-bahan yang diolah seperti pada pemakaian HCl pada reaksi yang ada, gas hydrogen bertekanan yang mudah terbakar. Mechanical, bahaya yang ditambahkan pada alat-alat yang bergerak dan penempatan dari alat-alat bangunannya. 2. Plant layout Dalam penyusunan layout tata letak masalah keselamatan kerja harus diperhatikan, pembagian plant Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

92 VII-4 BAB VII K3 serta penempatan tata letak yang benar dalam setiap unit tidak hanya membantu efisiensi kerja dan pemeliharaannya tetapi juga diperhatikan safety penyebab penyebaran api dan adanya ledakan. 3. Utilitas Pembangkit dan pembagian utilitas dalam suatu pabrik mempunyai fungsi yang sangat penting. Fasilitas ini harus diletakkan agak jauh tetapi praktis dalam suatu unit operasi. Terutama sekali pada daerah-daerah yang menghasilkan gas atau bahan yang mudah meledak. 4. Bangunan Faktor keselamatan kerja, disini penting sekali terutama antara bangunan dan peralatan operasi dari suatu proses harus diatur dan mempunyai jarak yang cukup sehingga kemungkinan bahaya yang timbul bisa dicegah misalnya kebakaran,. 5. Mechanical Design dan Safety Untuk konstruksi yang aman semua mechanical design harus sesuai dengan metode yang berlaku serta memperhatikan faktor keselamatan dam kesehatan kerja. 6. Pelistrikan Dipasang alat operasi jarak jauh (remote shut down) dari alat-alat operasi starter yang dipasang ditempat. Perawatan yang baik terhadap peralatan atau kabelkabel. Diberikan peringatan pada daerah-daerah sumber tegangan listrik. Menutup daerah yang bertegangan listrik tinggi. 7. Anti pemadam api Alat pemadaman api atau kebakaran pada suatu pabrik merupakan suatu alat yang sangat perlu dan harus disediakan pada setiap unit pabrik. Karena pentingnya air sebagai pemadam, maka distribusi air sangatlah penting. Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

93 VII-5 BAB VII K3 Cara lain untuk memadamkan api dengan cepat adalah dengan menggunakan foam atau gas inert seperti CO2. 8. Sistem Alarm Pabrik Semua sistem alarm harus dipasang pada pabrik, serta alat pengaman untuk karyawan supaya semua personel karyawan mengetahui dan segera bersiap dan menindak lanjuti kalau ada kebakaran atau bahaya lainnya. VII.3 Alat Alat Pelindung Diri Untuk melindungi para karyawan dari bahaya kecelakaan kerja pihak perusahaan semestinya juga menyediakan alat alat pelindung diri yang cukup. Untuk pabrik Sorbitol ini dibutuhkan alat alat pelindung diri, diantaranya : a. Alat Pelindung Kepala Yaitu : Safety helmet yang berfungsi untuk melindungi kepala dari benturan benda benda keras. Diberikan kepada semua karyawan yang berada pada area unit produksi (saat terjun ke lapangan). b. Alat Pelindung Mata Yaitu : Welding mask atau welding glasses, berfungsi untuk melindungi mata dari radiasi sinar yang terdapat pada pengelasan berfungsi untuk pencegahan awal jika ada partikel partikel berbahaya akibat dari proses. c. Alat Pelindung Telinga Yaitu : Ear plug (dapat menahan suara sampai 39dB) dan ear muff (sampai 41 Db) Diberikan kepada karyawan operator peralatan (mesin) terutama yang berkecepatan putar tinggi. d. Alat Perlindungan Pernafasan Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

94 VII-6 BAB VII K3 Yaitu : Cartridge respirator (berupa full face mask dan half mask), berfungsi untuk melindungi pernafasan dari udara yang terkontaminasi dengan kadar toksisitas rendah sampai sedang Digunakan oleh karyawan yang menangani tangki penyimpan HCl. e. Alat Pelindung Tangan Yaitu : Sarung tangan karet (untuk melindungi tangan dari bahaya listrik, larutan asam atau basa yang bersifat korosif) serta sarung tangan kulit / PVC / berlapis chrom (untuk melindungi dari benda benda tajam / kasar dan benda benda panas) Diberikan kepada karyawan operating unit, power station, serta karyawan yang menangani maintenance. f. Alat pelindung Kaki Yaitu : Sepatu pengaman (safety shoes), berfungsi untuk melindungi kaki dari bahaya kejatuhan benda benda berat, terpercik aliran panas atau larutan asam ataupun basa yang bersifat korosif akibat dari kebocoran pompa atau pipa dan terlindung dari lumpur dari hasil samping Diberikan pada semua karyawan saat berada di area plan terutama yang menangani bagian, tangki penyimpan, limbah & hasil samping serta produksi. g. Tali atau Sabuk Pengaman Yaitu : berfungsi untuk mengamankan tubuh pekerja atau karyawan pada saat kontrol di tower tower atau tangki yang tinggi dan perlu penanganan yang khusus demi mempermudahkannya Diberikan pada karyawan bagian operator kontrol. Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethylene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

95 BAB VIII PENGENDALIAN PROSES DAN INSTRUMENTASI Alat Ukur dan Instrumentasi pada Pabrik secara Umum Alat ukur dan instrumentasi merupakan suatu bagian yang memegang peranan sangat penting. Dengan adanya sistem informasi tersebut maka bagian-bagian penting dari pabrik yang memerlukan pengawasan rutin dapat dikontrol dengan baik. Instrumentasi memiliki 3 fungsi utama yaitu sebagai alat pengukuran, alat analisa, dan alat kendali. Selain digunakan untuk mengetahui kondisi operasi, juga berfungsi untuk mengatur nilai-nilai variabel proses, baik secara manual maupun secara otomatis untuk memperingatkan operator akan kondisi yang kritis dan berbahaya. Instrumen harus ada dan harus berfungsi baik sesuai dengan kebutuhan dimana instrumen tersebut ditempatkan. Instrumen merupakan salah satu faktor yang sangat menentukan mutu dari suatu hasil produksi Tujuan dari pemasangan alat instrumentasi bagi perencanaan suatu pabrik adalah sebagai berikut : 1. Untuk menjaga suatu proses instrumentasi agar tetap aman, yaitu dengan cara : VIII-1

96 VIII-2 BAB VIII Pengendalian proses dan instrumentasi Mendeteksi adanya kondisi yang berbahaya sedini mungkin, dan membuat tanda-tanda bahaya secara interlock otomatis jika kondisi kritis muncul. Menjaga variabel-variabel proses berada pada batas kondisi yang aman. 2. Menjaga jalannya suatu proses produksi agar sesuai dengan yang dikehendaki. 3. Menekan biaya produksi serendah mungkin dengan tetap memperhatikan faktor-faktor yang lainnya utau effisiensi kerja. 4. Menjaga kualitas agar tetap berada dalam stamdart yang telah ditetapkan. 5. Memperoleh hasil kerja yang efisien. 6. Membantu dalam keselamatan kerja bagi pekerja dan karyawan pabrik. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pemeliharaan instrumentasi adalah : 1. Ketelitian yang dibutuhkan 2. Mudah pengoperasiannya 3. Mudah diganti jika rusak 4. Level instrumentasi 5. Range yang diperlukan dalam pengukuran 6. Biaya ekonomis Pada pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah PET ini, instrumentasi yang digunakan ada 2 macam yaitu secara otomatis dan manual, tergantung dari sistem peralatan dan faktor pertimbangan teknik serta ekonominya. Pengaturan secara manual, biasanya dilakukan dengan menggunakan peralatan yang hanya diberi instrument penunjuk atau pencatat saja. Sedangkan pada instrument pentunjuk otomatis diperlukan beberapa bagian instrumentasi. Adapun langkah Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethilene Terephtalate dengan menggunakan proses direct synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

97 VIII-3 BAB VIII Pengendalian proses dan instrumentasi langkah untuk menyusun sistem control dan instrument pada suatu proses produksi, sebagai berikut : 1. Identifikasi terhadap plant operation dengan tujuan untuk mengetahui control atau instrument yang digunakan untuk plant tersebut. 2. Identifikasi key process, dimana yang membutuhkan variable control yang jelas terutama berkaitan dengan kualitas produk. 3. Identifikasi key process support, dalam hal ini berhubungan dengan safety operation dalam melindungi dari suatu permasalahan produksi. Cara pengontrolan yang sering digunakan sebagai berikut : a. Secara manual Alat ukur ini dikontrol oleh manusia, hanya berdasarkan pengamatan saja. Cara ini kurang baik karena ketelitian dari manusia yang terbatas b. Secara otomatis Alat pengontrol secara otomatis ini ada bermacam-macam cara pengontrolannya, antara lain : Sistem on-off control Sistem proportional Sistem proportional integral Sistem proportional integral derivative Jenis instrumen yang digunakan dapat digolongkan menjadi : 1. Indikator Merupakan alat yang menunjukkan suatu kondisi operasi pada waktu tertentu 2. Recording Merupakan alat pencatat kondisi operasi pada suatu peralatan 3. Controller Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethilene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

98 VIII-4 BAB VIII Pengendalian proses dan instrumentasi Merupakan alat yang menunjukkan kondisi operasi pada waktu tertentu sekaligus mampu mengendalikan sesuai dengan kondisi yang diinginkan. Beberapa bagian instrumen yang diperlukan pada alat pengontrol secara otomatis : 1. Elemen pengontrol Yaitu elemen yang menunjukkan perubahan harga dari variabel yang dirasa oleh elemen pengukur untuk mengatur sumber tenaga sesuai perubahan yang terjadi. 2. Elemen pengontrol akhir Yaitu elemen yang mengubah variabel yang diukur agar tetap berada dalam range yang diinginkan. 3. Primary elemen Yaitu elemen yang dapat merasakan perubahan dari harga variabel yang diukur. 4. Elemen pengukur Yaitu elemen yang menerima output dari primary elemen dan melakukan pengukuran, termasuk peralatan penunjuk (indicator). Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethilene Terephtalate dengan menggunakan proses direct synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

99 VIII-5 BAB VIII Pengendalian proses dan instrumentasi Alat Ukur dan Instrumentasi Pabrik Dimethyl Ether dari limbah Polyethylene Tabel VIII.1 Sistem control yang dipakai dalam plant operation pabrik Dimethyl Ether dari limbah PET NoNN Kode Nama alat Instrumentasi 1 3 Gasifier R-110 Reaktor Sintesa DME R-410 Flowrate Controller Ratio Controller Pressure Indicator Temperatur indicator Level Controller Level Transmiter Temperatur controller Temperatur Transmiter 4 Heat Exchanger E-211 E-212 E-311 E-412 E-512 E-524 E-529 Temperatur Controller Flowrate controller Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethilene Terephtalate dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

100 VIII-6 BAB VIII Pengendalian proses dan instrumentasi 5 Distilasi D-520 Temperatur Controller Flowrate Controller Flowrate indicator Pressure Controller Kegunaan sistem control yang digunakan dalam Pabrik Dimethyl Ether dari limbah PET: a. Level control. Berfungsi untuk mengendalikan tinggi cairan dalam suatu alat sehingga tidak melebihi dari batas maksimum yang diijinkan. Secara umum digunakan dalam suatu alat berupa kolom. Level control dihubungkan dengan control valve pada aliran keluaran produk. b. Pressure control. Berfungsi untuk mengendalikan tekanan operasi sesuai dengan kondisi diiginkan. Pressure control sangat dibutuhkan pada system yang menggunakan aliran steam atau uap. Pressure control dihubungkan dengan control valve pada aliran keluaran steam atau uap. c. Flow control. Untuk mengendalikan debit aliran dari suatu bahan yang masuk ke suatu proses atau alat. Secara umum digunakan dalam suatu alat berupa tangki penyimpan. d. Temperature control. Untuk mengendalikan dan mengetahui kondisi operasi berdasarkan temperature yang diinginkan. e. Ratio Control Untuk mengendalikan ratio atau perbandingan jumlah feed yang masuk ke dalam gasifier dengan jumlah oksigen yang diinjeksikan ke dalam gasifier. Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethilene Terephtalate dengan menggunakan proses direct synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

101 BAB IX PENGOLAHAN LIMBAH INDUSTRI KIMIA IX. 1. Sumber dan Karakteristik Limbah Pabrik Dimethyl ether ini menghasilkan limbah dari proses produksi, sehingga diperlukan pengolahan untuk mencapai ketentuan yang berlaku sebelum dibuang guna untuk mencegah pencemaran lingkungan. Ada dua macam limbah yang dihasilkan, yaitu: 1. Limbah padat Limbah padat ini berasal dari proses Gasifikasi, dimana menghasilkan slag yang berupa abu. 2. Limbah cair Limbah cair pada pabrik dimethyl ether ini berasal dari proses pemurnian (distilasi) dan saat proses water gas shift. Selain itu, limbah cair ini dapat berupa limbah non-polutan misalnya air kondensat yang berasal dari proses kondensasi. IX. 2. Pengolahan Limbah Proses pengolahan limbah yang dilakukan pada pabrik DME ini antara lain: 1. Limbah padat Slag abu hasil dari proses gasifikasi masih mempunyai kandungan karbon yang cukup tinggi sehingga dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan briket dan dapat disupply ke pabrik semen sebagai bahan pengganti fly ash. 2. Limbah cair Buangan air dari setiap industri biasanya disalurkan ke badan air penerima seperti sungai. Penanganan yang kurang IX-1

102 IX-2 BAB IX Pengolahan limbah industri kimia memadai dapat membawa masalah pencemaran pada badan air penerimanya. Limbah cair berupa air pada hot well yang dihasilkan dari proses kondensasi dari barometric condensor dapat ditangani dengan mengalirkannya ke Cooling Tower sehingga dapat digunakan lagi sebagai air pendingin. Sedangkan untuk limbah cair yang bersifat polutan dapat dilakukan treatment terlebih dahulu sebelum dibuang ke saluran sungai. Pengolahan yang dilakukan yaitu bertahap, meliputi pengolahan fisik, kimia,dan biologi. Sebelum limbah padat masuk ke unit pengolahan limbah cair, lebih dahulu masuk ke pengendapan awal untuk disaring antara padatan terlarut dan air jernih. Air yang tersaring kemudian mengalir melalui saluran menuju ke IPAL (Instalansi Pengolahan Air Limbah). Di sepanjang saluran air yang menuju ke IPAL pada beberapa tempat diberi sekat penahan yang berfungsi sebagai penghambat aliran sehingga partikel padat terendapkan. Yaitu dengan mengalirkan limbah ke dalam suatu bak penampung (primary). Proses yang terjadi dalam bak penampung adalah proses sedimentasi tanpa penambahan koagulan (tanpa terjadi reaksi). Dalam proses ini diharapkan terjadi pengendapan secara bertahap dan pemisahan secara fisika antara cairan dan padatan yang terkandung didalamnya. Endapan yang terbentuk diambil dan dapat dimanfaatkan sebagai pupuk organik (kompos) dan bahan biogas. Sedangkan limbah cairnya dialirkan menuju bak netralisasi. Netralisasi Limbah cair yang dihasilkan cenderung asam dengan ph ± 4,5 sehingga perlu dinetralkan terlebih dahulu dengan menggunakan larutan kapur (Ca(OH) 2 ) hingga mencapai ph ± 7 Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethilene (PET) dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

103 IX-3 BAB IX Pengolahan limbah industri kimia Aerasi Tahap berikutnya adalah penanganan secara biologi, yaitu dengan menggunakan activated sludge (Lumpur aktif). Tahapan proses secara biologi yaitu : o Dalam bak penampung ditambahkan nutrisi bagi mikroorganisme yang berupa urea. o Setelah itu limbah masuk ke dalam bak secondary. Proses yang terjadi hanya merupakan pemisahan sebagian Lumpur aktif yang terikut mengalir dan dikembalikan lagi ke bak biological sehingga Lumpur aktif dalam bak biological tidak habis. Bak pengolahan biologis dilengkapi dengan clarifier. o Setelah melewati bak secondary limbah kemudian dialirkan menuju ke bak pengendap akhir. Limbah hasil pengendapan akhir ditampung dalam bak penampung akhir dan selanjutnya dapat dibuang ke alam (sungai). Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari limbah Polyethilene (PET) dengan menggunakan proses direct Synthesis Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

104 BAB X KESIMPULAN Pabrik Dimethyl ether dari botol plastik bekas dengan menggunakan proses direct synthesis ini direncanakan beroperasi secara kontinyu selama 24 jam/hari. Dari hasil perhitungan diperoleh kesimpulan sebagai berikut : Kapasitas Produksi a ,45 kg/hari b ,68 ton/tahun Bahan baku Botol plastik bekas sebanyak ,39 kg/jam Utilitas Air sanitasi 45,00 m3/hari Air pendingin ,09 m3/hari Air proses 190,14 m3/hari Air umpan boiler ,29 m3/hari Total ,52 m3/hari X-1

105 X-2 Halaman ini sengaja dikosongkan

106 DAFTAR PUSTAKA Ahmad, B. (2011). Pengaruh pemanasan terhadap campuran membran Polietersulfon-Zeolit untuk pemisahan karbondioksida Bourg, H. d. (2006). Future Prospective Of DME. 23rd World Gas Conference. Amsterdam. Clausen, L. R. (2010). Technoeconomic analysis of a low CO2 emmision dimethyl ether (DME) plant based on gasification of torrefied biomass. Journal of thermal Energy System V Elmegaard, B. (2011). Thermodynamic analysis of small-scale dimethyl ether (DME) and methanol plants based on the efficient two-stage gasifier. journal of energy. Fan, C.-W. (2011). Analysis, synthesis, and design of a one-step dimethyl ether production via a thermodynamic approach. journal of applied technology. Ishiwada, A. (2011). DME Promotion Project in Japan. 7th Asian DME Conference. Kamijo, T. (1998). Lecture papers of the 8th Coal Utilization Technology Congress. Journal Technology of Process,V.13, Kim, I. H. (2010). Simulation of Commercial Dimethyl Ether Production Plant. 20th European Symposium on Computer Aided Process Engineering. M.Holmgren, K. (2012). System aspects of biomass gasification with methanol synthesis-process concepts and energy analysis. Journal of Environmental. Nilsson, S. (2011). Gasification of Biomass and Waste in a stage fluidized bed gasifier: Modeling and Comparison with one-stage units. Chemical and environmental engineering journal. Ogawa, T. (2003). Direct Dimethyl Ether Synthesis. Journal of Natural Gas Chemistry, V.34, 1-5. ix

107 Ohno, Y. (2000). Preprint for the lectures of 30th Petroleum and Petrochemical Discussion Meeting. Tokyo. Ohno, Y. (2002). Japan DME Forum Workshop. Tokyo. P.Mondal. (2009). Syngas production through gasification and cleanup for downstream applications. Journal of Chemical Engineering. Patel, N. (2011). Assessment of Plasma Assisted Gasification for Effective Polyethylene Terephthalate (PET) Plastic Waste Treatment. Journal of Chemical Engineering. x

108 APPENDIKS A PERHITUNGAN NERACA MASSA Basis: Waktu Operasi 1 tahun 330 hari 1 hari 24 jam Kapasitas Produksi Kapasitas 18939,39 kg botol (PET)/jam 18,94 ton/jam ton botol (PET)/tahun Basis 1 jam operasi Kapasitas Produksi 18939,4 kg botol (PET) 1) Perhitungan Neraca Massa di Rotary knife cutter (C-112) Fungsi : untuk memperkecil ukuran bahan baku (PET) dari menjadi cacahan dengan ukuran ±10 cm. Tipe alat : Rotary Knife Cutter Kondisi : T 35 C P 1atm <1> ROTARY KNIFE <2> CUTTER Styrofoam (C-112) Ukuran acak Styrofoam ± 10 cm <3> Recycle 10 % m<3> 10% m<1> Appendiks A-1

109 Appendiks A-2 NERACA MASSA Massa masuk Massa Keluar m<1> + m<3> m<2> + m<3> m<1> + 10% m<1> m<2> + 10% m<1> m<1> m<2> Keterangan : m<1> Massa Feed yang masuk rotary knife cutter m<2> Massa Feed yang keluar rotary knife cutter m<3> Recycle 10% dari massa feed yang masuk Tabel A.1 Neraca Massa Rotary knife cutter (C-112) Aliran Masuk Aliran Keluar Komponen Massa (kg) Komponen Massa (kg) Aliran <1> Aliran <2> Botol (PET) Total 18939, ,39 Botol (PET) Total 18939, ,39

110 Appendiks A-3 2) Perhitungan Neraca Massa di Rotary drum filter (H-114) Botol (PET) air Rotary Drum Filter (H-114) Botol (PET) air + bahan baku a. massa air yang digunakan 20% dari feed 3787,88 kg b. Asumsi 1% dari bahan terikut dalam air buangan Tabel A.2 Neraca Massa Rotary drum filter (H-114) Aliran masuk Aliran Keluar Komponen Massa (kg) Komponen Massa (kg) Botol (PET) 18939,39 Botol (PET) 18750,00 H 2 O 3787,88 H 2 O + PET 3977,27 Total 22727,27 Total 22727,27

111 Appendiks A-4 2) Perhitungan Neraca Massa di Gasifier (R-110) Syngas, CH4, CO2, dan tar <7> O2 <6> <2> PET C, H, O GASIFIER R-110 <8> Slag Kondisi Operasi Gasifier: T 950 O C O C K NERACA MASSA Massa masuk Massa Keluar m<2> + m<6> m<7> + m<8> Keterangan : m<8> Massa Slag yang dihasilkan m<6> Jumlah oksigen yang masuk m<7> Massa sintesa gas (Syngas) Cara menghitung Jumlah oksigen yang dibutuhkan (m<6>) kebutuhan oksigen feed x 96 kg oksigen 9367,19 kg (Patel, 2012) 192,16 kg PET

112 Appendiks A-5 Gasifier terbagi menjadi 3 zona, yaitu: Gasifier terbagi menjadi 3 zona, yaitu: a) Zona Devolatilisasi Reaksi yang terjadi si zona ini adalah reaksi devolatilisasi dan dapat ditulis sebagai berikut: Botol (PET) + heat C (Char) + CH 4 + CO + CO 2 + H 2 + H 2 O+... (1) b) Zona Combustion Reaksi yang terjadi si zona ini adalah reaksi pembakaran (Combustion) dan dapat ditulis sebagai berikut: C + 0,5 O 2 CO...(2) C + O 2 CO 2...(3) H2 + 0,5O 2 H 2 O...(4) b) Zona Gasification Reaksi yang terjadi si zona ini adalah reaksi gasifikasi (Gasification) dan dapat ditulis sebagai berikut: C + CO 2 2CO...(5) C + H 2 O CO + H 2...(6) CO + H 2 O CO 2 + H 2...(7) C + 2H 2 CH 4...(8) Komposisi botol (PET) adalah : 100% Polyethylene terephtalate C1 0 H 8 O 4

113 Appendiks A-6 Tabel A.3 Data Komposisi massa polyethylene terephtalate Komponen % Massa Sebagai PET Carbon (C) 62,501 Hidrogen (H) 4,196 Oksigen (O) 33,303 Total 100,000 (Patel,2012) Berdasarkan jumlah PET yang keluar dari washer : Tabel A.3 Data Komposisi unsur PET Komponen Carbon (C) Hidrogen (H) Oksigen (O) Total massa (kg) 11718, , , Dari data tersebut dapat dilakukan perhitungan produk reaksi devolatilisasi dengan menggunakan Tabel A.4 Tabel A.4 Komposisi yang masuk Devolatilisasi Masuk Unsur % Massa Mol BM % Mol Massa (kg) (kmol) C 62,501 H 4,196 O 33,303 Total 100, ,9 786,8 6244, Asumsi: 1. H2/CO 1 2. C/CH4 10/1 3. C yang menjadi CO 60% ,58 786,75 390, ,60 0,4535 0,3653 0,1812 1

114 Appendiks A-7 4. H2 yang menjadi H2O 5% 5. C yang menjadi CO2 40% Reaksi Devolatilisasi PET C 1300 H 1040 O heat a'c (Char) + b'ch4 + c'co + d'co2 +e'h2 + f'h2o+ g'o2 Keterangan: a C (Char) e H2 a'-g' koefisien b CH4 f H20 c CO g' O 2 d CO2 Menghitung mol produk zona devolatilisasi 1. Carbon (C) 3. Oksigen (O) a + b + c + d 976,58 c + 2d + f 390,27 2. Hidrogen (H) 4b + 2e + 2f 786,75 Berdasarkan persamaan dan perhitungan di atas dapat dihitung mol produk reaksi devolatilisasi seperti yang ditabelkan sebagai berikut: Tabel A.6 Perhitungan Produk Reaksi Devolatilisasi Senyawa Keluar Mol (kmol) BM Massa (kg) Char/C a 465, ,45 CH4 CO CO2 H2 H2O b c d e f 46,50 279,02 186,01 279,02 13, , , ,65 558,04 251,12 Total 1269, ,95 Dari tabel A.5 di atas dapat diketahui Neraca Massa di zona devolatilisasi yang dapat ditabelkan sebagai berikut:

115 Appendiks A-8 Tabel A.6 Perhitungan Neraca Massa di Zona Devolatilisasi Senyawa BM Masuk Keluar kmol kg kmol kg PET 25000,0 0, ,0 Char/C , ,45 CH ,50 744,06 CO , ,63 CO , ,65 H ,02 558,04 H2O 18 13,95 251,12 Total b) Zona Combustion Reaksi-reaksi yang terjadi di zona combustion adalah sebagai berikut C O2 CO...(2) C + O2 CO2...(3) H O2 H2O...(4) Perhitungan konversi kesetimbangan dapat dilakukan dengan cara berikut: (Pers Smith Van Ness) T T 0 (Pers 4.7 Smith Van Ness) T To o C p dtat0 R B 2 (Pers Smith Van Ness) C 3 D 1 T T 1 T o o o o o o

116 o o o o G G0 H 0 H 0 1 RT RT RT T o (Pers 13.11b Smith Van Ness) ln K G RT o Cp R dt Cp R dt T Dari Reaksi 2,3, dan 4 maka dapat diketahui rumus untuk menghitung konstanta kesetimbangan untuk masing-masing reaksi sebagai berikut: K 2 K 3 K 4 y y 0. 5 C y CO O 2 y CO2 y y C O y H 2O y y 0. 5 H 2 2 O2 T To o (Pers 13.11b Smith Van Ness) T To o Appendiks A-9 Komposisi gas yang keluar dari zona combustion dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut: yi n io n o j j v i, j v j j j (Pers 13.7 Smith Van Ness)

117 Appendiks A-10 Kondisi Operasi T K T 1223 K R 8,314 kj/kmol. K τ 4,10 Dapat diperoleh data kapasitas panas dari Smith Van Ness, sebagai berikut: Tabel A.7 Data Kapasitas Panas Reaksi 2 Komposisi Konstanta C O2 CO A 1,771 3,639 3,376 B C D 0, , , ,2145-0, Tabel A.8 Data Kapasitas Panas Reaksi 3 Konstanta Komposisi C O2 CO2 Δ A 1,771 3,639 5,475 0,065 B 0, , , ,0002 C D Δ Tabel A.9 Data Kapasitas Panas Reaksi 4 Konstanta Komposisi H2 O2 A 3,249 3,639 B 0, , C 0 0 D H2O Δ 3,47-1,5985 0, ,

118 Appendiks A-11 Dapat diperoleh data Heat of Formation and Gibbsenergy of Formation dari Smith Van Ness, sebagai berikut: Tabel A.10 Data Heat of Formation and Gibbs-energy of Formation Reaksi 2 Parameter Komponen C O2 CO Δ ΔH0f ΔG0f Tabel A.11 Data Heat of Formation and Gibbs-energy of Formation Reaksi 3 Parameter Komponen C O2 CO2 Δ ΔH0f ΔG0f Tabel A.12 Data Heat of Formation and Gibbs-energy of Formation Reaksi 4 Parameter Komponen H2 O2 H2O Δ ΔH0f ΔG0f Dari data tersebut dapat dihitung Konstanta Kesetimbangan masingmasing Reaksi Tabel A.13 Perhitungan Konstanta Kesetimbangan Reaksi Reaksi (Cp/R) Dt (Cp/R) (dt/t) GO/RT 2-285, , , , , , , , ,

119 Appendiks A-12 Lanjutan Tabel A.13 Reaksi lnkp Kp 2 22, ,92E , ,11958E , ,8 K 2,32E+10 3,91855E Dari koefisien reaksi yang diketahui dapat dihitung Stoichimetric number (vj) yang dapat ditabelkan sebagai berikut: Tabel A.14 Stoichiometric number (vj) masing-masing reaksi i Reaksi j C Diketahui mol komponen masuk zona combustion sebagai berikut: Tabel A.15 Mol Masuk Zona Combustion Senyawa Masuk (kmol) Char/C 465,04 CH4 46,50 CO 279,02 CO2 186,01 H2 279,02 H2O 13,95 O2 292,73 Total 1562,28 Menghitung reaction Coordinate (ε) masing-masing reaksi Dari perhitungan menggunakan trial solution (Smith Van Ness) menggunakan solver dapat diperoleh: ε 2 54,04 ε 3 31,63 O2 CO CO2 H2-0, , ε 4 39,54 Maka dapat dihitung komposisi produk: H vj -0,5-1 -0,5

120 Appendiks A-13 Senyawa Char/C CO CO2 H2 H2O O2 mol masuk(n 0 ) Rumus Perhitungan Hasil Perhitungan 465,04 279,02 186,01 279,02 13,95 292,73 n n 0 - ε 2 -ε 3 n n 0 + ε 2 n n 0 + ε 3 n n 0 - ε 4 n n 0 + ε 4 n n 0-0,5 ε 2 -ε 3-0,5 379,37 333,06 217,64 239,48 53,49 214,31 Tabel A.16 Mol Keluar Zona Combustion Senyawa Keluar (kmol) Char/C 379,37 CH4 46,50 CO 333,06 CO2 217,64 H2 239,48 H2O 53,49 O2 214,31 Total 1483,86 Dari perhitungan di atas dapat diketahui Neraca Massa di zona combustion yang dapat ditabelkan sebagai berikut: Tabel A.19 Perhitungan Neraca Massa di Zona Combustion Masuk Keluar Senyawa BM kmol kg kmol kg Char/C , ,45 379,37 CH ,50 744,06 46,50 CO , ,63 333,06 CO , ,65 217,64 H ,02 558,04 239,48 H2O 18 13,95 251,12 53,49 O , ,20 214,31 Total ,41 744, , ,37 478,96 962, ,

121 Appendiks A-14 c) Zona Gasifikasi Reaksi-reaksi yang terjadi di zona gasifikasi adalah sebagai beri Boudouard Reaction C + CO 2 2CO...(5) Water Gas Reaction C + H 2 O CO + H 2...(6) Water Gas Shift Reaction CO + H 2 O CO 2 + H 2...(7) Metanasi C + 2H 2 CH 4...(8) Perhitungan konversi kesetimbangan dapat dilakukan dengan cara berikut: (Pers Smith Van Ness) (Pers. 1) T T 0 (Pers Smith Van Ness) (Pers 4.7 Smith Van Ness) o T C p dtat0 1 To T To C R R o p dt T 2 D 1 A ln BT o CTo To 2 B 2 C 3 D 1 T T 1 T (Pers Smith Van Ness) o o o o o o

122 o o o o G G0 H 0 H 0 1 RT RT RT T o (Pers 13.11b Smith Van Ness) ln K G RT o Cp R dt Cp R dt T Dari Reaksi 5,6,7, dan 8 maka dapat diketahui rumus untuk menghitung konstanta kesetimbangan untuk masing-masing reaksi sebagai berikut: K K K K T To Appendiks A-15 Komposisi gas yang keluar dari zona combustion dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut: n yi n CO yco 2 yco yh 2 yc yh O 2 yco yh 2 2 y y io o CO y j H O j v yco yh 2 2 y y CO 2 H O 2 i, j v j j j o T To (Pers 13.7 Smith Van Ness) (Pers. 10) o

123 Appendiks A-16 Kondisi Operasi T K T 1223 K R 8,314 kj/kmol. K τ 4,1 Dapat diperoleh data kapasitas panas dari Smith Van Ness, sebagai berikut: Tabel A.20 Data Kapasitas Panas Reaksi 6 Konstanta Komposisi C CO2 CO Δ A 1,771 5,457 3,376-0,476 B 0, , , ,0007 C D Tabel A.21 Data Kapasitas Panas Reaksi 7 Konstanta Komposisi C H2O CO H2 A B C D 1,771 0, ,47 0, ,376 0, ,249 0, Δ 1,384-0,

124 Appendiks A-17 Tabel A.22 Data Kapasitas Panas Reaksi 8 Konstanta Komposisi CO H2O CO2 A 3,376 3,47 5,457 B 0, , , C D H2 3,249 0, Δ 1,86-0, Tabel A.23 Data Kapasitas Panas Reaksi 9 Konstanta Komposisi C H2 CH4 Δ A 1,771 3,249 1,702-6,567 B 0, , , ,00747 C E+06 D Dapat diperoleh data Heat of Formation and Gibbsenergy of Formation dari Smith Van Ness, sebagai berikut: Tabel A.24 Data Heat of Formation and Gibbs-energy of Formation Reaksi 6 Parameter Komponen C CO2 CO Δ ΔH0f ΔG0f

125 Appendiks A-18 Tabel A.25 Data Heat of Formation and Gibbs-energy of Formation Reaksi 7 Parameter Komponen C H2O CO ΔH0f ΔG0f H2 0 0 Δ Tabel A.26 Data Heat of Formation and Gibbs-energy of Formation Reaksi 8 Parameter Komponen CO H2O CO2 ΔH0f ΔG0f H2 0 0 Δ Tabel A.27 Data Heat of Formation and Gibbs-energy of Formation Reaksi 9 Parameter Komponen C H2 CH4 ΔH0f ΔG0f Δ

126 Appendiks A-19 Dari data tersebut dapat dihitung Konstanta Kesetimbangan masingmasing Reaksi Tabel A.28 Perhitungan Konstanta Kesetimbangan Reaksi Reaksi (Cp/R) Dt (Cp/R) (dt/t) GO/RT 5-434, , , , , , , , , ,29655E+15-1,51912E+12-2,57926E+12 Lanjutan Tabel A.28 Reaksi lnkp Kp 5 4, , , , , , , , K 126,569 4,315 0, ,480 Dari koefisien reaksi yang diketahui dapat dihitung Stoichimetric number (vj) yang dapat ditabelkan sebagai berikut: Tabel A.29 Stoichiometric number (vj) masing-masing reaksi i j C CO2 CO Reaksi H2O H2 CH4 vj

127 Appendiks A-20 Diketahui mol komponen masuk zona gasifikasi sebagai beriku Tabel A.30 Mol Masuk Zona Gasifikasi Komponen Keluar (kmol) Char/C 379,37 CH4 46,50 CO 333,06 CO2 217,64 H2 239,48 H2O 53,49 O2 214,31 Total 1483,86 Menghitung reaction Coordinate (ε) masing-masing reaksi Dari perhitungan menggunakan trial solution (Smith Van Ness) menggunakan solver dapat diperoleh: ε 5 38,55 ε 6 ε 7 6,14 24,71 ε 8 2,34 Maka dapat dihitung komposisi produk: Senyawa Char/C CO CO2 mol masuk(n 0 ) 379,37 333,06 217,64 Rumus Perhitungan n n 0 - ε 5 -ε 6 - ε 7 n n 0 + 2ε 5 + ε 6 - ε 7 n n 0 - ε 5 + ε 7 Hasil 332,34 391,59 203,80 H2 H2O 239,48 53,49 n n 0 + ε 6 + ε 7-2ε 8 n n 0 - ε 6 - ε 7 265,65 22,64 CH4 46,50 n n 0 + ε 8 48,84

128 Appendiks A-21 Tabel A.31 Mol Keluar Zona Gasifikasi Komponen Keluar (kmol) Char/C 332,34 CH4 48,84 CO 391,59 CO2 203,80 H2 265,65 H2O 22,64 O2 214,31 Total 1479,18 Dari perhitungan di masing-masing zona dapat dihitung Neraca Massa Total di Gasifier sebagai berikut: Tabel A.32 Neraca Massa Gasifier (R-210) Aliran Masuk Aliran Keluar Komponen Massa (kg) Komponen Massa (kg) Aliran <2> Aliran <3> Botol PET 18750,000 CH4 CO 781, ,585 Total 18750,000 CO2 8967,415 Aliran <7> H2 531,305 O2 9367,200 H2O 407,540 H2O (steam) 4380,950 O2 Total 6857, ,104 Aliran <4> Total 32498,150 Total masuk 32498,150 Slag Total Total keluar 3988, , ,150

129 Appendiks A-22 3) Perhitungan Neraca Massa di WGS (R-310) <13> Mixer I H2O <12> WGS R-310 <9> Syngas Dari Gasifier NERACA MASSA Massa masuk Massa Keluar m<12> m<9> + m<13> Keterangan : m<9> 40 % massa syngas dari gasifier (asumsi) m<12> Massa H 2 O yang ditambahkan (30%. m<9> ) m<13> Massa Syngas yang keluar WGS Reaksi yang terjadi di WGS: CO + H2O CO2 + H2...(9) Syngas yang masuk ke WGS sebanyak 40% Perhitungan konversi kesetimbangan dapat dilakukan dengan cara berikut: (Pers Smith Van Ness) T T 0

130 Appendiks A-23 (Pers Smith Van Ness) T To C R o p dt T 2 D 1 A ln BT o CTo To 2 (Pers 4.7 Smith Van Ness) T To (Pers Smith Van Ness) o o o o G G0 H 0 H 0 1 RT RT RT T o (Pers 13.11b Smith Van Ness) ln o C p dtat0 R K G RT T 1 T 1 o B 2 0 Cp R dt Cp R dt T Dari Reaksi 9 maka dapat diketahui rumus untuk menghitung konstanta kesetimbangan untuk reaksi tersebut sebagai berikut: K 9 y CO y H 2 2 y y CO H 2 O Komposisi gas yang keluar dari Reaktor WGS dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut: T To C 3 o 0 T To o D 1 T 0 n yi n io o j j v i, j v j j j (pers 13.7 Smith Van Ness)

131 Appendiks A-24 Dimana: j v v i i Kondisi Operasi WGS: T T 200 O C τ 1,59 K C K K Dapat diperoleh data kapasitas panas dari Smith Van Ness, sebagai berikut: Tabel A.33 Data Kapasitas Panas Reaksi 9 Konstanta Komposisi CO H2O CO2 H2 A 3,376 3,47 5,457 3,249 B 0, , , ,00042 C 0 0 D Δ 1,86-0,

132 Appendiks A-25 Tabel A.34 Data Heat of Formation and Gibbs-energy of Formation Reaksi 9 Parameter Komponen CO H2O CO2 H2 ΔH0f ΔG0f Δ T T 0 C R p dt T 0,371 Ln K 6,598 1 T T T0 C p dt R 0,307 K 733,85 G 0 RT -6,598 Dari koefisien reaksi yang diketahui dapat dihitung Stoichimetric number (vj) yang dapat ditabelkan sebagai berikut: vj Diketahui mol komponen masuk reaktor WGS sebagai berikut: Tabel A.35 Mol Masuk Reaktor WGS Komponen Keluar (kmol) Char/C 132,93 CH4 19,54 CO 156,64 CO2 81,52 H2 106,26 H2O 447,29

133 Appendiks A-26 O2 85,72 Total 1029,91 Menghitung reaction Coordinate (ε) masing-masing reaksi Dari perhitungan menggunakan trial solution (Smith Van Ness) menggunakan goal seek dapat diperoleh: ε 9 38,2102 Maka dapat dihitung komposisi produk: Senyawa mol masuk(n 0 ) Rumus Perhitungan H2O 447,29 n n 0 - ε 9 CO 156,64 n n 0 - ε 9 CO2 81,52 n n 0 + ε 9 H2 106,26 n n 0 + ε 9 Hasil 409,08 118,43 119,73 144,47 Maka dapat dihitung komposisi produk: Tabel A.36 Mol Keluar Reaktor WGS Komponen Keluar (kmol) Char/C 132,93 CH4 19,54 CO 118,4267 CO2 119,73 H2 144,47 H2O 409,08 O2 85,72 Total 1029,91

134 Appendiks A-27 Dari perhitungan di atas dapat dibuat Neraca Massa di WGS Tabel A.37 Neraca Massa WGS (R-310) Aliran Masuk Aliran Keluar Komponen Massa (kg) Komponen Massa (kg) Aliran <9> Aliran <13> CH4 312,600 CH4 312,600 CO 4385,834 CO 3315,948 CO2 3586,966 CO2 5268,215 H2 212,522 H2 288,942 H2O 163,016 H2O 7363,482 O2 2743,104 O2 2743,104 Total 11404,042 Total 19292,292 Aliran <12> H2O 7888,250 Total 7888,250 Total masuk 19292,292 Total keluar 19292,292 4) Perhitungan Neraca Massa di Mixer I <13> Syngas dari WGS Reactor <14> Syngas ke E-321 Mixer I <11> Syngas Dari Gasifier NERACA MASSA Massa masuk Massa Keluar m<13> + m<11> m<14>

135 Appendiks A-28 Keterangan : m<11> 60 % massa syngas dari gasifier m<14> Massa syngas yang keluar dari Mixer I m<13> Massa Syngas yang keluar WGS Hasil neraca massa pada mixer I dapat dilihat di tabel A.38 Tabel A.38 Neraca Massa Mixer I Aliran Masuk Aliran Keluar Komponen Massa (kg) Komponen Massa (kg) Aliran <11> Aliran <14> CH4 468,90 CH4 781,50 CO 6578,75 CO 9894,70 CO2 5380,45 CO ,66 H2 318,78 H2 607,73 H2O 244,52 H2O 7608,01 O2 4114,66 O2 6857,76 Total 17106,06 Total 36398,35 Aliran <13> CH4 312,60 CO CO2 3315, ,21 H2 H2O 288, ,48 O2 2743,10 Total 19292,29 Total masuk 36398,35 Total keluar 36398,35

136 Appendiks A-29 5) Perhitungan Neraca Massa di Separator I (H-310) Syngas dari Mixer 1 <15> <16> Syngas ke Reaktor Sintesa DME Separator I H-310 <17> Water ke Waste Water NERACA MASSA Massa masuk Massa Keluar m<15> m<16> + m<17> Keterangan : m<15> Massa syngas yang keluar dari Mixer I m<16> Massa syngas yang keluar Separator I (Top Product) m<13> Massa waste water yang keluar (Bottom Product) Persamaan untuk menghitung Psat air: y i P sat P (Pers. Smith Van Ness) Persamaan untuk menghitung Psat: ln P sat i a i bi T c i d ln T et i i f i (Pers. Smith Van Ness)

137 Appendiks A-30 Menghitung Ki dengan rumus berikut untuk komponen yang memiliki suhu kritis di atas suhu operasi Psat (Pers. Smith Van Ness) Ki P Menghitung Ki dengan rumus berikut untuk komponen yang memiliki suhu kritis di bawah suhu operasi Dimana: 1 NC zi Ki 0 V i Ki 1 1 F y x K i i i V F zi V 1 1 F K zi V F K 1 1 i H P i (Pers. Smith Van Ness) (Pers. Smith Van Ness)

138 Appendiks A-31 Kondisi Operasi Separator I: T sat H2O P 10 O C O C K K 35 bar 3500 kpa Dari Massa gas yang masuk ke Separator I, dapat dihitung mol fraksi tiap komponen: Tabel A.39 Perhitungan Mol Fraksi Tiap Komponen Komponen Mol (kmol) BM Massa (kg) CH4 CO CO2 H2 H2O O2 Total 48,84 353,38 242,02 303,86 422,67 214, , , , ,66 607, , , ,35 Fraksi mol (zi) 0, , , , , , ,00000 Dari Perry's handbook dapat diperoleh data Antoine sesuai dengan tabel berikut: Tabel A.40 Data Antoine Masing-masing Komponen Komp Konstanta Antoine a b c d e f CO2 133, ,27 0, H2O 37, ,205 0,

139 Appendiks A-32 Menghitung tekanan jenuh (Psat) menggunakan persamaan: ln P sat i bi ai T c i d ln T et i i f i (Pers. Smith Van Ness) Tabel A.41 Perhitungan Tekanan Saturasi Masing-Masing Komponen Komponen Ln Psat Psat CO2 8, ,38 H2O 4,07 58,27 Menghitung Ki dengan rumus berikut untuk komponen yang memiliki suhu kritis di atas suhu operasi P (Pers. Smith Van Ness) sat Ki P Menghitung Ki dengan rumus berikut untuk komponen yang memiliki suhu kritis di bawah suhu operasi K i kemudian, trial V/F hingga Dimana: H P NC i i z Ki V Ki 1 F (Pers. Smith Van Ness) terpenuhi zi yi V V 1 1 F F K x i zi V F K 1 1 i i (Pers. Smith Van Ness) Untuk gas-gas yang memiliki suhu ktitis di atas suhu operasi maka untuk menghitung Ki dapat digunakan hukum henry (Perry Chapter 3)

140 Appendiks A-33 Tabel A.42 Konstanta Henry Komponen H CH CO H N O Tabel A.43 Perhitungan Komposisi bottom dan top produk Komp Ki (zi(ki-1))/((v/f)(ki-1)+1) yi xi CH4 848,571 0, , ,2E-05 CO 1262,86 0, , ,0002 CO2 1, , , ,12768 H2 1817,14 0, , ,00012 H2O 0, , , ,7853 O2 934,286 0, , ,00017 Total -1 0, ,91351 V/F 0,87 V L/F 1371,2 kmol/jam (Jumlah mol top produk) 0,13 L 213,92 kmol/jam (jumlah mol bottom produk Dapat dilakukan perhitungan komposisi top dan bottom produk seperti berikut ini: Top Product Fraksi mol top product (y i ) x Jumlah mol Botom Product Fraksi mol Bottom product (x i ) x Jumlah mol

141 Appendiks A-34 Tabel A.44 Komposisi bottom dan top produk di Separator I Komponen BM Bottom produk Top Produk kmol kg kmol kg CH4 16 0,01 0,14 48,83 781,36 CO 28 0,04 1,22 353, ,48 CO , ,78 214, ,88 H2 2 0,03 0,05 303,84 607,67 H2O , ,41 40,76 733,60 O2 32 0,04 1,14 214, ,62 Total 409, , , ,6 Dari perhitungan di atas dapat dibuat Neraca Massa di Separator I sebagai berikut: Tabel A.45 Neraca Massa Separator I (H-330) Aliran Masuk Aliran Keluar Komponen Massa (kg) Komponen Massa (kg) Aliran <15> Aliran <16> CH4 781,50 CH4 781,36 CO 9894,70 CO 9893,48 CO ,66 CO2 9446,88 H2 607,73 H2 607,67 H2O 7608,01 H2O 733,60 O2 6857,76 O2 6856,62 Total Total Aliran <17> CH4 0,144 CO CO2 H2 1, ,781 0,052 H2O 6874,410 O2 1,145 Total 8079 Total masuk Total keluar 36398

142 Appendiks A-35 6) Perhitungan Neraca Massa di Reaktor Sintesa DME (R-410) DME <20> Reaktor Sintesa DME R-410 Syngas <19> NERACA MASSA Massa masuk Massa Keluar m<19> m<20> Keterangan : m<19> Massa syngas yang keluar dari Separator I m<20> Massa DME yang keluar dari reaktor Reaksi yang terjadi di reaktor tersebut: 3CO + 3H 2 CH 3 OCH 3 + CO 2...(1) CO + 2H2 CH3OH...(2) Perhitungan konversi kesetimbangan dapat dilakukan dengan cara berikut: (Pers Smith Van Ness) T T 0

143 Appendiks A-36 (Pers Smith Van Ness) T To C R o p dt T 2 D 1 A ln BT o CTo To 2 (Pers 4.7 Smith Van Ness) T To o C p dtat0 R B 2 (Pers Smith Van Ness) C 3 D 1 T T 1 T o o o o G G0 H 0 H 0 1 RT RT RT T o (Pers 13.11b Smith Van Ness) ln K G RT o Cp R dt Cp R dt T Dari Reaksi 1dan 2 maka dapat diketahui rumus untuk menghitung konstanta kesetimbangan untuk reaksi tersebut sebagai berikut: K K 1 2 y y CO2 CH3OCH 3 y 3 y 3 CO H2 y CH 3OH y y 2 CO H 2 T To o T To o

144 Appendiks A-37 Komposisi gas yang keluar dari Reaktor Sintesa DME dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut: n yi n io o j j v i, j j v j j (pers 13.7 Smith Van Ness) Kondisi Operasi: T 0 T τ ,95 K K Dapat diperoleh data kapasitas panas untuk reaksi 1 dari Smith Van Ness dan Perry's Hand Book Sebagai berikut: Tabel A.46 Data Kapasitas Panas Reaksi 1 Konstanta Komposisi CO H2 CO2 CH3OCH3 A 3,376 3,249 5,457 13,243 B 0, , , ,089 C , D Δ -1,175 0, ,2E Tabel A.47 Data Kapasitas Panas Reaksi 2 Komposisi Konstanta Δ CO H2 CH3OH A 3,376 3,249 2,211-8,828

145 Appendiks A-38 B 0, , C 0 0 D , , , E Tabel A.48 Data Heat of Formation and Gibbs-energy of Formation Reaksi 1 Parameter Komponen CO H2 CO2 CH3OCH3 ΔH0f ΔG0f Δ Tabel A.49 Data Heat of Formation and Gibbs-energy of Formation Reaksi 2 Parameter Komponen CO H2 CH3OCH3 Δ ΔH0f ΔG0f Tabel A.50 Perhitungan Kp Keterangan Reaksi 1 Cp/R dt/t 27, Cp/R dt 11255,37727 G0/RT 59, ln Kp -59, Kp 1,46686E-26 K 9,1679E-20 Reaksi 2-0, ,252 15,569-15,569 1,731E-07 0,0216

146 Appendiks A-39 Diketahui mol komponen masuk reaktor sintesa DME sebagai berikut: Tabel A.51 Mol Masuk Reaktor DME Komponen Keluar (kmol) CH4 48,83 CO 353,34 CO2 214,70 H2 303,84 H2O 40,76 O2 214,27 Total 1175,74 Menghitung reaction Coordinate (ε) masing-masing reaksi Dari perhitungan menggunakan trial solution (Smith Van Ness) menggunakan solver dapat diperoleh: ε1 ε Maka dapat dihitung komposisi produk: Senyawa mol masuk(n 0 ) Rumus Perhitungan Hasil CH 3 OH 0,00 n n 0 + ε 2 5 CH 3 OCH 3 0,00 n n 0 + ε 1 30 CO CO 2 H 2 353,34 214,70 303,84 n n 0-3ε 1 - ε 2 n n 0 + ε 1 n n 0-3ε 1-2ε 2 258,

147 Appendiks A-40 Tabel A.52 Perhitungan Reaksi di Reaktor Sintesa DME Komponen BM Masuk Keluar kmol kg kmol kg CH , ,356 48, ,36 CO , ,48 258, ,48 CO , ,88 244, ,9 H , , , ,67 H2O 18 40, ,596 40, ,60 O , ,62 214, ,62 CH3OCH , ,00 CH3OH , ,00 Total 1175, , Tabel A.54 Neraca Massa di Reaktor Sintesa DME (R-410) Aliran Masuk Aliran Keluar Komponen Massa (kg) Komponen Massa (kg) Aliran <19> Aliran <20> CH4 781,36 CH4 781,36 CO 9893,48 CO 7233,48 CO2 9446,88 CO ,88 H2 607,67 H2 407,67 H2O 733,60 H2O 733,60 O2 6856,62 O2 6856,62 CH3OCH3 0,00 CH3OCH3 1380,00 CH3OH 0,00 CH3OH 160,00 Total 28319,60 Total 28319,60

148 Appendiks A-41 7) Perhitungan Neraca Massa di Separator II (H-510) Syngas dari DME reactor <22> <26> CO2 ringan ke Tangki Penampung CO2 Separator II H-510 <23> DME ke Kolom Destilasi NERACA MASSA Massa masuk Massa Keluar m<22> m<26> + m<23> Keterangan : m<22> Massa syngas yang keluar dari Reaktor m<26> Massa CO 2 yang keluar Separator II (Top Product) m<23> Massa DME yang keluar (Bottom Product) Persamaan untuk menghitung Psat DME: y Persamaan untuk menghitung Psat atau Tsat: ln P i sat i a i P sat P bi T c i d ln T et i i f i (Pers. Smith Van Ness) (Pers. Smith Van Ness)

149 Appendiks A-42 Menghitung Ki dengan rumus berikut untuk komponen yang memiliki suhu kritis di atas suhu operasi Psat (Pers. Smith Van Ness) Ki P Menghitung Ki dengan rumus berikut untuk komponen yang memiliki suhu kritis di bawah suhu operasi K i H P (Pers. Smith Van Ness) Dimana: 1 NC zi Ki 0 V i Ki 1 1 F y x i i V F zi V 1 1 F K zi V F K 1 1 i i (Pers. Smith Van Ness)

150 Appendiks A-43 Kondisi Operasi Separator II: T sat H2O P O C O C K K 40 bar 4000 kpa Dari Massa gas yang masuk ke Separator II, dapat dihitung fraksi mol tiap komponen: Tabel A.55 Fraksi mol Tiap Komponen Komponen 20 Mol (kmol) BM Massa (kg) Fraksi mol (zi) CH4 CO CO2 H2 H2O O2 CH3OCH3 CH3OH 48,83 258,34 244,70 203,84 40,76 214,27 30,00 5, , , ,88 407,67 733, , ,00 160,00 Total 1040, ,60 0, , , , , , , , ,96 Dari tabel Perry's 2.8 dapat diperoleh data Antoine sesuai denga tabel berikut: Tabel A.56 Data Antoine Masing-masing Komponen Komp Konstanta Antoine a b c d e f CO2 140, ,27 0, H2O 73, ,2 0-7,3037 4,E-06 2 DME 44, ,6 0-3,444 5,E-17 6 MeOH 82, ,5 0-8,862 7,E-06 2 Dengan menggunakan persamaan:

151 Appendiks A-44 ln P sat i bi ai T c i d ln T et i i f i (Pers. Smith Van Ness) Tabel A.57 Perhitungan Tekanan Saturasi Masing-Masing Komponen Komponen Ln Psat Psat CO2 15, ,63 H2O 7, ,56 DME 13, ,13 CH3OH 9, ,02 Menghitung Ki dengan rumus berikut untuk komponen yang memiliki suhu kritis di atas suhu operasi Psat (Pers. Smith Van Ness) Ki P Menghitung Ki dengan rumus berikut untuk komponen yang memiliki suhu kritis di bawah suhu operasi K i kemudian, trial V/F hingga Dimana: H P zi yi V V 1 1 F F K x i K 1 1 i zi V F i NC i i z Ki V Ki 1 F 1 (Pers. Smith Van Ness) 0 1 terpenuhi. (Pers. Smith Van Ness)

152 Appendiks A-45 Untuk gas-gas yang memiliki suhu ktitis di atas suhu operasi maka untuk menghitung Ki dapat digunakan hukum henry (Perry Chapter 2, tabel 2-123) Tabel A.58 Konstanta Henry Komponen H CH CO H N O Tabel A.59 Perhitungan Komposisi bottom dan top produk Komp Ki (zi(ki-1))/((v/f)(ki-1)+1) yi xi CH , , E-05 CO , , ,00021 CO2 1415,02 0, , ,00021 H , , ,00014 H2O 0, , ,0342 0,05902 O , , ,00024 CH3OCH3137,719 0, , ,00026 CH3OH 3, , , ,00174 Total 1 1,E+00 6,E-02 V/F 0,80 V L/F 832,59 kmol/jam (Jumlah mol top produk) 0,20 L 208,15 kmol/jam (jumlah mol bottom produk Dapat dilakukan perhitungan komposisi top dan bottom produk

153 Appendiks A-46 sesuai tabel berikut: Tabel A.60 Perhitungan Komposisi bottom dan top produk Komponen BM Bottom produk Top Produk kmol kg kmol kg CH4 16 0,012 0,20 48,82 781,2 CO 28 0,045 1,25 258, ,2 CO2 44 0,043 1,90 244, ,0 H2 2 0,029 0,06 203,81 407,6 H2O 18 12, ,13 28,47 512,5 O2 32 0,049 1,58 214, ,0 CH3OCH , ,50 0,05 2,5 CH3OH 32 4, ,40 0,36 11,6 Total 42, ,01 998, ,5 Dari perhitungan di atas dapat dibuat Neraca Massa di Separator II sebagai berikut: Tabel A.61 Neraca Massa Separator II (H-510) Aliran Masuk Aliran Keluar Komponen Massa (kg) Komponen Massa (kg) Aliran <22> Aliran <23> CH4 781,36 CH4 0,199 CO 7233,48 CO 1,25 CO ,88 CO2 1,90 H2 407,67 H2 0,06 H2O 733,60 H2O 221,13 O2 6856,62 O2 1,58 CH3OCH3 1380,00 CH3OCH3 1377,50 CH3OH 160,00 CH3OH 148,40 Total 28305,50 Total 1752 Aliran <26> CH4 781,16 CO 7232,23 CO ,98

154 Appendiks A-47 H2 H2O O2 CH3OCH3 CH3OH Total 407,62 512, ,04 2,50 11, ,49 Total masuk 28305,50 Total keluar 28305,50 8) Perhitungan Neraca Massa di Kolom destilasi (D-520) <32> <23> Distilasi H-520 <25> NERACA MASSA Massa masuk Massa Keluar m<23> m<25> + m<32> Keterangan : m<23> Massa Campuran DME, air, dan methanol m<32> Massa Top Product

155 Appendiks A-48 m<25> Massa Bottom Product Persamaan untuk menghitung Psat DME: y Persamaan untuk menghitung Psat atau Tsat: ln P i sat i a i P sat P bi T c i d ln T et i i f i (Pers. Smith Van Ness) (Pers. Smith Van Ness) Menghitung Ki dengan rumus berikut untuk komponen yang memiliki suhu kritis di atas suhu operasi Psat (Pers. Smith Van Ness) Ki P Menghitung Ki dengan rumus berikut untuk komponen yang memiliki suhu kritis di bawah suhu operasi K i H P Dimana: 1 NC zi Ki 0 V i Ki 1 1 F y x i i V F zi V 1 1 F K zi V F K 1 1 i i (Pers. Smith Van Ness) (Pers. Smith Van Ness)

156 Appendiks A-49 Kondisi Operasi Distilasi: T sat H2O P -68 O C O C K K 4 bar 400 kpa Dari Massa gas yang masuk ke Distilasi, dapat dihitung fraksi mol tiap komponen: Tabel A.55 Fraksi mol Tiap Komponen Komponen Mol (kmol) BM Massa (kg) Fraksi mol (zi) CH4 CO CO2 H2 H2O O2 CH3OCH3 CH3OH 0,01 0,04 0,04 0,03 12,28 0,05 29,95 4, ,20 1,25 1,90 0,06 221,13 1, ,50 148,40 Total 47, ,01 0, , , , , , , , ,00 Dari tabel Perry's 2.8 dapat diperoleh data Antoine sesuai denga tabel berikut: Tabel A.56 Data Antoine Masing-masing Komponen Komp Konstanta Antoine a b c d e f CO2 140, ,27 0, H2O 73, ,2 0-7,3037 4,E-06 2 DME 44, ,6 0-3,444 5,E-17 6 MeOH 82, ,5 0-8,862 7,E-06 2

157 Appendiks A-50 Dengan menggunakan persamaan: ln P sat i bi ai T c i d ln T et i i f i (Pers. Smith Van Ness) Tabel A.57 Perhitungan Tekanan Saturasi Masing-Masing Komponen Komponen Ln Psat Psat CO2 15, ,63 H2O 7, ,56 DME 13, ,13 CH3OH 9, ,02 Menghitung Ki dengan rumus berikut untuk komponen yang memiliki suhu kritis di atas suhu operasi Psat (Pers. Smith Van Ness) Ki P Menghitung Ki dengan rumus berikut untuk komponen yang memiliki suhu kritis di bawah suhu operasi K i H P (Pers. Smith Van Ness) kemudian, trial V/F hingga Dimana: zi yi V V 1 1 F F K x i K 1 1 i zi V F i NC i i z Ki V Ki 1 F terpenuhi. (Pers. Smith Van Ness)

158 Appendiks A-51 Untuk gas-gas yang memiliki suhu ktitis di atas suhu operasi maka untuk menghitung Ki dapat digunakan hukum henry (Perry Chapter 2, tabel 2-123) Tabel A.58 Konstanta Henry Komponen H CH CO H N O Tabel A.59 Komposisi bottom dan top produk Komp Ki (zi(ki-1))/((v/f)(ki-1)+1) yi xi CH , , E-07 CO , , ,3E-07 CO ,2 0, , ,2E-08 H , , ,8E-08 H2O 5,7939 0, , ,04913 O , , ,1E-07 DME 1377,19 0, , ,00051 CH3OH 31,9775 0, , ,00341 Total 0 1,E+00 1,E+00 V/F 0,90 V L/F 42,342 kmol/jam (Jumlah mol top produk) 0,10 L 4,7046 kmol/jam (jumlah mol bottom produk

159 Appendiks A-52 Dapat dilakukan perhitungan komposisi top dan bottom produk sesuai tabel berikut: Top Product Fraksi mol top product (y i ) x Jumlah mol Botom Product Fraksi mol Bottom product (x i ) x Jumlah mol Tabel A.60 Komposisi bottom dan top produk Komponen BM Bottom produk Top Produk kmol kg kmol kg CH4 16 0,00 0,00 0,01 0,20 CO 28 0,00 0,00 0,04 1,25 CO2 44 0,00 0,00 0,04 1,90 H2 2 0,00 0,00 0,03 0,06 H2O 18 0,23 4,16 12,05 216,96 O2 32 0,00 0,00 0,05 1,58 CH3OCH3 46 0,00 0,11 29, ,39 CH3OH 32 0,02 0,51 4,62 147,88 Total 0,25 4,79 46, ,22 Dari perhitungan di atas dapat dihitung Neraca Massa di Distilasi

160 Appendiks A-53 sebagai berikut: Tabel A.61 Neraca Massa Distilasi (D-520) Aliran Masuk Aliran Keluar Komponen Massa (kg) Komponen Massa (kg) Aliran <22> Aliran <25> CH4 0,20 CH4 0,00 CO 1,25 CO 0,00 CO2 1,90 CO2 0,00 H2 0,06 H2 0,00 H2O 221,13 H2O 4,16 O2 1,58 O2 0,00 CH3OCH3 1377,50 CH3OCH3 0,11 CH3OH 148,40 CH3OH 0,51 Total 1752,01 Total 4,79 Aliran <32> CH4 0,20 CO 1,25 CO2 1,90 H2 0,06 H2O 216,96 O2 1,58 CH3OCH3 1377,39 CH3OH 147,88 Total 1747,22 Total masuk 1752,01 Total keluar 1752,01 Jumlah DME yg dihasilkan 1377, ,87 kg/jam 10908,90087 kg/tahun

161 Appendiks A-54 Kapasitas pabrik yang diinginkan ton/tahun Jadi, karena jumlah DME yang dihasilkan sudah memton/tahun pabrik yang diinginkan, maka neraca massa sudah memenuhi kebutuhan pabrik

162 Appendiks A-55 8) Perhitungan Neraca Massa di Kolom destilasi (D-520) D Kondisi Operasi: P T kpa K Dari Hysys dapat diperoleh data Antoine sesuai dengan tabel berikut: Tabel A.62 Data Antoine Masing-masing Komponen Konstanta Antoine Komp a b c d DME 64, ,846 H2O 37, ,205 ln P sat i a i bi T c i d ln T et i i f i e 1,2E-05 0,00001 f 2 2

163 Appendiks A-56 Psat Ki P Dari persamaan di atas dapat dihitung konstanta kesetimbangan yang dapat ditabelkan sebagai berikut: Tabel A.63 Hasil Perhitungan Konstanta Kesetimbangan Komponen Ki CH3OCH3 0, H2O 0, Diinginkan produk DME sebesa 99,80% Dengan Basis 100 kg DME, maka dapat dihitung berat sebagai berikut: Tabel A.64 Hasil Perhitungan % mol Produk DME Komponen BM % berat Berat (kg) kmol % mol CH3OCH ,80% 99,8 2, ,9949 H2O 18 0,20% 0,2 0, ,0051 Total 100,00% 100 2, Sehingga pada arus 32, x CH3OCH3. K CH3OCH3 + x H2O. K H2O + y H2 + y N2 + y CO + y O2 + y CH4 + y CO2 1 Tabel A.65 Hasil Perhitungan Produk Destillate Vapor (Arus 32 Komponen Mol (kmol) BM % mol Massa (kg) CH4 CO CO2 H2 H2O O2 CH3OCH3 0,0125 0,0445 0,0432 0,0288 0,0001 0,0494 0, ,0003 0,0011 0,0011 0,0007 2,4E-06 0,0013 0,0174 Total 38,93 0,0 0, , , , , , , ,17

164 Appendiks A-57 Asumsi DME yang naik ke atas sebesar 99,99%, sehingga DME yang menjadi produk Destillate Liquid dapat dihitung sebagai berikut: DME (aliran 31) 99,99% DME (aliran 29)-DME (aliran ,94 kg Sehingga dapat dihitung produk destillate liquid yang dapat ditabelkan sebagai berikut: Tabel A.66 Hasil Perhitungan Produk Destillate Liquid (Arus 3 Komponen CH3OCH3 H2O Total Massa (kg) 1344,939 1, ,32 % Massa 99,90% 0,10% 100% Dapat dihitung pula Bottom Product sebagai berikut: DME (aliran 30) 0.01% DME (aliran 29) 0,13775 kg H2O (aliran 30) H2O (aliran 29) - H2O (aliran 32) - H2O (aliran 31) 219,746 kg

165 Appendiks A-58 Dari perhitungan di atas dapat dihitung Neraca Massa di Kolom Destilasi sebagai berikut: Tabel A.67 Neraca Massa Kolom Destilasi (D-520) Aliran Masuk Aliran Keluar Komponen Massa (kg) Komponen Massa (kg) Aliran <24> Aliran <33> CH4 0,199 CH4 0,199 CO 1,247 CO 1,247 CO2 1,902 CO2 1,902 H2 0,058 H2 0,058 H2O 221,13 H2O 0,0017 O2 1,58 O2 1,58 CH3OCH3 1377,50 CH3OCH3 31,181 Total 1604 Total 36 Aliran <32> CH3OCH3 1344,939 H2O 1,377 Total 1346,316 Aliran <25> CH3OCH3 0,138 H2O 219,746 Total 220 Total masuk 1604 Total keluar ) Perhitungan Neraca Massa di Mixer II <26> CO2 dari Separator II CO2 ke kompressor G-528

166 Appendiks A-59 Mixer II <27> <31> CO2 kompressor G-527 Tabel A.68 Neraca Massa Mixer II Aliran Masuk Aliran Keluar Komponen Massa (kg) Komponen Massa (kg) Aliran <26> Aliran <27> CH4 781,157 CH4 781,356 CO 7232,230 CO 7233,477 CO ,981 CO ,883 H2 407,615 H2 407,673 H2O 512,471 H2O 512,473 O2 6855,036 O2 6856,615 CH3OCH3 2,501 CH3OCH3 33,682 Total 26555,990 Total 26592,158 Aliran <31> CH4 0,199 CO 1,247 CO2 1,902 H2 0,058 H2O 0,002 O2 1,580 CH3OCH3 31,181 Total 36,168 Total masuk 26592,158 Total keluar 26592,158 Jumlah DME yg dihasilkan 1378, ,65 kg/jam 10918,67565 kg/tahun

167 Appendiks A-60 Kapasitas pabrik yang diinginkan ton/tahun Jadi, karena jumlah DME yang dihasilkan sudah memton/tahun pabrik yang diinginkan, maka neraca massa sudah memenuhi kebutuhan pabrik

168 Appendiks A-61 2) Perhitungan Neraca Massa di Rotary drum filter (H-114) Botol (PET) air Rotary Drum Filter (H-114) Botol (PET) air + bahan baku a. massa air yang digunakan 20% dari feed 3787,88 kg b. Asumsi 1% dari bahan terikut dalam air buangan Tabel A.2 Neraca Massa Rotary drum filter (H-114) Aliran masuk Aliran Keluar Komponen Massa (kg) Komponen Massa (kg) Botol (PET) 18939,39 Botol (PET) 18750,00 H 2 O 3787,88 H 2 O + PET 3977,27 Total 22727,27 Total 22727,27

169 APPENDIKS B PERHITUNGAN NERACA PANAS Basis: Waktu Operasi 1 tahun 330 hari 1 hari 24 jam Kapasitas Produksi Kapasitas kg botol plastik/jam ton/jam ton botol plastik/tahun Basis 1 jam operasi Kapasitas Produksi kg botol plastik Gambar Sistem : Q W H1 SISTEM H2 Persamaan neraca energi : ΔE Q + W - n(δĥ+δê k +ΔÊ p ) Karena tidak ada perbedaan ketinggian dan kecepatan, maka ΔÊp dan ΔÊk bernilai 0. ΔE bernilai 0 karena diasumsikan steadystate. dimana : Q Panas yang masuk sistem Ws Kerja yang masuk sistem ΔĤ Hkeluar - Hmasuk ΔÊ k Perubahan Energi Kenetik ΔÊ p Perubahan Energi Potensial Appendiks B-1

170 Appendiks B-2 R T ref (T o ) P ref (P 0 ) kj/kmol K 298 K 1 bar Fase ref adalah gas, kecuali untuk H 2 O dan dimethyl ether dalam fase cair. 1. VAPORIZER (V-118) \ Steam SC Q Q loss Stream 6 Stream 7 Neraca Energi Untuk Q loss Neraca Energi : Q-Qloss H7 - H6 : 10% Q : 0.9 Q H7 - H6 UNTUK STREAM 6 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K T C K P6 34 bar τ BM Massa Mol Komponen Fraksi (kg/mol) (kg/jam) (kmol/jam) O2 (l)

171 Appendiks B-3 PERHITUNGAN UNTUK STREAM 6 Liquid K 35.6 bar H H vl Gas real K 35.6 bar H R Gas ideal 298 K 1 bar H 0 0 H ig Gas ideal K 35.6 bar Cp H R A C T0 2 B D T T 0 (4.8)Smith Van Ness 6ed Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 6 (Tabel C.1 App C) Smith Van Ness 6ed Komponen A B C D O2 (g) Suku Suku 2 Suku 3 Suku 4 <Cp6 ig >H ig H Data untuk menghitung H R pada stream 6 Komp. O2 (g) Tc(K) Pc(bar) σ 1 є 0 Ω ψ

172 Appendiks B-4 (Tabel 3.1) Smith Van Ness 6ed T r T, P T c r P P c Pr Tr ( T r ) Tr 1/2...(3.50)Smith Van Ness 6ed...(Tabel 3.1)Smith Van Ness 6ed q ( Tr ) Tr.(3.51) Smith Nan Ness 6ed Komponen Tr Pr O2 (g) β α (Tr) q Z 1 q ( Z Z )( Z )...(3.49) Smith Van Ness 6ed Z Z I Ln Z I (6.62b) Smith Van Ness 6ed H R RT H 6 R dln( Tr) Z 1 1 qi..(6.64) Smith Van Ness 6ed dlntr kj ΔH vl O cal/mole kj/kmol kj Sehingga : H 6 R Hig +HR -Hv

173 Appendiks B-5 H 6 R kj UNTUK STREAM 7 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K T C K P7 34 bar τ BM Massa Mol Komponen Fraksi (kg/mol) (kg/jam) (kmol/jam) O2 (l) Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 7 Komponen A B C D O2 (g) (Tabel C.1 App C) Smith Van Ness 6ed PERHITUNGAN UNTUK STREAM 7 Cp H R A C T0 2 B D T T Suku 1 Suku 2 Suku 3 Suku 4 (4.8)Smith Van Ness 6ed Keterangan Suku 1 Suku 2 Suku 3 Suku <Cp7 ig >H kj/kmol K 5

174 Appendiks B-6 H7 ig kj Data untuk menghitung H R pada stream 7 Komp. Tc(K) Pc(bar) σ є O2 (g) (Tabel 3.1) Smith Van Ness 6ed Ω ψ T r T, P T c r Pr Tr ( T r ) Tr P P 1/2 c...(3.50)smith Van Ness 6ed...(Tabel 3.1)Smith Van Ness 6ed ( Tr ).(3.51) Smith Nan Ness 6ed q Tr Komponen Tr Pr β α (Tr) q O2 (g) Z 1 q ( Z Z Z )( Z )...(3.49) Smith Van Ness 6ed 1 Z I Ln Z I H R RT...(6.62b) Smith Van Ness 6ed dln( Tr) Z 1 qi..(6.64) Smith Van Ness 6ed 1 dlntr H7 R kj H7 Hig +H6R

175 Appendiks B-7 H kj Menghitung Q yang dibutuhkan di vaporizer Q dibutuhkan Q ( H7-H6)/ kj NERACA ENERGI VAPORIZER (V-118) MASUK kj KELUAR kj H H Qsteam Qloss TOTAL TOTAL Steam yang digunakan adalah steam saturated dengan tekanan 33 bar dan suhu 239 C Q Hs- Hc kj Hs- Hc kj Ĥs. Msteam - Ĥc. Msteam kj Msteam ( λ ) λ kj/kmol Msteam Kmol Msteam kg 7

176 Appendiks B-8 2. HEAT EXCHANGER E-211 Stream 10 Stream 11 Q Q loss Stream 7 Stream 8 Neraca Energi H10- H11 H8 - H7 - Qloss Qloss 10% (H3-H8) UNTUK STREAM 7 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K T C K P7 34 bar τ H kj UNTUK STREAM 8 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K T8 850 C 1123 K P bar τ Komponen O2 (l) BM Massa Mol (kg/mol) (kg/jam) (kmol/jam) Fraksi 1

177 Appendiks B-9 Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 8 (Tabel C.1 App C) Smith Van Ness 6ed Komponen A B C D O2 (g) PERHITUNGAN UNTUK STREAM 8 Cp H R A Suku 1 Suku 2 Suku 3 Suku 4 (4.8)Smith Van Ness 6ed C T0 2 B D T T Keterangan Suku 1 Suku 2 Suku 3 Suku <Cp 8ig > H kj/kmol K H 8ig kj 0 Data untuk menghitung H R pada stream 8 Komp. Tc(K) Pc(bar) σ Suku (Tabel 3.1) Smith Van Ness 6ed є Ω ψ T r T, P T c r P P c ( T r Pr Tr ) Tr 1/2...(3.50)Smith Van Ness 6ed...(Tabel 3.1)Smith Van Ness 6ed 9

178 Appendiks B-10 ( Tr ).(3.51) Smith Nan Ness 6ed q Tr Komponen Tr Pr β α (Tr) q O2 (g) Z Z 1 q ( Z )( Z )...(3.49) Smith Van Ness 6ed Z Z I Ln Z I H R RT...(6.62b) Smith Van Ness 6ed dln( Tr) Z 1 1 qi..(6.64) Smith Van Ness 6ed dlntr H8 R kj H8 Hig +H7R H kj Menghitung Q yang dibutuhkan di exchanger Q dibutuhkan Q ( H8-H7)/ kj UNTUK STREAM 10 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K T C 1223 K P10 34 bar τ H Kj

179 Appendiks B-11 UNTUK STREAM 11 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K Suhu keluar dari Stream 11 diperoleh dengan cara trial dan error T C K P bar τ PERHITUNGAN UNTUK STREAM 11 Komponen BM Massa Mol Fraksi CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) TOTAL Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 11 Komponen A B C D CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) TOTAL (Tabel C.1 App C) Smith Van Ness 6ed Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 11 setelah dikalikan fraksi Komponen Fraksi Ay By Cy Dy 11

180 Appendiks B-12 CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) TOTAL Menghitung Cp : Cp H R A Suku 1 Suku 2 Suku 3 Suku 4 (4.8)Smith Van Ness 6ed C T0 2 B D T T Keterangan Suku 1 Suku 2 Suku 3 Suku <Cp11 ig >H kj/kmol K H11 ig kj Data Tc,Pc untuk Stream 11 Komp. Tc(K) Pc(bar) σ є Ω ψ CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g)

181 Appendiks B-13 TOTAL (Tabel 3.1) Smith Van Ness 6ed T r T, P T c r P P c Pr Tr ( T r ) Tr 1/2...(3.50)Smith Van Ness 6ed...(Tabel 3.1)Smith Van Ness 6ed ( Tr ) q Tr Komponen Fraksi ytc(k) ypc(bar) CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) TOTAL (3.51) Smith Nan Ness 6ed Tr Pr β α (Tr) q Z 1 q ( Z Z )( Z )...(3.49) Smith Van Ness 6ed Z Z I Ln Z I (6.62b) Smith Van Ness 6ed 13

182 Appendiks B-14 H R RT dln( Tr) Z 1 1 qi..(6.64) Smith Van Ness 6ed dlntr H11 R kj ΔH vl H cal/mole App.F (Smith Van Ness 6ed) kj/kmol kj H11 H ig +H R + Hv H Menghitung Q yang dibutuhkan di exchanger Q dibutuhkan ( H10-H11) 0.00 Qtot kj NERACA HEAT EXCHANGER E-211 MASUK kj KELUAR kj H H H H Qsupply Qloss Total Total Steam yang digunakan adalah steam saturated dengan tekanan 33 bar dan suhu 239 C Q Hs- Hc kj Hs- Hc kj Ĥs. Msteam - Ĥc. Msteam kj Msteam ( λ ) λ kj/kmol Msteam Kmol Msteam kg

183 Appendiks B GASIFIER (R-210) Steam Kondensat Q Q loss Stream 5 Stream 10 Stream 9 Stream 8 Neraca panas Qloss : Q - Qloss H9+ H10 - Hreaksi - H5 - H8 10% Q T950 C HP T30 C HR T25 C T25 C Hrx UNTUK STREAM 5 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K T5 30 C 303 K P5 34 bar τ Komponen BM Massa Mol 15

184 Appendiks B-16 Komponen (kg/mol) (kg/jam) (kmol/jam) H2O (l) botol plastik Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 5 Komponen A B C D H2O (l) E-07 0 (Tabel C.1 App C) Smith Van Ness 6ed PERHITUNGAN UNTUK STREAM 5 H5 HH20 + Hbotol plasti Asumsi Cp botol plastik 0 H Kj/kg H Kj UNTUK STREAM 8 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K T8 850 C 1123 K P bar τ H Kj UNTUK STREAM 10 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K T C 1223 K P10 34 bar τ PERHITUNGAN UNTUK STREAM 10 Komponen BM Massa Mol Fraksi CH4(g)

185 Appendiks B-17 CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) TOTAL Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 10 Komponen A B C D CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) TOTAL (Tabel C.1 App C) Smith Van Ness 6ed Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 10 setelah dikalikan fraksi Komponen Fraksi Ay By Cy Dy CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) TOTAL Menghitung Cp : Cp H R A C T0 2 B D T T Suku 1 Suku 2 Suku 3 Suku

186 Appendiks B-18 Keterangan Suku 1 Suku 2 Suku 3 Suku <Cp10 ig >H kj/kmol K H10 ig kj Data Tc,Pc untuk Stream 10 Komp. Tc(K) Pc(bar) σ є Ω CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) TOTAL (Tabel 3.1) Smith Van Ness 6ed ψ T T r, Pr T c Pr Tr ( T r ) Tr P P 1/2 c...(3.50)smith Van Ness 6ed...(Tabel 3.1)Smith Van Ness 6ed q ( Tr ) Tr.(3.51) Smith Nan Ness 6ed Komponen Fraksi ytc(k) ypc(bar) CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g)

187 Appendiks B-19 H2O(g) O2(g) TOTAL Tr Pr β α (Tr) q Z Z 1 q ( Z )( Z ) Z Z I Ln Z I H R RT...(6.62b) Smith Van Ness 6ed dln( Tr) Z 1 1 qi..(6.64) Smith Van Ness 6ed dlntr H10 R kj ΔH vl H cal/mole App.F (Smith Van Ness 6ed) kj/kmol kj H10 H ig +H R + Hv H kj Berikut ini adalah reaksi yang terjadi dalam gasifier : Botol Plastik + Heat Char + CH4 + CO + CO2 + H2 + 1 H2O 2 3 C + O2 CO2 C + ½ O2 CO 19

188 Appendiks B-20 C + ½ O2 CO H2 + 1/2 O2 H2O C + H2O CO + H2 C + CO2 2CO CO + H2O CO2 + H2 C + 2H2 CH4 Char + heat Slag Panas reaksi Reaktan Komponen ΔHf0 CO2(g) CO(g) H2O(g) Komponen CO2(g) CO(g) CH4(g) H2O(g) Produk ΔHf ΔHreaksi ΔHf 0 produk - ΔHf 0 reaktan Reaktan ΔH Reaksi Kmol ΔH Reaksi Kj/Kmol Kj (CO2) (CO) (H2O) (H2O) (CO) (HV botol plastik)

189 Appendiks B (H2O) (CH4) TOTAL (HV char) Data HV botol plastik kj/kg (Themelis, 2011) kj Data HV char menjadi slag 222 Btu/lb (Mason D.M, Talwakar A.T) kj/lb slag yang terbentuk kg lb HV char menjadi slag kj Hrx kj UNTUK STREAM 9 Komponen Jumlah(kg) kmol slag Jika komponen terbesar slag adalah SiO2 Komponen A B C D SiO H kj Neraca Energi : Q (H3+ H8 - Hreaksi- H2 - H7)/0.9 Sehingga : NERACA ENERGI GASIFIER (R-110) MASUK kj KELUAR kj H H H H H R Qloss Qsteam TOTAL TOTAL Steam yang digunakan adalah steam saturated dengan tekanan 21

190 Appendiks B bar dan suhu 239 C Q Hs- Hc kj Hs- Hc kj Ĥs. Msteam - Ĥc. Msteam kj Msteam ( λ ) λ kj/kmol Msteam Kmol Msteam kg 4. HEAT EXCHANGER (E-212) CW CWR Stream 11 Stream 12 Neraca Energi : Q H8 - H9 UNTUK STREAM 11 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K T C K P bar τ H Kj UNTUK STREAM 12 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K T C 453 K P bar τ

191 Appendiks B-23 PERHITUNGAN UNTUK STREAM 12 Komponen BM Massa Mol Fraksi CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) N2(g) O2(g) TOTAL Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 12 Komponen A B C D CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) N2(g) O2(g) TOTAL Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 12 setelah dikalikan fraksi Komponen Fraksi Ay By Cy Dy CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) N2(g) O2(g)

192 Appendiks B-24 TOTAL Menghitung Cp : Cp H R A C T0 2 B D T T Suku 1 Suku 2 Suku 3 Suku 4 Keterangan Suku 1 Suku 2 Suku 3 Suku <Cp9 ig >H kj/kmol K H9 ig kj Data Tc,Pc untuk Stream 9 (Tabel 3.1) Smith Van Ness 6ed Komp. Tc(K) Pc(bar) σ є Ω ψ CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) TOTAL T r T, P T c r P P c Pr Tr...(3.50)Smith Van Ness 6ed

193 Appendiks B-25 ( T r ) Tr 1/2...(Tabel 3.1)Smith Van Ness 6ed q ( Tr ) Tr.(3.51) Smith Nan Ness 6ed Komponen Fraksi ytc(k) ypc(bar) CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) TOTAL Tr Pr β α (Tr) q Z 1 q ( Z Z )( Z )...(3.49) Smith Van Ness 6ed Z Z I Ln Z I (6.62b) Smith Van Ness 6ed H R RT dln( Tr) Z 1 1 qi..(6.64) Smith Van Ness 6ed dlntr H9 R kj ΔH vl H kj/kg (App F) Smith Van Ness 6ed 25

194 Appendiks B kj H9 H ig +H R + Hv H kj Q H8 - H9 Msteam( ĤSC- Ĥsteam) kj NERACA ENERGI HEAT EXCHANGER (E-212) MASUK kj KELUAR kj H H QCW TOTAL TOTAL Menghitung massa cooling water yang digunakan : Q Ĥcwr. Mcw - Ĥcw. Mcw Q Mcw( Ĥcwr- Ĥcw) ( Ĥcwr- Ĥcw) 83.6 kj/kg Mcw kg 5. WATER GAS SHIFT (R-210) CW CWR Stream 14 Stream 13 Stream 16

195 Appendiks B-27 Neraca Energi : Q H11 +H12 + Hreaksi- H13 T200 C T180 C H P H R T25 C T25 C Hrx UNTUK STREAM 13 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K T C 523 K P12 34 bar τ Q Komponen BM Massa Mol (kg/mol) (kg/jam) (kmol/jam) H2O (g) Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 12 Komponen A B C D H2O (g) (Tabel C.1 App C) Smith Van Ness 6ed PERHITUNGAN UNTUK STREAM 12 Cp/R A + BT + CT^2 (eq. Tabel C.2) Smith Van Ness 6ed Cp/R dt A + BT + CT^2 dt Cp/R dt AT + 1/2 BT^2 + 1/3 CT^3-(D/T) Cp dt kj/kmol 27

196 Appendiks B-28 H ig kj Data Tc,Pc untuk stream 12 Komp. Tc(K) Pc(bar) σ є Ω H2O(g) ψ 0.43 T r T, P T c r P P c Pr Tr ( T r ) Tr 1/2...(3.50) Smith Van Ness 6ed...(Tabel 3.1) Smith Van Ness 6ed ( Tr )...(3.51) q Smith Van Ness 6ed Tr Komponen Tr Pr β α (Tr) q H2O (g) Z Z 1 q ( Z )( Z )...(3.49) Smith Van Ness 6ed Z Z I Ln Z I (6.62b) Smith Van Ness 6ed H R RT dln( Tr) Z 1 1 qi (6.64) Smith Van Ness 6ed dlntr H12 R kj ΔH v H2O kj/kg (appendiks F, Smith vanesh 6ed) ΔH v H2O kj

197 Appendiks B-29 H12 H12 Hig +HR + Hv kj UNTUK STREAM 14 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K T C 453 K P bar τ PERHITUNGAN UNTUK STREAM 11 Komponen BM Massa Mol Fraksi CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) TOTAL Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 14 Komponen A B C D CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) TOTAL (Tabel C.1 App C) Smith Van Ness 6ed 29

198 Appendiks B-30 Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 11 setelah dikalikan fraksi Komponen Fraksi Ay By Cy Dy CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) TOTAL Menghitung Cp : Cp H R A C T0 2 B D T T Keterangan Suku 1 Suku 2 Suku 3 Suku <Cp11 ig >H kj/kmol K H11 ig kj Data Tc,Pc untuk Stream 11 Komp. Tc(K) Pc(bar) σ є Ω ψ CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) TOTAL T r T, P T c r P P c 0

199 T r T, P T c r P P c Appendiks B-31 Pr Tr ( T r ) Tr 1/2...(3.50) Smith Van Ness 6ed...(Tabel 3.1) Smith Van Ness 6ed q ( Tr ) Tr...(3.51) Smith Van Ness 6ed Komponen Fraksi ytc(k) ypc(bar) CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) TOTAL Tr Pr β α (Tr) q Z 1 q ( Z Z )( Z )...(3.49) Smith Van Ness 6ed Z Z I Ln Z I (6.62b) Smith Van Ness 6ed H R RT dln( Tr) Z 1 1 qi.(6.64) Smith Van Ness 6ed dlntr 31

200 Appendiks B-32 H11 R kj ΔH v H2O kj/kg (appendiks F, Smith vanesh 6ed) ΔH v H2O kj H11 H11 Hig +HR + Hv kj UNTUK STREAM 16 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K T C 473 K P bar τ PERHITUNGAN UNTUK STREAM 16 Komponen BM Massa Mol Fraksi CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) TOTAL Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 13 Komponen A B C D CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g)

201 Appendiks B-33 O2(g) TOTAL Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 16 setelah dikalikan fraksi Komponen Fraksi Ay By Cy Dy CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) TOTAL Menghitung Cp : Cp H R A C T0 2 B D T T Keterangan Suku 1 Suku 2 Suku 3 Suku <Cp13 ig >H kj/kmol K H13 ig kj Data Tc,Pc untuk Stream 13 Komp. Tc(K) Pc(bar) σ є Ω ψ CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g)

202 Appendiks B-34 TOTAL T r T, P T c Pr Tr ( T r ) Tr r 1/2 P P c...(3.50) Smith Van Ness 6ed...(Tabel 3.1) Smith Van Ness 6ed ( Tr ) q Tr Komponen Fraksi ytc(k) ypc(bar) CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) (3.51) Smith Van Ness 6ed O2(g) TOTAL Tr Pr β α (Tr) q Z Z 1 q ( Z )( Z )...(3.49) Smith Van Ness 6ed Z Z I Ln Z I (6.62b) Smith Van Ness 6ed H R RT dln( Tr) Z 1 1 qi dlntr

203 Appendiks B-35 H R RT dln( Tr) Z 1 1 qi..(6.64) Smith Van Ness 6ed dlntr H13 R kj ΔH v H2O kj/kg (appendiks F, Smith vanesh 6ed) ΔH v H2O kj H13 H13 Hig +HR + Hv kj Berikut ini adalah reaksi yang terjadi dalam WGS: 1 CO + H2O CO2 + H2 Panas reaksi Reaktan Produk Komponen ΔHf0 Komponen ΔHf0 CO(g) CO2(g) H2O(g) ΔHreaksi ΔHf 0 produk - ΔHf 0 reaktan Reaktan ΔH Reaksi Kmol ΔH Reaksi Kj/Kmol Kj (H2O) TOTAL Neraca Energi Q H11 +H11 + Hreaksi- H13 Q NERACA ENERGI WGS (R-210) MASUK kj KELUAR kj H H H QCW ########### 35

204 Appendiks B-36 HR ########### TOTAL ########### TOTAL ########### Suhu CW masuk exchanger ditetapkan 30 C Suhu CWR keluar exchanger ditetapkan 50 C Menghitung massa cooling water yang digunakan : Q Ĥcwr. Mcw - Ĥcw. Mcw Q Mcw( Ĥcwr- Ĥcw) ( Ĥcwr- Ĥcw) 83.6 kj/kg Mcw kg 6. PERHITUNGAN STREAM PADA MIXER I Q loss Stream 10 Neraca Energi Qloss Stream 14 Stream 13 : H14 ( H10+ H13 ) -Qloss 10% ( H) UNTUK STREAM 13 Tref 298 K R kj/kmol K T C 473 K P bar τ H kj UNTUK STREAM 10 Tref 298 K R kj/kmol K T C 453 K P bar τ

205 Appendiks B-37 PERHITUNGAN UNTUK STREAM 10 Komponen BM Massa Mol Fraksi CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) TOTAL Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 10 Komponen A B C D CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) TOTAL Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 10 setelah dikalikan fraksi Komponen Fraksi Ay By Cy Dy CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) TOTAL Menghitung Cp : Cp H R A C T0 2 B D T T 0 37

206 Appendiks B-38 Cp H R A C T0 2 B D T T Keterangan Suku 1 Suku 2 Suku 3 Suku <Cp10 ig >H kj/kmol K H10 ig kj Data Tc,Pc untuk Stream 10 Komp. Tc(K) Pc(bar) σ є Ω ψ CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) TOTAL T T r, Pr T c Pr Tr ( T r ) Tr 1/2 P P c...(3.50) Smith Van Ness 6ed...(Tabel 3.1) Smith Van Ness 6ed ( Tr ) q Tr Komponen Fraksi ytc(k) ypc(bar) CH4(g) CO(g) CO2(g) (3.51) Smith Van Ness 6ed

207 Appendiks B-39 H2(g) H2O(g) O2(g) TOTAL Tr Pr β α (Tr) q Z Z 1 q ( Z )( Z )...(3.49) Smith Van Ness 6ed Z Z I Ln Z I (6.62b) Smith Van Ness 6ed H R RT dln( Tr) Z 1 1 qi..(6.64) Smith Van Ness 6ed dlntr H10 R kj ΔH v H2O kj/kg (appendiks F, Smith vanesh 6ed) ΔH v H2O kj H10 Hig +HR + Hv H kj UNTUK STREAM 14 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K Suhu keluar dari Stream 14 diperoleh dengan cara trial dan error T C K P bar τ

208 Appendiks B-40 PERHITUNGAN UNTUK STREAM 14 Komponen BM Massa Mol Fraksi CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) TOTAL Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 14 Komponen A B C D CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) TOTAL Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 14 setelah dikalikan fraksi Komponen Fraksi Ay By Cy Dy CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) TOTAL Menghitung Cp : Cp H R A C T0 2 B D T T 0

209 Cp H R A C T0 2 B D T T 0 Appendiks B-41 Keterangan Suku 1 Suku 2 Suku 3 Suku <Cp14 ig >H kj/kmol K H14 ig kj Data Tc,Pc untuk Stream 14 Komp. Tc(K) Pc(bar) σ є Ω ψ CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) TOTAL T T r, Pr T c Pr Tr ( T r ) Tr 1/2 P P c...(3.50) Smith Van Ness 6ed...(Tabel 3.1) Smith Van Ness 6ed ( Tr ) q Tr Komponen Fraksi ytc(k) ypc(bar) CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) (3.51) Smith Van Ness 6ed 41

210 Appendiks B-42 H2O(g) O2(g) TOTAL Tr Pr β α (Tr) q Z Z 1 q ( Z )( Z ) Z (3.49) Smith Van Ness 6ed 1 Z I Ln Z I (6.62b) Smith Van Ness 6ed H R RT dln( Tr) Z 1 1 qi..(6.64) Smith Van Ness 6ed dlntr H14 R kj ΔH vl H cal/mole (appendiks F, Smith vanesh 6ed) kj H14 H ig +H R + Hv H O2 19 Total ### HEAT EXCHANGER E-311 CW CWR Q

211 Appendiks B-43 Q Stream 17 Stream 18 Neraca Energi : Q H17- H18 UNTUK STREAM 17 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K T C K P bar τ H17 #REF! Kj UNTUK STREAM 18 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K T18 10 C 283 K P bar τ PERHITUNGAN UNTUK STREAM 18 Komponen BM Massa Mol Fraksi CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) CH3OCH3(g) TOTAL

212 Appendiks B-44 H kj Neraca Energi : Q H17- H18 Q kj NERACA ENERGI HEAT EXCHANGER (E-311) MASUK kj KELUAR kj H H Qcw TOTAL TOTAL Pendingin yang digunakan adalah chilled water Suhu CW masuk exchanger ditetapkan 7 C Suhu CWR keluar exchanger ditetapkan 15 C Menghitung massa cooling water yang digunakan : Q Ĥcwr. Mcw - Ĥcw. Mcw Q Mcw( Ĥcwr- Ĥcw) ( Ĥcwr- Ĥcw) kj/kg Mcw kg 8. SEPARATOR (H-310) Stream 18 Stream 19 Stream 20

213 Appendiks B-45 Neraca Energi : H15 H17 + H16 UNTUK STREAM 18 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K T15 10 C 283 K P bar τ H Kj UNTUK STREAM 19 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K T16 10 C 283 K P bar τ PERHITUNGAN UNTUK STREAM 19 Komponen BM Massa Mol Fraksi CH4(g) E-06 CO(g) E-05 CO2(g) H2(g) E-05 H2O(g) O2(g) E-05 TOTAL Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 19 Komponen A B C D CH4(g)

214 Appendiks B-46 CO(g) CO2(g) H2(g) O2(g) TOTAL Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 19 setelah dikalikan fraksi Komponen Fraksi Ay By Cy Dy CH4(g) E CO(g) CO2(g) H2(g) E O2(g) E TOTAL PERHITUNGAN UNTUK STREAM 19 Keterangan Suku 1 Suku 2 Suku 3 Suku E <Cp19 ig >H kj/kmol K H19 ig kj Data Tc,Pc untuk Stream 19 Komp. Tc(K) Pc(bar) σ є Ω ψ CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) O2(g) TOTAL

215 Appendiks B-47 T r T, P T c r Pr Tr ( T r ) Tr ( Tr ) q Tr P P 1/2 c...(3.50) Smith Van Ness 6ed...(Tabel 3.1) Smith Van Ness 6ed...(3.51) Smith Van Ness 6ed Komponen Fraksi ytc(k) ypc(bar) CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) O2(g) TOTAL Tr Pr β α (Tr) q Z 1 q ( Z Z )( Z )...(3.49) Smith Van Ness 6ed Z Z I Ln Z I (6.62b) Smith Van Ness 6ed H R RT dln( Tr) Z 1 qi (6.64) Smith Van Ness 1 dlntr H16 R kj 47

216 Appendiks B-48 Hvl untuk stream 19 Komponen Hvl BP Hvl Hvl ref Hvl ref CO2(g) TOTAL Untuk H2O (l) Komponen A B C D E H2O(l) TOTAL Setelah dikalikan dengan fraksi Komponen Fraksi A B C D E H2O(l) TOTAL CpdT AT+1/2BT^2+1/3CT^3+1/4DT^4+1/5ET^5 H J/kmol H kj H kj UNTUK STREAM 20 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K T20 10 C 283 K P bar τ PERHITUNGAN UNTUK STREAM 20 Komponen BM Massa Mol CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) Fraksi

217 Appendiks B-49 O2(g) TOTAL Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 20 Komponen A B C D CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) TOTAL Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 20 setelah dikalikan fraksi Komponen Fraksi Ay By Cy Dy CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) TOTAL Menghitung Cp : Cp H R A C T0 2 B D T T Keterangan Suku 1 Suku 2 Suku 3 Suku <Cp17 ig >H kj/kmol K 0 49

218 Appendiks B-50 H17 ig kj Data Tc,Pc untuk Stream 20 Komp. Tc(K) Pc(bar) σ є Ω ψ CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) H3OCH3( TOTAL T T r, Pr T c Pr Tr ( T r ) Tr ( Tr ) q Tr P P 1/2 c...(3.50) Smith Van Ness 6ed...(Tabel 3.1) Smith Van Ness 6ed...(3.51) Smith Van Ness 6ed Komponen Fraksi ytc(k) ypc(bar) CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) TOTAL Tr Pr β α (Tr) q Z 1 q Z

219 Appendiks B-51 Z 1 q ( Z )( Z )...(3.49) Smith Van Ness 6ed Z Z I Ln Z I (6.62b) Smith Van Ness 6ed H R RT dln( Tr) Z 1 1 qi dlntr (6.64) Smith Van Ness 6ed H20 R kj ΔH vl H kj/kg (appendiks F, Smith vanesh 6ed) kj H20 H ig +H R + Hv H kj NERACA SEPARATOR (H-310) MASUK kj KELUAR kj H H H TOTAL TOTAL KOMPRESOR G-411 Stream 20 Neraca panas : H20 + W H21 UNTUK STREAM 20 W Stream 21 51

220 Appendiks B-52 Tref Pref R T20 P20 τ20 η H K 1 bar kj/kmol K 10 C 283 K 33.4 bar % Kj Pertama-tama, kompressor diasumsikan bekerja dengan efisiensi 100%. Hal ini berarti kompressor bekerja secara isentropis. Isentropis berarti S16 S18 ( S16 S18) ig ( Cp ) S 2 D 1 1 A BT 0 CT0 2 2 R T 2 ln 0 suku1 suku2 suku3 suku4 suku <Cp20 ig > S /R kj/kmol K ig ig S ( Cp ) S T P ln ln R R T0 P0..(5.18) Smith Van Ness 6ed ΔS ig kj S R dln ( Tr)...(6.64) Smith Van Ness 6ed Ln( Z ) qi R dlntr S20 R kj ig S S R S ΔS kj ΔS kj Dari nilai ΔS16 yang sudah diketahui, maka nilai T18 dapat dicari dengan trial dan error

221 Appendiks B-53 UNTUK STREAM 21 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K T C K P bar τ21 η % PERHITUNGAN UNTUK STREAM 21 Komponen BM Massa Mol Fraksi CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) TOTAL Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 21 Komponen A B C D CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) TOTAL Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 21 setelah dikalikan fraksi Komponen Fraksi Ay By Cy Dy 53

222 Appendiks B-54 CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) TOTAL Menghitung Cp : Cp H R A C T0 2 B D T T Keterangan Suku 1 Suku 2 Suku 3 Suku <Cp21 ig >H kj/kmol K H21 ig kj Data Tc,Pc untuk Stream 21 Komp. Tc(K) Pc(bar) σ є Ω ψ CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) TOTAL T T r, Pr T c Pr Tr ( T r ) Tr P P 1/2 c...(3.50) Smith Van Ness 6ed...(Tabel 3.1) Smith Van Ness 6ed 0

223 Appendiks B-55 ( T r ) Tr 1/2 q ( Tr ) Tr...(3.51) Smith Van Ness 6ed Komponen Fraksi ytc(k) ypc(bar) CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) TOTAL Tr Pr β α (Tr) q Z 1 q ( Z Z )( Z )...(3.49) Smith Van Ness 6ed Z Z I Ln Z I (6.62b) Smith Van Ness 6ed H R RT dln( Tr) Z 1 1 qi dlntr H21 R kj ΔH v H2O pada boiling point kj/kg 55

224 Appendiks B-56 ΔH v H2O pada suhu reference kj H21 H ig +H R + Hv H kj ig ( Cp ) R S A BT 0 CT D 2 T ln suku1 suku2 suku3 suku4 suku <Cp18 ig > S /R kj/kmol K S R ig ΔS ig ig ( Cp ) S T ln R T ln kj P P 0 S R dln ( Tr) Ln( Z ) qi R dlntr S21 R kj ig R S S S ΔS kj...(6.64) Smith Van Ness 6ed Dari hasil trial diperoleh nilai T20 yaitu ⁰C W max H21-H kj W actual kj Dari W actual tersebut, maka dapat dicari nilai ΔH21 dan T21 yang sebenarnya (η 75%) H kj T C

225 Appendiks B-57 NERACA ENERGI KOMPRESOR (G-411) MASUK kj KELUAR kj H H W TOTAL TOTAL HEAT EXCHANGER E-412 Steam Kondensat Q Q loss Stream 21 Stream 22 Neraca panas : Q -Qloss H21- H22 Qloss10%Q UNTUK STREAM 21 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K T C K P bar τ21 H Kj UNTUK STREAM 22 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K T C 513 K P22 49 bar 57

226 Appendiks B-58 τ PERHITUNGAN UNTUK STREAM 22 Komponen BM Massa Mol Fraksi CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) TOTAL Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 22 Komponen A B C D CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) TOTAL Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 22 setelah dikalikan fraksi Komponen Fraksi Ay By Cy Dy CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) TOTAL Menghitung Cp :

227 Appendiks B-59 Cp H R A C T0 2 B D T T Suku 1 Suku 2 Suku 3 Suku 4 Keterangan Suku 1 Suku 2 Suku 3 Suku <Cp22 ig >H kj/kmol K H22 ig kj 0 Data Tc,Pc untuk Stream 22 Komp. Tc(K) Pc(bar) σ є Ω ψ CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) TOTAL T r T, P T c r P P c Pr Tr ( T r ) Tr 1/2...(3.50) Smith Van Ness 6ed...(Tabel 3.1) Smith Van Ness 6ed q ( Tr ) Tr...(3.51) Smith Van Ness 6ed 59

228 Appendiks B-60 Komponen Fraksi ytc(k) ypc(bar) CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) TOTAL Tr Pr β α (Tr) q Z Z 1 q ( Z )( Z ) Z (3.49) Smith Van Ness 6ed 1 Z I Ln Z I (6.62b) Smith Van Ness 6ed H R RT dln( Tr) Z 1 1 qi dlntr H22 R kj ΔH vl H kj/kg (appendiks F, Smith vanesh 6ed) kj H22 H ig +H R + Hv H kj Neraca Energi : 0.9 Q H22 - H21

229 Appendiks B-61 Q (H22- H21)/ kj NERACA ENERGI HEAT EXCHANGER (E-412) MASUK kj KELUAR kj H H Q steam Q loss TOTAL TOTAL Steam yang digunakan adalah steam saturated dengan tekanan 50 bar dan suhu 270 C. Massa steam yang dibutuhkan : Q Hs- Hc kj Hs- Hc kj Ĥs. Msteam - Ĥc. Msteam kj Msteam ( λ ) λ kj/kmol Msteam Kmol Msteam kg 11. REAKTOR SINTESA DME (R-410) Steam Kondensat Q Stream 22 Stream 23 Neraca Energi : Q H23- Hreaksi - H22 Qloss 10%Q UNTUK STREAM 22 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K 61

230 Appendiks B-62 T C 523 K P22 50 bar τ Q H Kj UNTUK STREAM 23 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K T C 533 K P bar τ PERHITUNGAN UNTUK STREAM 23 Komponen BM Massa Mol Fraksi CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) CH3OCH3(g) TOTAL Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 23 Komponen A B C D CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g)

231 Appendiks B-63 CH3OCH3(g) TOTAL Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 23 setelah dikalikan fraksi Komponen Fraksi Ay By Cy Dy CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) CH3OCH3(g) TOTAL Menghitung Cp : Cp H R A C T0 2 B D T T Suku 1 Suku 2 Suku 3 Suku 4 Keterangan Suku 1 Suku 2 Suku 3 Suku <Cp23 ig >H kj/kmol K H23 ig kj Data Tc,Pc untuk Stream 23 Komp. Tc(K) Pc(bar) σ є Ω ψ CH4(g) CO(g)

232 Appendiks B-64 CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) H3OCH3( TOTAL T r T, P T c r P P c Pr Tr...(3.50) Smith Van Ness 6ed ( T r ) Tr 1/2...(Tabel 3.1) Smith Van Ness 6ed ( Tr ) q Tr Komponen Fraksi ytc(k) ypc(bar) CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) CH3OCH3(g) TOTAL (3.51) Smith Van Ness 6ed Tr Pr β α (Tr) q Z 1 q ( Z Z )( Z )...(3.49) Smith Van Ness 6ed Z Z I Ln Z

233 Appendiks B-65 1 Z I Ln Z I (6.62b) Smith Van Ness 6ed H R RT dln( Tr) Z 1 1 qi dlntr H20 R kj ΔH vl H kj/kg (appendiks F, Smith vanesh 6ed) kj ΔH v DME pada boiling point cal/mole kj/kmol ΔH v DME pada suhu reference kj H23 H ig +H R + Hv H kj Berikut ini adalah reaksi yang terjadi dalam Reaktor Sintesa DME: 1 3CO + 3H2 CH3OCH3 + CO2 Panas reaksi Reaktan Produk Komponen ΔHf0 Komponen ΔHf0 CO(g) CO2(g) CH3OCH3(g) ΔHreaksi ΔHf 0 produk - ΔHf 0 reaktan Reaktan ΔH Reaksi Kmol ΔH Reaksi Kj/Kmol Kj (DME) E+10 TOTAL E+10 Neraca panas : Q H23 - Hreaksi - H22 65

234 Appendiks B-66 Q Qloss 10%Q NERACA ENERGI REAKTOR SINTESA DME (R-410) MASUK kj KELUAR kj H H HR E+10 Qloss Qsteam TOTAL TOTAL Steam yang digunakan adalah steam saturated dengan tekanan 50 bar dan suhu 270 C Q Hs- Hc kj Hs- Hc kj Ĥs. Msteam - Ĥc. Msteam kj Msteam ( λ ) λ kj/kmol Msteam Kmol Msteam kg 12. PERHITUNGAN STREAM PADA EXPANSION Q loss VALVE (K Stream 23 Stream 24 Neraca Energi : H23 H24+Qloss Qloss10%(H24) UNTUK STREAM 23 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K

235 Appendiks B-67 T C 533 K P bar τ H Kj UNTUK STREAM 24 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K Suhu keluar dari Stream 24 diperoleh dengan cara trial dan error T C K P bar τ PERHITUNGAN UNTUK STREAM 24 Komponen BM Massa Mol Fraksi CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) CH3OCH3(g) TOTAL Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 21 Komponen A B C D CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g)

236 Appendiks B-68 CH3OCH3(g) TOTAL Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 21 setelah dikalikan fraksi Komponen Fraksi Ay By Cy Dy CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) CH3OCH3(g) TOTAL Menghitung Cp : Cp H R A C T0 2 B D T T Suku 1 Suku 2 Suku 3 Suku 4 Keterangan Suku 1 Suku 2 Suku 3 Suku E <Cp21 ig >H kj/kmol K H21 ig kj Data Tc,Pc untuk Stream 24 Komp. Tc(K) Pc(bar) σ є Ω ψ CH4(g) CO(g) CO2(g)

237 Appendiks B-69 H2(g) H2O(g) O2(g) H3OCH3( TOTAL T T r, Pr T c Pr Tr ( T r ) Tr q ( Tr ) Tr P P 1/2 c...(3.50) Smith Van Ness 6ed...(Tabel 3.1) Smith Van Ness 6ed...(3.51) Smith Van Ness 6ed Komponen Fraksi ytc(k) ypc(bar) CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) CH3OCH3(g) TOTAL Tr Pr β α (Tr) q Z 1 q ( Z Z )( Z )...(3.49) Smith Van Ness 6ed Z

238 Appendiks B-70 1 Z I Ln Z I (6.62b) Smith Van Ness 6ed H R RT dln( Tr) Z 1 1 qi dlntr H24 R kj ΔH vl H kj/kg kj ΔH v DME pada boiling point cal/mole kj/kmol ΔH v DME pada suhu reference kj H24 H ig +H R + Hv H kj 13. HEAT EXCHANGER E-512 CW CWR Q Stream 24 Stream 25 Neraca Energi : Q H24- H25 UNTUK STREAM 24 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K T C K

239 Appendiks B-71 P bar τ H Kj UNTUK STREAM 25 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K T25 20 C 293 K P25 39 bar τ PERHITUNGAN UNTUK STREAM 25 Komponen BM assa (kg/jaol(kmol/ja Fraksi CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) CH3OCH3(g) TOTAL H kj Neraca Energi : Q H24 - H25 Q kj NERACA ENERGI HEAT EXCHANGER (E-512) MASUK kj KELUAR kj H H Qcw TOTAL TOTAL

240 Appendiks B-72 Pendingin yang digunakan adalah chilled water Suhu CW masuk exchanger ditetapkan 7 C Suhu CWR keluar exchanger ditetapkan 15 C Menghitung massa cooling water yang digunakan : Q Ĥcwr. Mcw - Ĥcw. Mcw Q Mcw( Ĥcwr- Ĥcw) ( Ĥcwr- Ĥcw) kj/kg Mcw kg 14. SEPARATOR (H-510) Stream 25 Stream 27 Stream 26 Neraca panas : H25 H27 + H26 UNTUK STREAM 25 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K T25 20 C 293 K P25 39 bar τ H Kj UNTUK STREAM 27 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K T27 20 C 293 K P27 40 bar τ

241 Appendiks B-73 PERHITUNGAN UNTUK STREAM 27 Komponen BM Massa Mol Fraksi CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) CH3OCH3(g) TOTAL Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 27 Komponen A B C D CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) O2(g) TOTAL Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 27 setelah dikalikan fraksi Komponen Fraksi Ay By Cy Dy CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) O2(g) TOTAL Cp H R A C T0 2 B D T T Suku 1 Suku 2 Suku 3 Suku

242 Appendiks B-74 Keterangan Suku 1 Suku 2 Suku 3 Suku <Cp23 ig >H kj/kmol K H23 ig kj Data Tc,Pc untuk Stream 23 Komp. Tc(K) Pc(bar) σ є Ω ψ CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) O2(g) TOTAL T T r, Pr T c Pr Tr ( T r ) Tr ( Tr ) q Tr P P 1/2 c...(3.50) Smith Van Ness 6ed...(Tabel 3.1) Smith Van Ness 6ed...(3.51) Smith Van Ness 6ed Komponen Fraksi ytc(k) ypc(bar) CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) O2(g) TOTAL

243 Appendiks B-75 Tr Pr β α (Tr) q Z 1 q ( Z Z )( Z )...(3.49) Smith Van Ness 6ed Z Z I Ln Z I (6.62b) Smith Van Ness 6ed H R RT dln( Tr) Z 1 1 qi dlntr H27 R kj Hvl untuk stream 27 Komponen Hvl (cal/mo BP Hvl (kj/km Hvl ref Hvl ref (kj CO2(g) TOTAL Untuk dimethyl ether (l) dan H2O (l) Komponen A B C D E H2O(l) DME(l) E-06 TOTAL E-06 Setelah dikalikan dengan fraksi Komponen Fraksi A B C D E H2O(l) DME(l) E-07 TOTAL E-07 75

244 Appendiks B-76 CpdT AT+1/2BT^2+1/3CT^3+1/4DT^4+1/5ET^5 H J/kmol H kj H kj UNTUK STREAM 26 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K T26 20 C 293 K P26 39 bar τ PERHITUNGAN UNTUK STREAM 26 Komponen BM assa (kg/jaol(kmol/ja Fraksi CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) CH3OCH3(g) TOTAL Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 26 Komponen A B C D CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) CH3OCH3(g)

245 Appendiks B-77 TOTAL Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 26 setelah dikalikan fraksi Komponen Fraksi Ay By Cy Dy CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) E H2O(g) O2(g) CH3OCH3(g) TOTAL Menghitung Cp : Cp H R A C T0 2 B D T T Suku 1 Suku 2 Suku 3 Suku 4 Keterangan Suku 1 Suku 2 Suku 3 Suku <Cp26 ig >H kj/kmol K H26 ig kj Data Tc,Pc untuk Stream 26 Komp. Tc(K) Pc(bar) σ є Ω ψ CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g)

246 Appendiks B-78 H2O(g) O2(g) H3OCH3( TOTAL T r T, P T c r Pr Tr ( T r ) Tr P P 1/2 ( Tr ) q Tr c...(3.50) Smith Van Ness 6ed...(Tabel 3.1) Smith Van Ness 6ed...(3.51) Smith Van Ness 6ed Komponen Fraksi ytc(k) ypc(bar) CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) CH3OCH3(g) TOTAL Tr Pr β α (Tr) q Z 1 q ( Z Z )( Z )...(3.49) Smith Van Ness 6ed Z Z I Ln Z...(6.62b) Smith Van Ness 6ed

247 Appendiks B-79 I H R RT dln( Tr) Z 1 1 qi dlntr H26 R kj ΔH vl H kj/kg (appendiks F, Smith vanesh 6ed) kj ΔH v DME pada boiling point cal/mole kj/kmol ΔH v DME pada suhu reference kj H26 H ig +H R + Hv H kj NERACA SEPARATOR (H-510) MASUK kj KELUAR kj H H H TOTAL TOTAL PERHITUNGAN STREAM PADA EXPANSION VALVE (K Q loss Stream 27 Neraca Energi : H23 H24+Qloss Qloss10%(H24) Stream 28 UNTUK STREAM 27 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K 79

248 Appendiks B-80 T27 20 C 293 K P27 39 bar τ27 H Kj UNTUK STREAM 28 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K Suhu keluar dari Stream 24 diperoleh dengan cara trial dan error T C K P28 4 bar τ PERHITUNGAN UNTUK STREAM 28 Komponen BM Massa Mol Fraksi CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) CH3OCH3(g) TOTAL Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 28 Komponen A B C D CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) O2(g) TOTAL

249 Appendiks B-81 Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 28 setelah dikalikan fraksi Komponen Fraksi Ay By Cy Dy CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) O2(g) TOTAL Cp H B C D A T 1 T0 1 2 R 2 3 T Suku 1 Suku 2 Suku 3 Suku 4 Keterangan Suku 1 Suku 2 Suku 3 Suku <Cp28 ig >H kj/kmol K H28 ig kj Data Tc,Pc untuk Stream 28 Komp. Tc(K) Pc(bar) σ є Ω ψ CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) O2(g) TOTAL T r T, P T c Pr Tr r P P c...(3.50) Smith Van Ness 6ed 81

250 Appendiks B-82 Pr Tr ( T r ) Tr ( Tr ) q Tr 1/2...(Tabel 3.1) Smith Van Ness 6ed...(3.51) Smith Van Ness 6ed Komponen Fraksi ytc(k) ypc(bar) CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) O2(g) TOTAL Tr Pr β α (Tr) q Z 1 q ( Z Z )( Z )...(3.49) Smith Van Ness 6ed Z Z I Ln Z I (6.62b) Smith Van Ness 6ed H R RT dln( Tr) Z 1 1 qi dlntr H28 R kj Hvl untuk stream 28 Komponen Hvl (cal/mo BP Hvl (kj/km Hvl ref Hvl ref (kj CO2(g) TOTAL

251 Appendiks B-83 Untuk dimethyl ether (l) dan H2O (l) Komponen A B C D E H2O(l) DME(l) E-06 TOTAL E-06 Setelah dikalikan dengan fraksi Komponen Fraksi A B C D E H2O(l) DME(l) E-07 TOTAL E-07 CpdT AT+1/2BT^2+1/3CT^3+1/4DT^4+1/5ET^5 H J/kmol H kj H kj 15. KOLOM DISTILASI D-520 V 30 Qc 30 DV F 28 Lo 31 DL B 83

252 Appendiks B B QR Kondisi Operasi: P 480 kpa 5 bar T K Untuk gas-gas dengan Tc diatas suhu operasi menggunakan persamaaan berikut: ln P K i P P sat Komponen a b c d e f CO H2O E-06 2 CH3OCH E-05 2 (Hysis) Sedangkan untuk gas-gas dengan Tc dibawah suhu operasi menggunakan persamaan: Ki sat i a He P tot Komponen CH4 CO H2 O2 i bi T c i He d ln T e T i Sehingga dari masing-masing komponen dapat dicari Ki sebagai i f i

253 Appendiks B-85 berikut: Komponen Ki CO H2O CH3OCH CH CO H O Dengan menggunakan persamaan berikut dapat dicari nilai ф i, r ir z if F F 1 q dengan : q 1 zi komposisi komponen masuk (feed) F feed yang masuk i, r K K i HK Dengan KHKKheavy Key K H2O Pada arus 22 (misal arus F) ф Komponen Kmol zi Ki/KHK CH E CO CO H E H2O O i, r ir z if F

254 Appendiks B-86 CH3OCH TOTAL Ditetapkan R1,5 Rmin R Lo/D Dengan D DV+DL DV Dari Neraca Massa DL Sehingga D Rmin dapat dihitung dengan persamaan : ir xidd DR ir m 1 Pada arus D ф Komponen Kmol zi Ki/KHK CH CO CO H E H2O 9.4E E-06 1 O CH3OCH TOTAL ir xidd D ir Sehingga D(Rmin+1) Rmin R m i, r z if F ir

255 Appendiks B-87 Arus DV R R Lo/D Lo Kmol Komponen Kmol yidv CH CO CO H E-05 H2O 9.4E E-06 O CH3OCH TOTAL Arus DL Komponen Kmol xidl CH3OCH H2O 9.4E TOTAL Arus Lo Fraksi mol komponen di Lo sama dengan fraksi mol komponen di DL Komponen Kmol xidl CH3OCH H2O TOTAL Untuk mencari Arus V V (R+1)D 87

256 Appendiks B-88 V Kmol Sehingga dapat dicari komponen-komponen di V, dengan rumus : y iv V y idv DV + x idl DL + x ilo Lo Arus V Komponen Kmol yiv CH4 2.3E E-08 CO 1.5E E-07 CO2 3.7E E-01 H2 7.8E E-09 H2O 3.5E E-10 O2 1.9E E-07 CH3OCH3 1.8E E-02 TOTAL Menghitung Enthalpy Arus DV Komponen Kmol yidv CH CO CO H E-05 H2O 9.4E E-06 O CH3OCH TOTAL PERHITUNGAN UNTUK ARUS DV <CpDVig>H kj/kmol K H DV ig kj ΔHv DME kj ΔHv H2O kj

257 Appendiks B-89 H DV HDVig + Hv DME +Hv H2O H DV kj Arus DL Komponen Kmol xidl CH3OCH H2O TOTAL PERHITUNGAN UNTUK ARUS DL Untuk dimethyl ether (l) dan H2O (l) Komponen a b c d e H2O(l) H3OCH3( E-06 TOTAL E-06 Setelah dikalikan dengan fraksi Komponen Fraksi a b c d e H2O(l) E H3OCH3( E-06 TOTAL E-06 CpdT AT+1/2BT^2+1/3CT^3+1/4DT^4+1/5ET^5 H DL J/kmol H DL kj Arus Lo Komponen Kmol xilo 89

258 Appendiks B-90 CH3OCH H2O TOTAL PERHITUNGAN UNTUK ARUS DL Untuk dimethyl ether (l) dan H2O (l) Komponen a b c d e H2O(l) H3OCH3( E-06 TOTAL E-06 Setelah dikalikan dengan fraksi Komponen Fraksi a b c d e H2O(l) E H3OCH3( E-06 TOTAL E-06 CpdT AT+1/2BT^2+1/3CT^3+1/4DT^4+1/5ET^5 HLO J/kmol HLO kj Arus V Komponen Kmol yiv CH4 CO CO2 H2 H2O O2 CH3OCH3 2.3E E E E E E E E E E E E E E-02

259 Appendiks B-91 TOTAL Untuk gas-gas dengan Tc diatas suhu operasi menggunakan persamaaan berikut: sat bi f ln P i i ai d i ln T eit T ci Psat K i P Komponen a b c d e f CO H2O E-06 2 CH3OCH E-05 2 (Hysis) Sedangkan untuk gas-gas dengan Tc dibawah suhu operasi menggunakan persamaan: Ki He P tot Komponen He CH CO H O Sehingga dari masing-masing komponen dapat dicari Ki sebagai berikut: Komponen Ki CO H2O CH3OCH CH

260 Appendiks B-92 CO H O Dengan trial awal Tdew, hingga : yi Ki Tdew C K 1 Komponen yi/ki CO E-09 H2O CH3OCH CH E-11 CO E-11 H2 1.6E-11 O Total 1.0 Sehingga untuk arus V <CpVig>H kj/kmol K H V ig kj ΔHv DME kj ΔHv H2O kj H V HVig + Hv DME +Hv H2O Hv kj Neraca panas Hv H DV + H DL + H Lo + Qc Qc kj Pendingin yang digunakan adalah ethylene Suhu pendingin masuk exchanger ditetapkan -105 C Suhu pendingin keluar exchanger ditetapkan -74C

261 Appendiks B-93 Menghitung massa cooling water yang digunakan : Q Ĥcwr. Mcw - Ĥcw. Mcw Q Mcw( Ĥcwr- Ĥcw) ( Ĥcwr- Ĥcw) kj/kg Mcw kg Pada Arus B Komponen a b c d e f H2O E-06 2 CH3OCH E-05 2 (Hysis) Dengan persamaan berikut : K i P P sat Dengan trial awal Tbubble, hingga : T C K sehingga diperoleh; Komponen Ki CO H2O Komponen Kmol Xb xiki H2O(l) H3OCH3( E TOTAL Menghitung Enthalpy pada Arus B Untuk dimethyl ether (l) dan H2O (l) xiki1 93

262 Appendiks B-94 Komponen a b c d H2O(l) H3OCH3( TOTAL e 0 9.4E E-06 Setelah dikalikan dengan fraksi Komponen Fraksi a b c d e H2O(l) H3OCH3( 7.2E E E-10 TOTAL E E-10 CpdT AT+1/2BT^2+1/3CT^3+1/4DT^4+1/5ET^5 HB J/kmol HB kj Neraca Energi H F +Q R H B + H DV + H DL +Qc Q R kj Steam yang digunakan adalah steam saturated dengan tekanan 7 bar dan suhu 170 C. Menghitung massa steam yang dibutuhkan: Kj Q kj ΔĤs. Msteam - ΔĤc. Msteam kj Msteam ( λ ) λ kj/kmol Msteam Kmol Msteam kg NERACA KOLOM DISTILASI (D-520) MASUK kj KELUAR kj H H QR H H QC TOTAL TOTAL

263 Appendiks B KOMPRESOR G-527 Stream 32 W Stream 33 Neraca Energi : H30 + W H31 UNTUK STREAM 32 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K T32-70 C 203 K P32 5 bar τ32 η H % Kj Pertama-tama, kompressor diasumsikan bekerja dengan efisiensi 100%. Hal ini berarti kompressor bekerja secara isentropis. Isentropis berarti S30 S31 ( S30 S31) ig ( Cp ) S 2 D 1 1 A BT 0 CT0 2 2 R T 2 ln 0 suku1 suku2 suku3 suku4 suku <Cp32 ig > S /R kj/kmol K S R ig ΔS ig ig ( Cp ) S T ln ln R T kj P P 0 95

264 Appendiks B-96 S R dln ( Tr)...(6.64) Ln( Z ) Smith Van Ness 6ed qi R dlntr S32 R kj ig S S R S ΔS kj ΔS kj Dari nilai ΔS32 yang sudah diketahui, maka nilai T31 dapat dicari dengan trial dan error UNTUK STREAM 33 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K T C K P33 40 bar τ33 η % PERHITUNGAN UNTUK STREAM 33 Komponen BM Massa (kmol/jam) Fraksi CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) CH3OCH TOTAL Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 33

265 Appendiks B-97 Komponen A B C D CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) CH3OCH TOTAL Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 33 setelah dikalikan fraksi Komponen Fraksi Ay By Cy Dy CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) E O2(g) CH3OCH TOTAL E Menghitung Cp : Cp H R A C T0 2 B D T T 0 Keterangan Suku 1 Suku 2 Suku 3 Suku <Cp33 ig >H kj/kmol K 97

266 Appendiks B-98 H33 ig kj Data Tc,Pc untuk Stream 33 Komp. Tc(K) Pc(bar) σ є Ω ψ CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) CH3OCH TOTAL T r T, P T c r P P c Pr Tr ( T r ) Tr 1/2...(3.50) Smith Van Ness 6ed...(Tabel 3.1) Smith Van Ness 6ed q ( Tr ) Tr...(3.51) Smith Van Ness 6ed Komponen Fraksi ytc(k) ypc(bar) CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) CH3OCH TOTAL Tr Pr β α (Tr) q

267 Appendiks B Z 1 q ( Z Z )( Z )...(3.49) Smith Van Ness 6ed Z Z I Ln Z I (6.62b) Smith Van Ness 6ed H R RT dln( Tr) Z 1 1 qi dlntr H33 R kj ΔH v H2O kj/kg ΔH v H2O kj ΔH v DME cal/mole kj/kmol ΔH v DME kj H33 H ig +H R + Hv H kj ig ( Cp ) R S A BT 0 CT D 2 T ln suku1 suku2 suku3 suku4 suku

268 Appendiks B-100 <Cp33 ig > S /R kj/kmol K S R ig ΔS ig ig ( Cp ) S T ln R T ln kj P P 0 S R dln ( Tr) Ln( Z ) qi R dlntr S33 R kj ig R S S S ΔS kj...(6.64) Smith Van Ness 6ed Dari hasil trial diperoleh nilai T33 yaitu ⁰C W max H33-H kj W actual kj Dari W actual tersebut, maka dapat dicari nilai ΔH33 dan T33 yang sebenarnya (η 75%) H kj T C NERACA ENERGI KOMPRESOR (G-527) MASUK kj KELUAR kj H H W TOTAL TOTAL PERHITUNGAN STREAM PADA MIXER II Stream 26 Stream 27 Stream 31

269 Appendiks B-101 Neraca Energi Qloss Stream 31 : H27 ( H26+ H31 ) -Qloss 10% ( H) UNTUK STREAM 26 Tref 298 K R kj/kmol K T26 20 C 293 K P26 39 bar τ H kj UNTUK STREAM 31 Tref 298 K R kj/kmol K T C K P31 39 bar τ H kj UNTUK STREAM 27 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K Suhu keluar dari Stream 28 diperoleh dengan cara trial dan error T C K P27 39 bar τ PERHITUNGAN UNTUK STREAM 27 Komponen BM Massa Mol Fraksi CH4(g) CO(g) CO2(g)

270 Appendiks B-102 H2(g) H2O(g) N2(g) O2(g) CH3OCH3(g) TOTAL Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 27 Komponen A B C D CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) N2(g) O2(g) CH3OCH3(g) TOTAL Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 27 setelah dikalikan fraksi Komponen Fraksi Ay By Cy Dy CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) N2(g) O2(g) CH3OCH3(g) TOTAL Menghitung Cp :

271 Appendiks B-103 Cp H R A Suku 1 Suku 2 Suku 3 Suku 4 Keterangan Suku 1 Suku 2 Suku 3 Suku <Cp27 ig >H kj/kmol K H27 ig kj Data Tc,Pc untuk Stream 27 Komp. Tc(K) Pc(bar) σ є Ω ψ CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) N2(g) O2(g) H3OCH3( TOTAL T r T, P T c Komponen ( T r ) Tr q r Pr Tr C T0 2 B D T T ( Tr ) Tr P P 1/2 c Fraksi...(3.50) Smith Van Ness 6ed...(Tabel 3.1) Smith Van Ness 6ed...(3.51) Smith Van Ness 6ed ytc(k) ypc(bar) 0 103

272 Appendiks B-104 CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) N2(g) O2(g) CH3OCH3(g) TOTAL Tr Pr β α (Tr) q Z 1 q ( Z Z )( Z )...(3.49) Smith Van Ness 6ed Z Z I Ln Z I (6.62b) Smith Van Ness 6ed H R RT dln( Tr) Z 1 1 qi dlntr H27 R kj ΔH vl H kj/kg kj ΔH v DME pada boiling point cal/mole kj/kmol

273 Appendiks B-105 ΔH v DME pada suhu reference kj H27 H ig +H R + Hv H kj 19. KOMPRESOR G-528 Stream 27 W Stream 28 Neraca Energi : H27 + W H28 UNTUK STREAM 27 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K T C K P27 39 bar τ27 η % H Kj Pertama-tama, kompressor diasumsikan bekerja dengan efisiensi 100%. Hal ini berarti kompressor bekerja secara isentropis. Isentropis berarti S27 S28 ( S27 S28) ig ( Cp ) S 2 D 1 1 A BT 0 CT0 2 2 R T 2 ln 0 suku1 suku2 suku3 suku4 suku

274 Appendiks B-106 <Cp27 ig > S /R kj/kmol K S R ig ΔS ig ig ( Cp ) S T ln R T ln kj P P 0...(6.64) Smith Van Ness 6ed S R dln ( Tr) Ln( Z ) qi R dlntr S27 R kj ig S S R S ΔS kj ΔS kj Dari nilai ΔS28 yang sudah diketahui, maka nilai T28 dapat dicari dengan trial dan error UNTUK STREAM 28 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K T C K P bar τ28 η % PERHITUNGAN UNTUK STREAM 28 Komponen BM Massa Mol Fraksi CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g)

275 Appendiks B-107 O2(g) CH3OCH TOTAL Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 28 Komponen A B C D CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) CH3OCH TOTAL Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 28 setelah dikalikan fraksi Komponen Fraksi Ay By Cy Dy CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) CH3OCH TOTAL E Menghitung Cp : Cp H R A C T0 2 B D T T 0 Suku 1 Suku 2 Suku 3 Suku 4 Keterangan Suku

276 Appendiks B-108 Suku 2 Suku 3 Suku <Cp28 ig >H kj/kmol K H28 ig kj Data Tc,Pc untuk Stream 28 Komp. Tc(K) Pc(bar) σ є Ω ψ CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) CH3OCH TOTAL T r T, P T c r P P c Pr Tr ( T r ) Tr 1/2...(3.50) Smith Van Ness 6ed...(Tabel 3.1) Smith Van Ness 6ed q ( Tr ) Tr...(3.51) Smith Van Ness 6ed Komponen Fraksi ytc(k) ypc(bar) CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g)

277 Appendiks B-109 O2(g) CH3OCH TOTAL Tr Pr β α (Tr) q Z 1 q ( Z Z )( Z )...(3.49) Smith Van Ness 6ed Z Z I Ln Z I (6.62b) Smith Van Ness 6ed H R RT dln( Tr) Z 1 1 qi dlntr H28 R kj ΔH v H2O kj/kg ΔH v H2O kj ΔH v DME cal/mole kj/kmol ΔH v DME kj H28 H ig +H R + Hv H kj ig ( Cp ) S 2 D A BT CT

278 Appendiks B-110 R S A BT 0 CT 2 2 T 2 ln 0 suku1 suku2 suku3 suku4 suku <Cp28 ig > S /R kj/kmol K 0 ig ig S ( Cp ) S T P ln ln R R T0 P0 ΔS ig kj S R dln ( Tr)...(6.64) Smith Van Ness 6ed Ln( Z ) qi R dlntr S28 R kj ig S S R S ΔS kj Dari hasil trial diperoleh nilai T28 yaitu ⁰C W max H28-H kj W actual kj Dari W actual tersebut, maka dapat dicari nilai ΔH28 dan T28 yang sebenarnya (η 75%) H kj T C NERACA ENERGI KOMPRESOR (G-528) MASUK kj KELUAR kj H H W TOTAL TOTAL

279 Appendiks B HEAT EXCHANGER (E-529) CW CWR Stream 28 Stream 29 Neraca panas : Q H28 - H29 UNTUK STREAM 28 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K T C K P bar τ H Kj UNTUK STREAM 29 Tref 298 K Pref 1 bar R kj/kmol K T29 30 C 303 K P bar τ PERHITUNGAN UNTUK STREAM 29 Komponen BM Massa Mol Fraksi CH4(g) CO(g) CO2(g)

280 Appendiks B-112 H2(g) H2O(g) O2(g) CH3OCH3(g) TOTAL Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 29 Komponen A B C D CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) CH3OCH3(g) TOTAL Data A,B,C,D untuk perhitungan Cp pada Stream 29 setelah dikalikan fraksi Komponen Fraksi Ay By Cy Dy CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) CH3OCH3(g) TOTAL Menghitung Cp :

281 Appendiks B-113 Cp H R A C T0 2 B D T T Suku 1 Suku 2 Suku 3 Suku 4 Keterangan Suku 1 Suku 2 Suku 3 Suku <Cp29 ig >H kj/kmol K H29 ig kj Data Tc,Pc untuk Stream 29 Komp. Tc(K) Pc(bar) σ є Ω ψ CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) N2(g) O2(g) H3OCH3( TOTAL T r T P, Pr T c Pc Pr Tr...(3.50) Smith Van Ness 6ed 0 ( T r ) Tr 1/2...(Tabel 3.1) Smith Van Ness 6ed q ( Tr ) Tr...(3.51) Smith Van Ness 6ed 113

282 Appendiks B-114 Komponen Fraksi ytc(k) ypc(bar) CH4(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2O(g) O2(g) CH3OCH3(g) TOTAL Tr Pr β α (Tr) q Z 1 q ( Z Z )( Z )...(3.49) Smith Van Ness 6ed Z Z I Ln Z I (6.62b) Smith Van Ness 6ed H R RT dln( Tr) Z 1 1 qi dlntr H29 R kj ΔH vl H kj/kg kj

283 Appendiks B-115 ΔH v DME pada boiling point cal/mole kj/kmol ΔH v DME pada suhu reference kj H29 H ig +H R + Hv H kj Q NERACA HEAT EXCHANGER (D-529) MASUK kj KELUAR kj H H Q TOTAL TOTAL Suhu CW masuk exchanger ditetapkan 7 C Suhu CWR keluar exchanger ditetapkan 25 C Menghitung massa cooling water yang digunakan : Q Ĥcwr. Mcw - Ĥcw. Mcw Q Mcw( Ĥcwr- Ĥcw) ( Ĥcwr- Ĥcw) 83.6 kj/kg Mcw kg 115

284 APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT 1. Reaktor DME (R-410) Fungsi : Untuk mengkonversi syngas menjadi Dimethyl Ether Cara Kerja : 1 Reaktor beroperasi pada suhu 260 o C 2 Syngas masuk dari bawah dan melewati mineral oil 3 Reaksi terjadi pada fase gas dan bersifat exothermal 4 Produk DME dan unconverted gas keluar pada bagian atas Data kondisi : Tekanan 50 bar 711,86 psia Suhu 260 O C Reaksi yang terjadi : 3CO + 3H 2 > CH 3 OCH 3 (DME) + CO 2 Yang akan dihitung 1 Volume Reaktor 2 Diameter dan tinggi reaktor. 3 Kebutuhan katalis 4 Tebal tangki Reaktor. Perhitungan : 1. Menentukan Volume Reaktor Reaktor sintesa DME menggunakan jenis reaktor Fixed Bed dengan sistem pendingin shell and tube Diketahui F A0 157 kmol/jam K 7,38 /jam ƿ A0 32,2 kg/m 3 n A 57,4 kmol m 3 V A 137 n A0 157 kmol Appendiks C-1

285 Appendiks C-2 Penyelesaian : Ƹ A -0,7 X A 0,64 C A0 1,15 C A 0,42 kmol/m 3 kmol/m 3 V F A0 [ (1+Ƹ A ). ln 1 - Ƹ A. X A ] K. C A0 1 - X A Pers.21 Levenspiel V 18, m ,823 liter 2. Menentukan Tinggi dan Diameter Reaktor a. Penentuan diameter dengan menggunakan scale - up : Kapasitas produk DME yang dihasilkan 689,62 kg/jm 16,55088 t/day Berdasarkan grafik antara H/D denagan kapasitas diperoleh, H/D 2,7 H 2,7 D Volume Reaktor Volume silinder + Volume Ellipsoidal head 18,63 m 3 π/4.d 2.H + 19x10-11 D 3 18,6 m 3 2,1195 D 3 D 3 8, m D 2,064 m 81,3 in b. Menentukan tinggi reaktor H 2,7 D 5,5728 m

286 Appendiks C-3 3. Tebal Tangki Tangki berupa silinder tegak dengan tutup atas dan tutup bawah berbentuk standars dished head a. Tebal bagian silinder Perhitungan tebal untuk tangki monoblok tekanan tinggi menggunakan teori Maximum-principal-stress, Eq (14.14c), Brownel hal 272 Bahan konstruksi adalah : Stainless steel, SA grade F310 Brownell, hal 344 Fyp psi c 0,125 in ג 1,5 (faktor keamanan) Sambungan las dipilih double welded butt joint E 0,8 K f p 1 yp i f p 1 yp i K Do/Di 1, K Do 81, in 60 in (ukuran standart, Brownell table 5.7) t 40, in 2,75 in (ukuran standart, Brownell table 5.7) b. Tebal dan tinggi tutup dikarenakan fixed bed reaktor bertekanan tinggi, maka tebal tutup bagian atas dan bawah sama Tebal tutup atas 2,75 in

287 Appendiks C-4 Tebal tutup bawah 2,75 in Kesimpulan : Spesifikasi Keterangan No.Kode R-410 Fungsi Mengkonversi CO dan H 2 menjadi DME Tipe Fixed Bed Reactor Kapasitas Bahan Konstruksi Tipe Sambungan Jenis tutup atas Jenis tutup bawah ID shell OD shell Tinggi shell Tebal shell Tebal tutup atas Tebal tutup bawah Jumlah 17,69 m 3 Low alloy steels SA-182 Grade F1 Double welded but joint Elliptical Dished Head Elliptical Dished Head 51,03 in 60 in 5,5725 m 2,75 in 2,75 in 2,75 in 1 buah

288 Appendiks C-5 2. KOMPRESSOR (G-411) Fungsi : Menaikkan tekanan syngas dari 35 bar menjadi 50 bar Tipe : Centrifugal Compresssor Yang akan dihitung : Power kompressor Kondisi Operasi : P suction 35 bar P discharge 50 bar Perhitungan : Data Komponen yang masuk Komponen Massa(kg/j) BM kmol/jam % mol CH4 CO CO2 H2 H2O O2 Total 251, , ,48 210,51 716, , , Pressure Ratio P discharge P suction 1,43 (kurang dari 2) Karena Pressure Ratio kurang dari 2 maka dapat digunakan single impeller m 25029,723 lb/jam ρ 1,859 lb/ft 3 Flowrate m ρ 13464,079 ft 3 /jam 3, ft 3 /s 0, m 3 /s 15, , , ,255 39, , ,40668 Data Ratio of Heat Capacities (Robin Smith) 0, , , , , ,

289 Appendiks C-6 Komponen CH4 CO CO2 H2 H2O O2 Total γ γ camp (xi.γ) 1,31 0, ,4 0, ,28 0, ,42 0, ,33 0, ,4 0, , Dengan menggunakan persamaan Robin Smith, dapat dihitung efisiensi kompressor sentrifugal: p 0,017 ln F 0,7 η p 0, Dengan menggunakan persamaan B.38 Robin Smith, dapat dihitung polytropic coefficient: p n 1 p n 1, Dengan menggunakan persamaan B.50 Robin Smith, dapat dihitung power kompressor: n P infinn W 1 r n 1 p n1 n W W -288,3854 hp

290 Appendiks C-7 Kesimpulan : Spesifikasi Keterangan No.Kode G-411 Fungsi Menaikkan tekanan 33,4 menjadi 49,2 bar Tipe Centrifugal Compressor Kapasitas 0,63 m3/s Material case Cast iron Material rotor Carbon steel Suction pressure 33,4 bar Discharge pressure 49,2 bar Effisiensi 69% Power kompressor 1750 hp Jumlah 1 buah

291 Appendiks C-8 3. HEAT EXCHANGER (E-412) Fungsi : Memanaskan syngas untuk digunakan sebagai bahan baku dalam Reaktor sintesa DME Tipe : Shell and Tube Yang akan dihitung : Luas permikaan perpindahan panas, Pressure drop, dan Dirt Factor (Rd) Perhitungan : Komposisi syngas masuk Heat Exchanger Komponen Massa(kg/j) BM kmol/jam % mol CH4 251, , , CO 4408, , , CO2 4226, , , H2 210, ,255 0, H2O O2 716, , , , , , Total 11353, , Keterangan Fluida yang Masuk Heat Exchanger Keterangan Nilai Satuan Nilai Satuan W steam 10937,601 Kg/hr 24113,409 lb/hr T1 T2 w syngas t1 t2 Rd P , , ,001 2 O C O C kg/hr O C O C psi , , O F O F lb/hr O F O F psi

292 Appendiks C-9 1) Heat Balance Kebutuhan panas (Q) ,79 BTU Steam Tav (T1 + T2)/2 O F 518 Syngas tav (t1 + t2)/2 227,6335 cp 29, kj/kgmol C cp 6, Btu/lbmolºF 2) t Hot Fluid Cold Fluid Diff. 518 Higher Temp 419, , Lower Temp Differences 44, ,5194 LMTD ( t2- t1)/ln( t2/ t1) O F 74, R (T1-T2)/(t2-t1) 0 S (t2-t1)/(t1-t1) 0, Karena R 0, maka dipakai 1-1 exchanger Ft 1 t Ft x LMTD 74, ) Tc dan tc Karena: m steam 0,01861 cp (kurang dari 1 cp) O F Tc T av 518 O F

293 Appendiks C-10 Karena: m syngas 0,02181 cp (kurang dari 1 cp) tc t av 227,6335 O F Trial : a) Asumsi Ud 127 Btu/(hr)(ft 2 )(ºF) (dari Kern table 8) ( ) A Q/(Ud x t) 1923,78 ft 2 Asumsi HE Tubes: 3/4 in OD, 16 BWG tubes 10'0" long on 1-in triangular pitch L 10 Dari table 10 pada 3/4 OD tube dan 16 BWG dapat diperoleh a"t : a"t 0,1963 ft 2 /lin ft Number of Tube (N) A/(L x a"t) b) Asumsi 6 tube passes Dari perhitungan: 980,02277 tubes, two pas 3/4 in OD, 16 BWG tubes 10'0" long on 1-in square pitch Dari table 9, nilai yang paling mendekati: 1024 tubes in 10 in ID shell ID 39 c) Corrected Ud A N x L x a"t 1923,7847 ft 2 Ud Q/(A x t) 127 A L x a"t 980,02277

294 Appendiks C-11 Cold Fluida: Shell side, syngas 4') Flow area Nilai baffle spase yang minimum akan memberikan Nilai ho yang maksimum,sehingga: B ID/1,6 24,375 as ID x C'B/144Pt 1, ft 2 5') 6') Mass Velocity Gs w/as 15165,939 lb/(hr)(ft 2 ) Reynold Number cp 0, Btu/lbºF k 0,04882 Btu/(hr)(ft 2 )(ºF/ft) µ 0,02181 cp 0, lbmol/(ft)(hr) Dari figure 28 pada 3/4 in OD dan 1-in square pitch: De 0,95 in 0,95/12 ft 0, ft Res (De x Gs)/µ 22747,864 7') jh Dari figure 28 pada Res, diperoleh: jh 280 8') ho

295 Appendiks C-12 ho jh(k/de)(cpµ/k)^(1/3) φs ho/φs 167,96482 Btu/(hr)(ft 2 )(ºF) Karena viskositas kurang dari 1 cp maka tidak perlu mencari tw. Dan φs 1 Sehingga: ho 167,96482 Btu/(hr)(ft 2 )(ºF) Hot Fluida: Tube side, steam 4) Flow area Dari table 10 pada 3/4 in OD, 16 BWG: a't 0,302 in 2 at (Nt x a't)/(144 x n) 0, ft 2 5) Mass Velocity Gt W/at 67369,829 lb/(hr)(ft 2 ) 6) Reynold Number µ 0,01861 cp 0, lbmol/(ft)(hr) Dari table 10 pada 3/4 in OD dan 16 BWG D 0,62 in 0,62/12 ft 0, ft Ret (D x Gt)/µ 77288,371 8) hio hio 1500 Btu/(hr)(ft 2 )(ºF) Pressure Drop

296 Appendiks C-13 Shell Side: 9') Dari figure 29 pada Res, maka: f 0,001 s 0, ') P N L/B 4, Ds ID/12 3,25 ft Ps (f xgs 2 xds(n+1))/(5.22x10 10 xdex s xφs) 0, Tube Side: 9) Dari figure 26 pada Ret, maka: f 0,0013 s 0, ) P Ps (f xgt 2 xdxln)/(5.22x10 10 xdx s xφt) 0, Pr (4n/s )(V 2 /2g') Dari Figure 27 pada Gt diperoleh: V 2 /2g' 0,001 Pr 1, Pt Ps + Pr 1, ') Karena P (hitung) lebih kecil dari P (ketetapan) maka desain sudah memenuhi Clean Overall Coefficient, Uc Uc (hio x ho)/(hio +ho) 161,62423

297 Appendiks C-14 12') Dirt Factor, Rd Rd (Uc-Ud)/(Uc x Ud) 0, Karena Rd (hitung) lebih besar dari Rd (ketetapan) maka desain sudah memenuhi Kesimpulan :

298 Appendiks C-15 Spesifikasi No.Kode Fungsi Ketentuan Bahan Suhu masuk Suhu keluar Ketentuan Shell Tube Rd Luas area Jumlah Keterangan E-412 Memanaskan syngas yg akan diumpankan ke reaktor sintesa DME Shell and Tube 1-2 Exchanger Carbon Steel Syngas Steam Syngas Steam Rd P syngas P steam ID Baffle Passes P OD ID BWG Pitch Panjang Jumlah Passes P < < 0,001 jft 2o F/btu 2 psi 2 psi 39 24, ,902 psia 0,75 in 0,62 in 16 1 in square 10 ft ,956 psi 0,00148 jft 2o F/btu 1924 ft 2 1 buah 215,67 O C 270 O C 240 O C 270 O C 4. Pompa Vaporizer (L - 117)

299 Appendiks C-16 Fungsi : Pompa oksigen dari drum ke vaporizer Type : Pompa centrifugal Yang Akan Dihitung : Power Pompa Perhitungan : 27 ft B A Gambar Sistem Pompa Data Konversi 1 lb 0,45359 kg 1 cp 0, lb/ft.s 1 ft 3 7,481 gal 1 m 3,2808 ft 1 ft 12 in Komposisi gas masuk Komponen Fraksi mol kg/jam O ,28 Total ,28 BM 32 kgmol/jm 126,54 126,54 Rate masuk 5061,6 kg/jam

300 Appendiks C ,976 lb/jam r oksigen 47,42 lb/ft 3 m oksigen 0,06722 cp 4,517E-05 lb/ft s Rate fluida, Q 235,32215 ft 3 /jam 0, ft 3 /s 29,34075 gpm 6, m 3 /s Dianggap aliran turbulent Di opt 3.9 x Q 0.45 x r 0.13 (Timmerhaus, 496) 1, in Ditetapkan tipe pompa : sch 40 OD 1,9 in 0, ft ID 1,61 in 0, ft A 2,016 in 2 0,014 ft 2 kecepatan linear aliran,v Rate volumetrik / A 0, / 0,014 4, ft/s Nre r x v x D m ,7716 (asumsi aliran turbulent dapat diterima) Menentukan kerja pompa

301 Appendiks C-18 Persamaan Bernouli : Dv 2 /(2gc) + Dz (g/gc) + D(P/r) + hf Wp dimana : * faktor energi kinetik Dv 2 /(2gc) 0 ( v1 v2, Dv 0 * beda tinggi Dz 27 ft * Titik referens, P 1 Tekanan dalam drum 499,8 psi P 2 Tekanan dalam vaporizer 499,8 psi D(P/r) 0 Perhitungan hf (total liquid friksi) : Digunakan : 2 buah elbow 90 o 1 buah gate valve 1 buah globe valve * friksi dalam 2 buah elbow 90 o : hf 1 2 x kf x v 2 / 2gc ( kf 0,75 ) (Table Geankoplis, 93) 2 x 0,75 x 2 x 21, ,174 0, ft.lbf/lb * friksi dalam 1 buah globe valve (Half Open) : hf 2 kf x v 2 / 2gc ( kf 9,5 ) (Table Geankoplis, 93) 9,5 x 21, x 32,174 3, ft.lbf/lb * friksi dalam 1 buah gate valve (Half Open) :

302 Appendiks C-19 hf 3 kf x v 2 / 2gc ( kf 4,5 ) 4,5 x 21, x 32,174 1, ft.lbf/lb * friksi sepanjang pipa : Untuk Commercial Steel: ε 0, Maka: ε/d 0, Dari fig Geankoplis didapatkan : f 0,0049 Asumsi panjang pipa total, D 50 ft 15,24 m f f 4f x DL/D x v 2 /2gc 4 x 0,0049 x 50 x 21, , x 2 x 32,174 2, ft.lbf/lb * kehilangan karena kontraksi : hc kc v 2 / 2αgc ( kf 0,55 ) 0,55 x 21, x 0,5 x 32,174 0, ft.lbf/lb * kehilangan karena expansi : he ke x v 2 / 2αgc ( ke 1 ) 1 x 21, x 0,5 x 32,174 0, ft.lbf/lb hf hf1 + hf 2 + hf 3 + f f + hc + he

303 Appendiks C-20 8, ft.lbf/lb Persamaan Bernoulli menjadi : Wp Dv 2 /(2gc) + Dz (g/gc) + D(P/r) + hf ,78 35,8 0,01 ln 2 F 0,15 ln F 0, 3 Wp 0, ,9 35,8 0,5 65, ft.lbf/lb BHP Wp x m , x 3, , hp Effisiensi motor 80% (fig Peters & Timmerhaus) Power actual BHP / eff. Motor 0, Kesimpulan :

304 Appendiks C-21 Spesifikasi Keterangan No.Kode L-117 Fungsi Memompa oksigen ke Vaporizer Tipe Centrifugal Pump Kapasitas 30 gpm Material case Cast iron Material rotor Carbon steel Suction pressure 34 bar Discharge pressure 34 bar Beda ketinggian 27 ft Ukuran pipa 1,9 in OD, sch.40 Power pompa 1 hp Jumlah 1 buah

305 BIODATA PENULIS Penulis dilahirkan di Pasuruan, 21 September 1992, merupakan anak sulung dari 3 bersaudara. Penulis telah menempuh pendidikan formal yaitu di TK ABA, SD Muhammadiyah 2, SMP Negeri 2 Bangil dan SMA Negeri 1 Bangil. Setelah lulus dari SMA Negeri 1 Bangil tahun 2011, penulis mengikuti ujian masuk program Diploma III ITS dan diterima di jurusan D-III Teknik Kimia FTI-ITS. Terdaftar dengan NRP Di jurusan D-III Teknik Kimia penulis mengambil judul Tugas Akhir tentang Pabrik Dimetil Eter (DME) Dari Limbah Polietilen Tereftalat (PET) Dengan Proses Direct Synthesis. Penulis sempat mengikuti beberapa pelatihan seperti : LKMM Pra TD dan LKMM TD, serta pelatihanpelatihan lain yang diadakan oleh Jurusan D-III Teknik Kimia FTI-ITS. Penulis juga merupakan anggota Himpunan Mahasiswa D-III Teknik Kimia FTI-ITS (HIMA D3KKIM) sebagai staff bidang Hubungan Masyarakat selama periode kepengurusan 2012/2013 dan staff bidang Komunikasi dan Informasi 2013/2014. Alamat zulhilmi2109@gmail.com

306 BIODATA PENULIS Penulis dilahirkan di Situbondo, 26 Nopember 1991, merupakan anak pertama dari 2 bersaudara. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDN 5 Yosomulyo Banyuwangi, SMP Negeri 2 Gambiran dan SMA Negeri 1 Genteng, Banyuwangi. Setelah lulus dari SMA Negeri 1 Genteng tahun 2010, penulis mengikuti ujian masuk program Diploma III ITS dan diterima di jurusan D-III Teknik Kimia FTI-ITS pada tahun Terdaftar dengan NRP Di jurusan D-III Teknik Kimia penulis mengambil judul Tugas Akhir tentang Pabrik Dimetil Eter (DME) Dari Limbah Polietilen Tereftalat (PET) Dengan Proses Direct Synthesis. Penulis sempat mengikuti beberapa pelatihan seperti : Pelatihan LKMM jenjang pra-td, TD dan TM, BPC, PKTI, Wawasan Entrepeneur, dan pelatihan-pelatihan lain yang diadakan oleh Jurusan D-III Teknik Kimia FTI-ITS. Penulis juga merupakan anggota Himpunan Mahasiswa D-III Teknik Kimia FTI-ITS (HIMA D3KKIM) sebagai staf bidang Dalam Negeri selama periode kepengurusan 2012/2013 dan Ketua bidang Dalam Negeri 2013/2014. Penulis juga pernah menjabat sebagai ketua badan koordinasi pemandu HIMA D3KKIM periode 2013/2014. Alamat fajar.wiyono11@gmail.com