bab i pengantar

Prarancangan Pabrik Gasolinee dari Metanol dengan Fixed Bed MTG
Proses dengan Kapasitas 500.000 ton/tahun
BAB I
PENGANTAR
A.
Latar Belakang
Minyak bumi merupakan sumber energi utama di dunia pada saat ini.
Menipisnya cadangan minyak bumi, menimbulkan kekhawatiran yang besar dari
sektor transportasi yang merupakan sektor yang paling besar mengonsumsi
energi dari konsumsi energi total per tahun di dunia.
Beberapa alternatif penyelesaian muncul ke permukaan untuk mengatasi
masalah tersebut, salah satunya adalah mengganti bahan bakar kendaraan yang
digunakan sekarang dengan bahan bakar yang terbuat dari minyak nabati atau
bahan bakar yang berbentuk gas. Namun timbul masalah baru, yaitu mesin
kendaraan harus dimodifikasi terlebih dahulu karena bahan bakar yang digunakan
memiliki spesifikasi yang sangat berbeda dengan bahan bakar yang digunakan
sebelumnya.
Alternatif lain adalah mengganti bahan baku pembuatan gasoline sebagai
bahan bakar kendaraan yang digunakan saat ini, dari minyak bumi menjadi
metanol. Metanol diperoleh dari sintesis gas alam yang jumlahnya masih sangat
berlimpah di Indonesia.
Lokasi pabrik gasoline ini direncanakan akan dibangun di Bontang,
Provinsi Kalimantan Timur. Bahan baku yang dibutuhkan untuk memproduksi
gasoline atau bensin dengan proses MTG adalah metanol. Di Indonesia, PT
Kaltim Metanol Industri (PT. KMI) merupakan pengahasil metanol terbesar
yang terletak di Kalimantan Timur tepatnya di kota Bontang, sekitar 110
kilometer sebelah utara kota Samarinda. Kapasitas produksi metanol dari PT.
Kaltim Methanol Industri ini adalah sebesar 660.000 ton/tahun. Selain PT.
Kaltim Methanol Industri, ada pula PT. Medco Methanol Bunyu yang terletak
di kecamatan Bunyu, Kabupaten Bulungan, Kalimantan Utara. Kapasitas
produksi dari pabrik ini adalah sebesar 330.000 ton/tahun. Dilihat dari kapasitas
1
Prarancangan Pabrik Gasolinee dari Metanol dengan Fixed Bed MTG
Proses dengan Kapasitas 500.000 ton/tahun
produksi kedua pabrik yang cukup besar, maka kebutuhan akan metanol bisa
dipenuhi.
Gasoline atau yang sering disebut dengan bensin di Indonesia,
mempunyai banyak sekali kegunaan. Gasoline merupakan salah satu sumber
energi yang paling banyak digunakan di Indonesia bahkan di dunia. Gasoline
dapat digunakan untuk bahan bakar kendaraan, bahan bakar di industri dan
yang lainnya. Dari tahun ke tahun konsumsi gasoline semakin meningkat akibat
bertambahnya jumlah kendaraan yang pesat yang menyebabkan jumlah impor
BBM semakin meningkat. Dari data yang diperoleh dari Badan Pusat Statistik
(BPS), pada tahun 2010 Indonesia mengimpor BBM sebanyak 388.241 barrel.
Sehingga pasar dari gasoline ini masih sangat luas. Oleh karena itu, dengan
mempertimbangkan kebutuhan akan produk yang dibutuhkan serta bahan baku
yang tersedia maka dipilih kapasitas pendirian pabrik gasoline ini adalah
sebesar 500.000 ton/tahun.
B.
Tinjauan Pustaka
Pembuatan gasoline dengan menggunakan metanol sebagai bahan
bakunya pertama kali diperkenalkan oleh suatu perusahaan yang bernama
Mobil. Mobil telah mengembangkan proses pembuatan gasoline dari metanol
atau sering disebut Methanol-to-Gasoline Process (MTG) semenejak tahun
1970. Hasil produk dari proses MTG ini kualitasnya tidak kalah dengan produk
yang berasal dari minyak bumi. Gasoline yang dihasilkan dari proses ini
mempunyai nilai oktan sebesar 92-94 sedangkan nilai bilangan oktan gasoline
dari minyak bumi hanya sebesar 87-88.
Dalam proses MTG ini, katalis zeolite ZSM-5 merupakan elemen yang
sangat penting, dikarenakan katalis inilah yang mereaksikan metanol hingga
dapat menjadi gasoline.
Proses produksi gasoline dari metanol dapat diuraikan sebagai berikut :
a. Pembuatan Gasoline
Reaksi pembentukan gasoline dari metanol berlangsung pada fasa gas.
Oleh karena itu, metanol sebagai raw material dipanaskan dan diuapkan
2
Prarancangan Pabrik Gasolinee dari Metanol dengan Fixed Bed MTG
Proses dengan Kapasitas 500.000 ton/tahun
terlebih dahulu. Uap dari metanol kemudian dipanaskan kembali sehingga
menjadi kondisi superheated sekitar pada suhu 250-275°C. Selanjutnya,
uap metanol diumpankan ke dalam reaktor pertama. Di dalam reaktor
pertama, uap metanol akan dikonversi menjadi dimethyl ether (DME)
dengan katalis γ-alumina. Reaksi yang terjadi pada pertama adalah sebagai
berikut :
2CH3OH
CH3OCH3 + H2O
Reaksi yang berlangsung ini bersifat eksotermis dan sangat cepat. Konversi
dari reaksi metanol menjadi dimethyl ether adalah sekoitar 75 %.
Campuran keluaran reaktor pertama selanjutnya diumpankan dalam
reaktor yang kedua. Dalam reaktor kedua ini akan mengkonversi dimethyl
ether menjadi hydrocarbon dengan menggunakan katalis ZSM-5. Skema
reaksi pada reaktor kedua ini secara sederhana (Chang and Silvestri)
sebagai berikut :
2 CH3OH
CH3OCH3
C2 – C5 alekenes
alkanes,
cycloalkanes, aromatics
b. Pemisahan
Pemisahan yang dimaksud adalah dengan cara distilasi. Pemisahan
dilakukan sebanyak dua tahap. Tahap pertama adalah untuk memisahkan
hidrokarbon yang lebih volatil. Tahap kedua adalah untuk memisahkan
sisa-sisa dari light hydrocarbon yang selanjutnya disebut sebagai LPG dan
heavy hydrocarbon, yang disebut sebagai gasoline, yang selanjutnya akan
didinginkan dan dialirkan dalam tangki penyimpanan gasoline.
MTG proses ini dapat dijalankan di dalam reaktor fixed bed atau di
dalam fluidized bed. Dipilih fixed bed reactor dikarenakan oleh beberapa
hal sebagai berikut :
1) Weight Hourly Space Velocity (WHSV)
WHSV didefiniskan sebagai
3
Prarancangan Pabrik Gasolinee dari Metanol dengan Fixed Bed MTG
Proses dengan Kapasitas 500.000 ton/tahun
𝑊𝐻𝑆𝑉 =
𝑘𝑔
𝑎𝑟𝑢𝑠 𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘 𝑟𝑒𝑎𝑘𝑡𝑎𝑛 (𝑗𝑎𝑚)
𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑘𝑎𝑡𝑎𝑙𝑖𝑠 (𝑘𝑔)
Nilai WHSV dapat didapatkan pada kedua reaktor dengan mengubah
arus umpan masuk dan berat katalis secara simultan. Dari hasil
percobaan, didapatkan bahwa berat katalis untuk fixed bed reactor dan
fluidized bed reactor berbeda.
Massa katalis pada fluidized bed reactor
= 16027
Massa katalis pada fixed bed reactor
= 132
gram
gram
Terlihat bahwa apabila digunakan fluidized bed reactor,
dibutuhkan katalis yang sangata banyak. Oleh karena itu, dipilih fixed
bed reactor yang membutuhkan katalis lebih sedikit sehingga akan lebih
ekonomis.
Gambar 1. Konversi sebagai Fungsi WHSV untuk Fixed Bed dan
Fluidized Bed Reactor (P = 2 atm, T = 673 K)
4
Prarancangan Pabrik Gasolinee dari Metanol dengan Fixed Bed MTG
Proses dengan Kapasitas 500.000 ton/tahun
Pada gambar 1 terlihat bahwa semakin naiknya WHSV untuk fixed bed
reactor tidak berpangaruh pada konversi. Namun, untuk fluidized bed
reactor terjadi penurunan konversi yang sangat drastis.
2) Space Time Yield (STY)
STY didefinisikan sebagai
𝑆𝑇𝑌 =
𝑚𝑜𝑙 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑡𝑒𝑟𝑘𝑜𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖/𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢
𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑘𝑎𝑡𝑎𝑙𝑖𝑠 (𝑘𝑔)
Gambar 2. STY sebagai Fungsi WHSV untuk Fixed Bed
dan Fluidized Bed Reactor (P = 2 atm, T = 673 K)
Pada gambar 2 tersebut terlihat bahwa untuk mencapai konversi yang
sama, untuk fixed bed reactor membutuhkan massa katalis yang lebih
sedikit dibandingkan dengan fluidized bed reactor.
Sehingga dari kedua alasan tersebut maka dipilih reaktor jenis fixed bed
reactor pada proses pembuatan gasoline dari metanol ini karena lebih
menguntungkan dari segi prosesnya.
5