BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik

Prarancangan Pabrik Dimetil Eter dari Metanol
dengan Proses Dehidrasi
Kapasitas 20.000 Ton/Tahun
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik
Dengan
kemajuan
teknologi
sekarang
ini,
industri
kimia
terus
mengembangkan produknya guna memenuhi kebutuhan masyarakat. Indonesia
mempunyai sumber daya alam yang cukup melimpah, sehingga dengan adanya
peningkatan sektor industri kimia akan berpengaruh besar terhadap kemajuan
perindustrian di Indonesia. Maka dari itu, industri produksi dimetil eter (DME)
ini diharapkan mampu meningkatkan perekonomian di Indonesia.
Produksi DME berkembang semakin pesat, terutama di kawasan Asia. DME
digunakan sebagai aerosol propellant oleh industri kosmetik dan kesehatan,
campuran dalam pembuatan Liquified Petroleum Gas (LPG) untuk keperluan
rumah tangga, dan juga digunakan untuk tenaga pembangkit untuk gas turbin,
bahan bakar mesin diesel.
Di Indonesia DME baru digunakan sebagai aerosol propellant, sedangkan
penggunaan untuk campuran dalam pembuatan Liquified Petroleum Gas
(LPG) belum digunakan.
Selama ini di Indonesia masih mengimpor kebutuhan dimetil eter (DME)
dari negara lain. Karena belum adanya pabrik DME di Indonesia untuk
memenuhi kebutuhan industri kosmetik dan kesehatan, maka perlu
dipertimbangkan untuk mendirikan Pabrik DME di Indonesia.
1.2 Kapasitas Rancangan
Dalam pemilihan kapasitas rancangan pabrik DME memerlukan beberapa
pertimbangan yang harus dilakukan, antara lain:
1.2.1 Kebutuhan DME di Indonesia
Di Indonesia kebutuhan DME terus meningkat tiap tahunnya. Dan selama
ini Indonesia masih mengimpor DME untuk memenuhi kebutuhan dalam
BAB I Pendahuluan
1
Prarancangan Pabrik Dimetil Eter dari Metanol
dengan Proses Dehidrasi
Kapasitas 20.000 Ton/Tahun
negeri. Kebutuhan DME di Indonesia sebagian besar diperoleh dari impor
negara Jepang, Cina, Taiwan dan sebagian Eropa. Data kebutuhan impor
DME di Indonesia dapat dilihat pada Tabel 1.1 (BPS, 2014)
Tabel I.1 Data Impor DME di Indonesia (2005-2013)
Tahun
Jumlah (Ton/tahun)
2005
4206,151
2006
4528,913
2007
5123,230
2008
7123,866
2009
6677,436
2010
7008,623
2011
8023,902
2012
8665,575
2013
9307,248
Dari data impor DME (Tabel 1.1), kemudian dilakukan regresi linier untuk
mendapatkan tren kenaikan impor DME di Indonesia. Regresi linier untuk
data impor ditunjukkan dalam Gambar 1.1.
BAB I Pendahuluan
2
Prarancangan Pabrik Dimetil Eter dari Metanol
dengan Proses Dehidrasi
Kapasitas 20.000 Ton/Tahun
10000
9000
Jumlah (Ton/tahun)
8000
7000
y = 642x - 1,282,384
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
Tahun
Gambar I.1. Grafik Impor DME di Indonesia
Dari regresi linier terhadap data impor DME didapatkan persamaan y = 642x
- 1.282.384, untuk x adalah tahun impor dan y adalah jumlah DME yang
diiompor. Pabrik DME direncanakan dibangun pada tahun 2016. Jadi untuk
tahun 2018 diperkirakan Indonesia membutuhkan dimethyl ether ± sebesar
12506,06 ton.
1.2.2 Kebutuhan Dimetil Eter di dunia
Kebutuhan DME di beberapa negara dapat dilihat pada Tabel 1.2 (KOGAS
RnD, IDA Conference)
Tabel I.2 Data Kebutuhan DME Beberapa Negara Tahun 2010
Negara
Kebutuhan (ton/tahun)
Cina
8.000.000
Korea
10.000
Jepang
100.000
BAB I Pendahuluan
3
Prarancangan Pabrik Dimetil Eter dari Metanol
dengan Proses Dehidrasi
Kapasitas 20.000 Ton/Tahun
1.2.3 Ketersediaan Bahan Baku
Bahan baku pembuatan DME dapat diperoleh dalam negeri, yaitu metanol,
dimana sampai saat ini di Indonesia terdapat dua perusahaan yang memproduksi
metanol, yaitu PT. Kaltim Metanol Industri dan PT. Medco Metanol Bunyu dengan
total kapasitas produksi 990.000 ton per tahun. Berikut ini merupakan Produsen
Metanol dan Kapasitas Produksinya (Data Consult, 2010), yaitu:
Tabel I.3 Produsen Metanol dan Kapasitas Produksinya
No.
Perusahaan
Kapasitas Produksi (Ton per Tahun)
1
PT. Kaltim Metanol Industri
660.000
2
PT. Medco Metanol Bunyu
330.000
Total
990.000
1.2.4 Kapasitas Minimal Pabrik yang telah Berproduksi
Pada pabrik DME yang akan didirikan harus berada diatas kapasitas
minimal atau sama dengan pabrik yang sedang berjalan. Untuk pabrik yang sudah
berdiri dan kapasitas produksinya per tahun dapat dilihat pada tabel 1.4 (Global
Dimethyl Ether Emerging Market, 2007)
Tabel I.4 Kapasitas Produksi Industri DME di Luar Negeri
No. Perusahaan
1
Luthianhua Group, Luchang
2
Shandong Jiutai Science and
Technology Co, Shandong
3
XinAo Group, Anhui
4
Luthianhua Group Szechuan
5
Shandong Jiutai Science and
Technology Co, Guangzhou
6
Yigao Chemicals Co, Mongolia
7
Lantian Chemicals, Sichuan
8
Shanghai Coking & Chemical
Corp, Shanghai
9
Hubei Cocause Industrial Group,
Jingmen
BAB I Pendahuluan
Kapasitas (Ton per Tahun)
10.000
150.000
10.000
110.000
200.000
20.000
20.000
5.000
100.000
4
Prarancangan Pabrik Dimetil Eter dari Metanol
dengan Proses Dehidrasi
Kapasitas 20.000 Ton/Tahun
Dengan mempertimbangkan perkiraan kebutuhan dalam negeri sekitar 12.506,06
ton/tahun, dan kapasitas minimal pabrik yang sudah berdiri adalah 5.000 ton/tahun
serta mempertimbangkan kemungkinan ekspor ke negara lain, maka dipilih
kapasitas 20.000 ton/tahun. Kapasitas yang direncanakan diharapkan dapat
memenuhi kebutuhan dalam negeri.
1.3
Lokasi Pabrik
Lokasi pabrik sangat berpengaruh pada keberadaan suatu pabrik. Pertimbangan
utama yaitu direncanakan Pabrik DME berdiri di daerah Bontang, Kalimantan
Timur mendekati ketersediaan bahan baku yaitu metanol dari PT. Kaltim Metanol
Industri dengan kapasitas produksi sebesar 660.000 ton/tahun. Peta lokasi pabrik
dapat dilihat pada Gambar 1.2
Lokasi Pabrik DME
Gambar I.2 Peta Lokasi Pabrik Dimetil Eter
BAB I Pendahuluan
5
Prarancangan Pabrik Dimetil Eter dari Metanol
dengan Proses Dehidrasi
Kapasitas 20.000 Ton/Tahun
Pemilihan lokasi tersebut juga berdasarkan pertimbangan lain sebagai berikut:
1.3.1
Sarana Transportasi
Di daerah Bontang, Kalimantan Timur sarana transportasi baik di darat maupun laut
sudah tidak menjadi masalah, karena di daerah tersebut fasilitas jalan raya dan
pelabuhan laut sudah sangat memadai.
1.3.2
Pemasaran Produk
Pemasaran produk diorientasikan untuk ekspor-impor sehingga dengan lokasi
pabrik berada di dekat pelabuhan laut, dapat mengurangi biaya transportasi produk.
Bontang merupakan daerah industri kimia yang besar dan terus berkembang dengan
pesat, hal ini menjadikan Bontang sebagai tempat pemasaran yang baik bagi DME.
1.3.3
Tenaga Kerja
Kebutuhan tenaga kerja dapat terpenuhi dari daerah sekitar lokasi pabrik, karena di
Indonesia khususnya di daerah Bontang, Kalimantan Timur, memiliki tenaga kerja
yang cukup banyak baik sebagai tenaga ahli maupun sebagai buruh.
1.3.4
Utilitas
Dalam pengadaan air dapat diambil dari PT. Kaltim Industrial Estate, Bontang.
Sedangkan bahan bakar dan listrik dapat dengan mudah terpenuhi karena Bontang
merupakan kawasan industri.
1.4 Tinjauan Pustaka
1.4.1
Macam-macam Proses
Sintesis senyawa eter dapat dilakukan dengan dehidrasi senyawa golongan alkohol
dengan menggunakan reaksi dehidrasi. Terdapat dua macam metode sintesis DME
yang dipakai di industri, antara lain:
1. Direct synthesis (Metode Sintesa Langsung)
Pada reaksi ini terjadinya proses kontak langsung antara metanol dengan
katalis alumina (Al2O3) yang mengandung 10,2% silika. Reaksi tersebut dilakukan
BAB I Pendahuluan
6
Prarancangan Pabrik Dimetil Eter dari Metanol
dengan Proses Dehidrasi
Kapasitas 20.000 Ton/Tahun
pada suhu tinggi (250°C-400°C) dalam fase gas. Dengan demikian, secara teoritis
gas metanol dikontakkan secara langsung dengan katalis Al2O3 padat dalam reaktor
pada temperatur tinggi. Selanjutnya DME yang terbentuk dipurifikasi lagi dengan
distilasi, untuk memisahkan antara DME dengan pengotor lain atau H2O dan
metanol yang masih tersisa dalam produk (Bondiera dan Naccache, 1991).
Reaksi yang terjadi :
2 CH4O(g) → CH3OCH3(g) + H2O(g)
2. Indirect synthesis (Sintesa Tidak Langsung)
Pada reaksi ini terjadi proses dimana metanol murni diuapkan terlebih
dahulu kemudian dilewatkan pada reaktor yang telah berisi katalis H2SO4 pada suhu
(125°C-140°C) dan tekanan 2 atm. Campuran produk keluar dari reaktor yang
terdiri dari DME, air, dan metanol dilewatkan ke scrubber kemudian dimurnikan
dengan proses distilasi (Ogawa, 2003).
Reaksi yang terjadi :
CH4O(g) +H2SO4(aq) → CH3H2SO4(g) + H2O(g)
CH3H2SO4(g) + CH3OH(g) → CH3OCH3(g) + H2SO4(g)
Tabel I.5 Kelebihan dan Kekurangan Proses Pembuatan DME
Direct Synthesis
Kelebihan
a. Prosesnya sangat
sederhana, peralatan yang
Indirect Synthesis
a. Suhu dan tekanan operasi
reaktor relatif rendah
digunakan sedikit
b. Biaya investasi untuk
peralatan yang digunakan
sedikit
c. Konversi tinggi yaitu
mencapai 80%
BAB I Pendahuluan
7
Prarancangan Pabrik Dimetil Eter dari Metanol
dengan Proses Dehidrasi
Kapasitas 20.000 Ton/Tahun
Kekurangan
a. Suhu operasi reaktor tinggi
a. Peralatan yang digunakan
lebih banyak
b. Penggunaan asam sulfat
yang bersifat korosif
membutuhkan peralatan
dengan bahan konstruksi
yang tahan terhadap korosif
dan harganya lebih mahal
c. Konversinya rendah, yaitu
45%
Berdasarkan beberapa macam proses tersebut, maka dipilih proses Direct
Synthesis berupa dehidrasi metanol dengan katalis alumina. Dengan alasan, bahwa
dengan proses tersebut memiliki konversi yang tinggi yaitu mencapai 80% dan juga
menggunakan peralatan yang sedikit dan proses yang sederhana.
1.5 Kegunaan Produk
International DME Assotiation (2012) menyatakan bahwa DME dapat digunakan
sebagai bahan bakar mesin diesel, mesin otomotif, dan bahan bakar penggerak
turbin gas. Kegunaan DME yang lain adalah sebagai berikut :
1. Bahan bakar dalam tabung aerosol, serta sebagai bahan bakar industri dan
rumah tangga
2. Sebagai refrigerant
3. Sebagai bahan campuran LPG
4. Bahan bakar turbin pada pembangkit listrik
5. Bahan baku industri petrokimia
BAB I Pendahuluan
8
Prarancangan Pabrik Dimetil Eter dari Metanol
dengan Proses Dehidrasi
Kapasitas 20.000 Ton/Tahun
1.6 Sifat-Sifat Fisik dan Kimia Bahan Baku dan Produk

Bahan Baku
1. Metanol
a. Sifat Fisis Metanol (Mc.Ketta, 1984)
-
Berat molekul
: 32,042 kg/kmol
-
Titik beku (pada 1 atm)
: -97,8°C
-
Titik didih (pada 1 atm)
: 64,6°C
-
Densitas (pada 1 atm)
: 0,782 g/ml
-
Viskositas, pada 30°C
: 0,5142 cP
-
Spesific gravity
: 0,792
-
Suhu kritis
: 240°C
-
Tekanan kritis
: 78,5 atm
-
Panas spesifik, liquid (pada suhu 25-30°C) : 0,605-0,609 kal/gmol
-
Panas spesifik, uap (pada suhu 100-200°C) : 12,2-14,04 kal/gmol
-
Panas penguapan (pada suhu 64,7°C)
: 8430 kal/mol
b. Sifat Kimia Metanol (Mc.Ketta, 1984)
-
Reaksi dehidrasi yaitu proses pemisahan air dari metanol
membentuk dimetil eter (DME).
2 CH4O(g) → CH3OCH3(g) + H2O(g)
-
Reaksi esterifikasi yaitu pembentukan ester dengan jalan
mereaksikan metanol dengan senyawa asam organik. Contohnya
pembentukan senyawa metal asetat.
CH4O(aq) + CH3COOH(aq) → CH2CO–OCH3(aq) + H2O(l)
-
Reaksi dehidrogenasi yaitu pelepasan unsur hidrogen. Reaksi ini
dapat dilaksanakan dengan bantuan katalis Mo dan Ag.
CH4O(g)
BAB I Pendahuluan
Mo,Ag
→ CH2O(g) + H2(g)
9
Prarancangan Pabrik Dimetil Eter dari Metanol
dengan Proses Dehidrasi
Kapasitas 20.000 Ton/Tahun

Produk
1. Dimetil Eter
a. Sifat fisis (Mc.Ketta, 1984):
-
Berat molekul
: 46,069 kg/kmol
-
Titik beku (pada 1 atm)
: -138,5°C
-
Titik didih (pada 1 atm)
: -24,9°C
-
Densitas (pada 20°C)
: 677 kg/m3
-
Spesific 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 (1 atm)
: 34% berat
-
Kelarutan air dalam DME (1 atm)
: 7% berat
-
Fase, 25°C, 1atm
: gas
-
Suhu kritis
: 400 K
-
Tekanan kritis
: 53,7 bar abs
b. Sifat kimia (Mc.Ketta, 1984) :
-
Dengan reaksi oksidasi DME akan menghasilkan formaldehid.
CH3OCH3(g) + O2(g) → 2CH2O(g) + H2O(g)
-
Bereaksi dengan sulfur trioksida membentuk dimetil sulfat
CH3OCH3(g) + SO3(g) → (CH3)2SO4(g)
-
DME bereaksi dengan karbon monoksida dan air menjadi asam
dengan katalisator Col.
CH3OCH3(g) + H2O(g) + CO(g) → 2CH3COOH(aq)
BAB I Pendahuluan
10
Prarancangan Pabrik Dimetil Eter dari Metanol
dengan Proses Dehidrasi
Kapasitas 20.000 Ton/Tahun
2. Air
a. Sifat Fisis (Mc.Ketta, 1984) :
-
Berat Molekul
: 18,0153 g/gmol
-
Rumus Kimia
: H2O
-
Titik Beku (1 atm)
: 0°C
-
Titik Didih (1 atm)
: 100°C
-
Densitas (25°C)
: 0,99823 kg/L
-
Suhu kritis
: 374°C
-
Tekanan Kritis
: 220,55 bar
-
Kapasitas panas (25°C)
: 4185 J/kg.K
-
Tekanan uap (25°C)
: 2,338 kPa
-
Viskositas (25°C)
: 1,005 cP
1.7 Tinjauan Proses Secara Umum
Reaksi pembentukan DME merupakan reaksi dehidrasi metanol. Reaksi
berlangsung dalam fase gas. Metanol yang akan direaksikan diubah fasenya dari
fase cair ke fase gas. Reaksi bersifat eksotermis dan beroperasi pada kondisi
non adiabatis non isothermal. Reaktor yang digunakan adalah fixed bed
multitube reactor. Produk yang keluar reaktor berupa DME, air serta metanol
sisa.
Metanol dialirkan ke reaktor dengan tekanan maksimal 14,5 atm dan
temperatur 250oC. Suhu operasi reaktor berkisar antara 250–400oC. Jika suhu
reaktor dibawah 250oC maka reaksi akan berlangsung lambat, apabila reaktor
beroperasi pada suhu diatas 400oC akan terjadi kerusakan pada katalis. Produk
yang dihasilkan keluar reaktor kemudian masuk ke distillation column DME.
DME sebagai hasil atas DME distillation column selanjutnya dialirkan ke tangki
penampung produk, hasil bawah terdiri dari metanol sisa, air dan sedikit DME
dimasukan ke methanol distilation column. Hasil atas methanol distillation
column berupa metanol dan sedikit DME yang kemudian direcycle ke reaktor.
Hasil bawah methanol distillation column berupa air dan sedikit metanol.
BAB I Pendahuluan
11