BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Dimetil Eter Dimetil Eter (DME) adalah senyawa eter yang paling sederhana dengan rumus kimia CH 3 OCH 3. Dikenal juga sebagai methyl ether atau wood ether. Jika DME dioksidasi yang terjadi adalah dekomposisi menjadi bentuk metanol dan formaldehid. DME termasuk bahan kimia tidak beracun, senyawa yang tidak mengandung unsur Sulfur (S) dan Nitrogen (N), sehingga memungkinkan emisi SOx, NOx, particulate matter yang jauh lebih rendah dari solar. DME tidak bersifat korosif terhadap logam (Mayers, 1982). Tabel 2.1 Sifat-sifat fisik Dimetil Eter Sifat Fisik Nilai Rumus molekul CH 3 OCH 3 Berat molekul 46 kg/kmol Titik beku -138,5 C Titik didih (pada 760 mmhg) -24,7 C Densitas (pada 20 C) 677 kg/mol Indeks bias, pada (-42,5 C) 1,3441 Specific gravity cairan 0,661 (pada 20 C) Flash point (pada wadah tertutup) -42 F Panas pembakaran 347,6 kkal/mol Panas spesifik (pada -27,68 C) 0,5351 kkal/mol Panas pembentukan (gas) -44,3 kal/g Panas laten (gas), (pada -24,68 C) 111,64 kal/g Kelarutan dalam air (pada 1atm) 34 %berat Kelarutan air dalam DME (1 atm) 7 %berat Fase, 25 C, 1 atm Gas Temperatur kritis 400 K Tekanan kritis 53,7 bar abs (Dupont, 2008)
Sifat kimia dimetil eter : 1. Dimetil eter bereaksi dengan karbon monoksida dan air menjadi asam dengan katalisator. CH 3 OCH 3(g) + H 2 O (g) + CO (g) 2CH 3 COOH (g) 2. Bereaksi dengan sulfur trioksida membentuk dimetil eter CH 3 OCH 3(g) + SO 3(g) (CH 3 ) 2 SO 4(g) 3. Dengan hidrogen sulfit dengan bantuan katalisator sulfit membentuk dimetil sulfit CH 3 OCH 3(g) + H 2 S (g) (CH 3 S CH 3 ) (g) + H 2 O (g) 4. Dengan reaksi oksidasi dimetil eter akan menghasilkan formaldehid. CH 3 OCH 3(g) + O 2(g) 2CH 2 O (g) + H 2 O (l) 2.2 sifat sifat bahan Pendukung 2.2.1 Metanol sifat sifat 1. Rumus molekul : CH 3 OH 2. Berat molekul : 32gr/mol 3. Titik leleh : -97 0 C 4. Specific gravity : 64,7 0 C 5. Densitas : 0,7918 x 10 3 kg/m 3 6. Cp : 44,06 J/mol-K 7. H 0 f gas : -201 kj/mol 8. S 0 gas : 239,9 J/mol-K 9. Viskositas : 0,59 mpa.s pada 20 0 C 10. Merupakan cairan yang tidak berwarna 11. Larut dalam air, alkohol dan eter 2.2.2 katalisator Sifat-sifat 1. Jenis : Alumina silica (zeolit) 2. Bentuk : silinder 4. Density : 0.78 kg/m3 5. Void space : 0.35 (Ketta, 1990) (perry, 1999) (us patent, 2012)
2.3 Proses pembuatan dimetil ester Dimetil eter (DME) merupakan senyawa eter paling sederhana. Senyawa eter adalah senyawa karbon dengan rumus molekul C n H 2n+2 O, dan rumus molekul DME adalah (CH 3 ) 2 O dengan berat molekul 46,069 (perry, 2002). Dimetil Eter dapat diperoleh melalui dua cara, yaitu melalui proses langsung dan proses tidak langsung. Melalui proses tidak langsung, metanol disintesis terlebih dahulu, diikuti dengan reaksi dehidrasi Metanol, dan pada reaktor terpisah Dimetil Eter akan disintesis. Pada proses pembentukan langsung, gas sintetis (H 2 & CO) disintesis menjadi Dimetil Eter. Proses reaksi Dimetil Eter langsung merupakan hasil sintesa Metanol dari gas sintetis dan dehidrasi Metanol yang terproses dalam reaktor yang sama. Persamaan Reaksi Kimia : 2 CH 3 OH (g) ------> CH 3 OCH 3(g) + H 2 O (g) ( Perry s, 2002) Methanol (CH 3 OH) bila dipanaskan pada suhu dan tekanan tinggi dan dengan adanya bantuan katalis berupa alumina silica (AL 2 O 3.SiO 2 ) maka akan menghasilkan dimetil eter dan air sebagai produk samping. Reaksi ini bias disebut juga dengan dehidrasi methanol. Tabel 2.2 keuntungan dan kerugian dari proses pembuatan dimetil eter dari metanol Proses Keuntungan Kerugian Proses langsung - Prosesnya sederhana, peralatan yang diper- gunakan sedikit. - Konversinya tinggi, rata-rata lebih dari 90%. - Suhu operator cukup tinggi (250 0 C)
Proses tidak langsung - Suhu dan tekanan operasi reaktor relatif rendah. - Peralatan yang digunakan lebih banyak. - Menggunaakan asam sulfat yang berfsifat korosif sehingga diperlukan peralatan dengan bahan konstruksi yang tahan terhadap korosi yang harganya lebih mahal. - Konversinya rendah, yaitu : 45% (Mayers, 1982) 2.4 Seleksi Pemilihan Proses Pada pra rancangan pabrik pembuatan Dimetil Eter, proses yang dipilih adalah proses Langsung. Proses ini dipilih dengan pertimbangan : - Jumlah Dimetil eter yang dihasilkan lebih besar - Merupakan proses yang efisien untuk mengubah metanol menjadi dimetil eter - Jumlah peralatan yang digunakan dapat lebih sedikit - Secara komersial dan ekonomis dapat bersaing dengan proses lain. 2.5 Deskripsi Proses Proses pembuatan dimetil eter dimulai dengan memanaskan metanol sampai suhu 250 0 C. Fresh metanol dari storage tank dialirkan ke tangki pengumpanan. Umpan metanol di tangki Pengumpan dipompakan dengan pompa menuju furnace heater untuk dilakukan pemanasan hingga methanol mencapai suhu 250 0 C, Metanol yang telah mencapai suhu 250 0 C dan telah berubah fase dari fase cair menjadi fase gas lalu diumpankan ke dalam reaktor dengan compressor. Didalam reaktor, dengan mereaksikan dehidrasi metanol dengan katalis zeolit asam membentuk dimetil eter (DME) dan air. Reaksi dijalankan pada reaktor fixed bed dengan kondisi operasi temperatur 250 0 C. Uap metanol mengalir secara kontinu ke reaktor fixed bed yang berisi katalis alumina silica (zeolit) untuk bereaksi menjadi dimetil eter (DME) dan H 2 O dengan konversi 90%. Dengan reaksi sebagai berikut :
2 CH 3 OH (g) ------> CH 3 OCH 3(g) + H 2 O (g) ( Perry s, 2002) Kemudian pada tahap pemurnian produk dilakukan untuk memisahkan dimetil eter (DME) dari H 2 O dan sisa metanol yang tidak bereaksi agar diperoleh dimetil eter (DME) dengan kemurnian 99,85%. Produk keluaran reaktor yang telah didinginkan, dialirkan ke menara destilasi pertama untuk memisahkan dimetil eter dari metanol dan air. Produk hasil atas (distilat) menara destilasi pertama berupa dimetil eter (DME) ditampung pada tangki penyimpanan dimetil eter (DME) dengan kemurnian 99,85%. Produk bawah (residu) menara destilasi pertama berupa campuran air dan metanol diumpankan ke menara destilasi kedua. Pada menara kedua dilakukan pemisahan atau recovery metanol dari air. Metanol sebagai hasil atas (distilat) menara destilasi kedua dikondensasikan dengan kondenser. sebagian direcycle ke tangki pengumpan dan sebagian lainnya dikembalikan ke menara destilasi kedua. Hasil bawah (residu) menara destilasi kedua berupa air didinginkan dengan cooler dan dialirkan menuju waste water treatment.