Prarancangan Pabrik Metanol dari Low Rank Coal Kapasitas ton/tahun BAB I PENDAHULUAN

Transkripsi

1 1.1 Latar Belakang BAB I PENDAHULUAN Metanol sangat dibutuhkan dalam dunia industry, karena banyak produk yang dihasilkan berbahan metanol. Metanol digunakan oleh berbagai industri seperti industri plywood, tekstil, plastik, resin sintetis, farmasi, insektisida dan lainnya. Metanol juga dipakai sebagai pelarut, bahan pendingin, dan bahan baku perekat. Pada industri migas, metanol digunakan sebagai antifreeze dan sebagai gas hydrate inhibitor pada sumur gas alam dan pada pipa gas. Untuk Indonesia, 80% pembeli methanol adalah industri formaldehyde yang menghasilkan adhesives untuk plywood dan industri wood processing lainnya. Metanol merupakan bahan kimia yang diperlukan oleh industri-industri baik luar negeri maupun dalam negeri. Untuk Indonesia sendiri, methanol dibutuhkan dalam jumlah yang besar. Jumlah kebutuhan methanol di Indonesia ditunjukan dalam Tabel 1.1: Tabel 1.1 Jumlah Kebutuhan Metanol di Indonesia (BPS,2013) Tahun Kebutuhan Metanol Indonesia (kg) Berdasarkan data tersebut, jumlah impor methanol terus mengalami kenaikan setiap tahunnya. Jumlah impor ini diperkirakan akan terus bertambah di tahun yang akan datang mengingat bertambahnya juga kebutuhan metanol oleh pabrik-pabrik lain yang memproduksi senyawa turunannya. Hasil proyeksi kebutuhan methanol di Indonesia sampai tahun 2020 ditunjukkan dalam Gambar

2 Ton Prarancangan Pabrik Metanol dari Low Rank Coal 1,600,000 1,400,000 1,200,000 1,000, , , ,000 Kebutuhan Metanol 200, Tahun Gambar 1.1 Proyeksi Kebutuhan Metanol di Indonesia Tahun Dari hasil proyeksi dapat diprediksi bahwa kebutuhan methanol pada tahun 2019 sebesar ton/tahun. Sementara itu, produksi methanol di Indonesia hanya di pegang oleh dua perusahaan yaitu PT. Kaltim Methanol Industri dengan kapasitas ton/tahun dan Pertamina Persero dengan kapasitas ton/tahun sehingga total produksi dalam negeri sebesar ton/tahun. Artinya Indonesia memerlukan sebuah pabrik methanol baru yang dapat memenuhi kebutuhan methanol pada tahun Dengan extrapolasi, kapasitas pabrik yang dapat memenuhi kebutuhan adalah ton/tahun. Bahan baku utama yang bisa dijadikan metanol adalah gas alam dan batubara muda (rendah kalori). Untuk gas alam, Indonesia memiliki cadangan gas alam sebesar 170 TSCF. Cadangan gas alam ini diperkirakan dapat mencukupi kebutuhan sampai 59 tahun kedepan. Namun pemerintah mulai membatasi kegiatan exploitasi dan penggunaan gas alam, agar tidak cepat habis. Batubara di Indonesia sangat melimpah. Banyak daerah penghasil batubara, diantaranya Kalimantan selatan dengan sumber daya 9,1 milyar ton dan cadangan 1,86 milyar ton, Sumatera selatan dengan sumber daya 23,2 milyar ton dan cadangan 2,679 milyar ton, dan Riau dengan sumber daya 2,08 milyar ton dan dengan cadangan 16,54 juta ton (Kementrian ESDM, 2010). Pemanfaatan batubara saat ini hanya sebatas pada sumber energi pembakaran. Hal inipun hanya terbatas pada batubara tinggi kalori. Oleh karena itu, bahan baku yang cocok untuk diolah menjadi methanol adalah batubara rendah kalori mengingat akan jumlahnya di Indonesia yang sangat melimpah dan pengelolaannya yang belum maksimal. 2

3 1.2 Tinjauan Pustaka A. Batu Bara Batubara adalah salah satu bahan bakar fosil. Pengertian umumnya adalah batuan sedimen yang dapat terbakar, terbentuk dari endapan organik, unsur-unsur utamanya terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen Tabel 1.3 Golongan Batubara Berdasarkan Nilai Kalori Type Class Fixed Carbon, % Calorific Value Limits, Kkal/Kg Price, US$/tons I. Anthracite High-rank 91,8 ± II. Bituminous Secara umum batubara di bedakan berdasarkan tingkat proses pembentukannya yang dikontrol oleh tekanan, panas dan waktu, batubara umumnya dibagi dalam beberapa kelas yang dapat dilihat pada tabel 1.3. Penggolongan tersebut menekankan pada kandungan relative antara unsur C dan H 2 O yang terdapat dalam batubara. Berdasarkan nilai kalor, batubara dibagi menjadi 3 yaitu batubara High-rank, batubara moderate-rank, dan batubara lowrank. Moderaterank 82, III. Sub-Bituminous 46,6 ± Low-rank IV. Lignite 29, Dari Tabel 1.3 batubara antrasit merupakan batubara dengan kualitas terbaik karena memiliki nilai kalor tertinggi namun harga paling mahal. Sementara batubara sub-bituminous dan lignite merupakan batubara dengan kualitas rendah karena nilai kalori yang kecil dan harganyapun murah. B. Metanol dan Turunannya Metanol, juga dikenal sebagai metil alkohol, wood alcohol atau spiritus.metanol adalah senyawa kimia dengan rumus kimia CH3OH yang merupakan bentuk alkohol paling sederhana.pada keadaan atmosfer methanol berbentuk cairan yang ringan, mudah menguap, tidak berwarna, mudah terbakar, dan beracun dengan bau yang khas (berbau lebih ringan daripada etanol). 3

4 Kegunaan methanol yang paling besar adalah untuk membuat senyawa kimia lainnya.sekitar 40% dari produksi methanol dibuat menjadi formaldehid.formaldehid kemudian dijadikan produk plastic, kayu lapis, cat, dan lain-lain. Turunan methanol lainnya adalah dimethyl ether (DME) sebagai pengganti klorofluorokarbon dalam aerosol dan asam asetat. Dimethyl ether juga digunakan sebaagai campuran dalam pembuatan liquefied petroleum gas (LPG). Metanol dibuat dari gas sintesis yang diproduksi dari gas alam atau gasifikasi batubara. Di Indonesia kini sedang dikembangkan methanol yang diperoleh dari proses gasifikasi batubara muda (rendah kalori) untuk pembuatan DME. Di Indonesia pemakaian terbanyak methanol adalah pada industry formaldehyde dan produk turunannya seperti urea formaldehid, phenol formaldehid, dan melamin formaldehid (Indonesian Commercial Nopember, 2009). C. Pembuatan methanol dari gas alam Metanol dabat dibuat dari sintesa syn gas. Syn gas tersebut dapat dihasilkan dari gas alam melalui beberapa cara Reforming gas alam. Reforming gas alam terjadi pada tekanan sedang 1 hingga 2 MPa (10 20 atm) dan temperatur tinggi (sekitar 850 C), metana bereaksi dengan uap air (steam) dengan katalis nikel untuk menghasilkan gas sintesis menurut reaksi kimia berikut : CH 4 + H 2 O CO + 3H 2 2CH 4 + O 2 2CO + 4H 2 Reaksi ini adalah eksotermik dan panas yang dihasilkan dapat digunakan secara in-situ untuk menggerakkan reaksi steam-methane reforming. Ketika dua proses tersebut dikombinasikan, proses ini disebut sebagai autothermal reforming. Rasio CO and H2 dapat diatur dengan menggunakan reaksi perpindahan air-gas (the water-gas shift reaction) : CO + H 2 O CO 2 + H 2 4

5 Gambar 1.2 Diagram Alir Proses Reforming Gas Alam Gambar 1.2 menunjukan Proses natural gas menjadi syngas secara umum. Pertama-tama dihilangkan kandungan sulfur terlebih dahulu kemudian natural gas di reformasi di primary dan secondary reformer menjadi H2 dan CO. Syn gas yang terbentuk di sintesakan ke dalam reaktor untuk membentuk methanol. D. Pembuatan Metanol dari Gasifikasi Batubara Metanol dapat dibuat dari pembuatan syngas dari proses gasifikasi batu bara. Reaksi dasar yang terjadi dalam proses gasifikasi barubara ditunjukkan dalam Tabel 1.4: Tabel 1.4 Reaksi Dasar dalam Gasifikasi Batubara No. Reaksi 1. C + O 2 CO 2 2. C + 0,5O 2 CO 3. C + H 2 O CO + H 2 4. C + CO 2 2CO 5. CO + H 2 O CO 2 H 2 Proses batubara menjadi syn gas secara umum melalui proses gasifikasi. Selain itu terdapat proses pengurangan kandungan sulfur melalui sulfur removal. Syn gas yang terbentuk dari gasifikasi di sintesakan dalam reaktor untuk membentuk methanol. Diagram alir proses gasifikasi batubara menjadi methanol ditunjukan pada Gambar 1.3: 5

6 Batubara Gambar 1.3 Diagram Alir Proses Gasifikasi Batubara Teknologi gasifikasi dapat dikelompokkan berdasarkan konfigurasi aliran dari unit gasifiernya. Konfigurasi yaitu : 1. Fixed bed/moved bed Fixed Bed Reactor katalitik dapat didefinisikan sebagai suatu tube silindrikal yang dapat diisi dengan partikel-partikel katalis. Selama operasi, gas atau liquid atau keduanya akan melewati tube dan partikel-partikel katalis, sehingga akan terjadi reaksi. Fixed bed reactor memiliki prinsip kerja pengontakan langsung antara pereaktan dengan partikel-partikel katalis. Fixed bed reactor biasanya digunakan untuk umpan (pereaktan) yang mempunyai viskositas kecil. Gambar 1.4 Fixed Bed Reaktor 6

7 2. Fluidized bed Dalam fluidized bed gasifier, reaktor gas digunakan untuk membuat fluidisasi material batubara. Untuk menghindari sintering dari abu, fluidized bed gasifier dibatasi beroperasi pada temperatur non-slagging. Gambar 1.5 Fluidized Bed Reaktor Batubara dimasukkan dari bagian samping sedangkan oksidannya dari arah bawah. Oksidan (O2 dan uap) selain berperan sebagai reaktan pada proses, juga berfungsi sebagai media lapisan mengambang dari batubara yang digasifikasi. Dengan kondisi penggunaan oksidan yang demikian maka salah satu fungsi tidak akan dapat maksimal karena harus melengkapi fungsi lainnya atau bersifat komplementer. 3. Entrained flow Batubara dialirkan kedalam gasifier secara cocurrent atau bersama-sama dengan agen gasifikasi berupa uap air dan oksigen, bereaksi pada tekanan atmosfer. Pada entrained gasifier, batubara dihaluskan sampai ukuran kurang dari 0,1 mm diumpankan dengan reaktan gas ke dalam chamber dimana reaksi gasifikasi terjadi. 7

8 Gambar 1.6 Entrained gasifier Residence time partikel padatan yang singkat dalam sistem fase entrained memerlukan kondisi operasi dibawah slagging untuk mencapai laju reaksi dan konversi karbon yang tinggi. Hal ini menunjukkan bahwa operasi non-slagging pada entrained gasifier baik sekali hanya untuk proses hidrogasifikasi. Perbedaan reactor gasifikasi secara umum ditunjukkan pada Tabel 1.5: Tabel 1.5 Perbedaan Berbagai Reaktor Secara Umum Parameter Fixed/Moving Fluidized Bed Entrained Bed Bed Ukuran umpan < 51 mm < 6 mm < 0.15 mm Toleransi Terbatas Baik Sangat baik kehalusan partikel Toleransi Sangat baik Baik Buruk kekasaran partikel Toleransi jenis umpan Batubara kualitas rendah Batubara kualitas rendah dan biomassa Segala jenis batubara, tetapi tidak cocok untuk biomassa Kebutuhan Rendah Menengah Tinggi oksidan Kebutuhan kukus Tinggi Menengah Rendah Temperatur reaksi 1090 C C > 1990 C Temperatur gas C C > 1260 C keluaran Produksi abu Kering Kering Terak Efisiensi gas 80% 89.2% 80% dingin Kapasitas Kecil Menengah Besar penggunaan Permasalahan Produksi tar Konversi karbon Pendinginan gas produk 8

9 Dalam proses gasifikasi pembuatan methanol dari low rank coal ini menggunakan fluidized bed reactor. Karena fluidized bed memiliki efisiensi yang tinggi dan emisi yang dihasilkan rendah serta kontak Antara padatan dan gas baik. Selain itu katalis yang digunakan dalam fluidized bed memiliki umur yang lebih panjang. Kapasitas fluidized bed juga cukup baik. 1.3 Pemilihan Proses Proses yang dipakai dalam tugas prarancangan pabrik metanol oleh penulis adalah proses gasifikasi batu bara dengan pertimbangan : a) Proses pembuatan syn gas dari batubara paling mudah dengan gasifikasi b) Pemanfaatan batu bara menjadi bahan yang lebih berguna yaitu methanol c) Banyaknya batu bara yang diolah di luar negeri sehingga perlu adanya pemanfaatan batu bara. Teknologi proses pada Pabrik Metanol dari low-rank coal ini pada dasarnya dirancang dengan menggabungkan teknologi gasifikasi batubara dan teknologi proses methanol konvensional yang dikembangkan oleh Lurgi. Sedangkan teknologi proses pembuatan methanol sedikit berbeda dengan yang diterapkan pada pabrik berbahan baku gas alam. 9