Pengantar Teknik Kimia Sesi 2 Pabrik Kimia

Ir. Abdul Wahid Surhim, MT.

PABRIK METANOLKELOMPOK V DEWI ANGGRAINI DIANDRA NOVITA DIDIT KUNCOROJATI DIPANKARA APJ DWI AGUSTINO M.

DIAGRAM ALIR PEMBUATAN METANOL DI PT MEDCO METANOL BUNYU

BAHAN BAKU

GAS ALAM DIDAPAT DARI SUMBER MINYAK YANG ADA DI BUNYU DAN TARAKAN, SENYAWA YANG DIGUNAKAN ADALAH GAS CH4 AIR PROSES DIAMBIL DARI DAM-DAM DAN PENAMPUNGAN YANG TERDAPAT DI LUAR LOKASI PABRIK DAN DIOLAH LEBIH DULU DI UNIT PENANGANAN AIR.

PRODUK YANG DIHASILKAN

METANOL,DENGAN SPESIFIKASI WUJUD : CAIRAN BAU : ALKOHOL KUAT WARNA: TIDAK BERWARNA MASSA JENIS: 786.6 KG/M3 TITIK BEKU/DIDIH: -97.88/64.76 C

PROSES PEMBUATAN METANOLDISTILASI-KERING(PIROLISIS) KAYU SINTESA DARI CAMPURAN GAS HIDROGEN DENGAN OKSIDA KARBON OKSIDASI PARSIAL METANA

PIROLISIS KAYUSERPIHAN SERBUK KAYU DIPANASKAN TANPA UDARA DALAM BEJANA BESI DALAM TEMP 500 C CAMPURAN UAP DITAMPUNG DAN DIDINGINKAN SELANJUTNYA DI DISTILASI UNTUK MENDAPATKAN METANOL.

SINTESA CAMPURAN GAS HIDROGEN DAN OKSIDA KARBONCO +2H2 CO2 +3H2

CH3OH CH3OH

OKSIDASI PARSIAL METANA CH4 + O2 CH3OH

UNIT 100 (REFORMASI GAS)

Unit reformasi gas adalah tempat pengubahan/pengorversian gas alam (natural gas) menjadi gas sintetis yang umumnya terdiri dari CO, CO2, dan H2

PARAMETER PROSES UNIT 100

ASPEK KIMIAGas alam yang terdiri dari dari campuran hidrokarbon dikonversi gas reformasi oleh kukus (steam) dan dibantu oleh katalis nikel menurut reaksi: CH4 + H2O m CO + 3H2 CO + H2O m CO2 + H2

ASPEK TERMODINAMIKAKesetimbangan reaksi yang terjadi di reformer sangat bergantung pada : Tekanan Temperatur Perbandingan kukus/karbon

ASPEK KINETIKA REAKSIPada kondisi aktual, laju rekasi di reformer dengan katalis yang baru terjadi dengan sangat cepat sehingga konversi kesetimbangan untuk kedua reaksi tersebut tercapai secara praktek. Jadi, kondisi operasional dapat dievaluasi hanya dengan melihat aspek termodinamika

PENGARUH TEKANANKesetimbangan reaksi reformasi metana oleh kukus akan bergeser ke kiri jika tekanan dinaikkan sehingga reformasi metana semakin berkurang. Akan tetapi, secara praktek akan lebih praktis jika digunakan tekanan tinggi karena pada unit 200 diperlukan input tekanan tinggi. Di samping itu, tekanan tinggi akan menyebabkan temperatur dinding pembuluh katalis meningkat.

PENGARUH TEMPERATURKesetimbangan reaksi reformasi metana akan bergeser ke kanan dengan meningkatnya temperatur reaksi karena reaksi endotermik menghasilkan lebih banyak CO2 dan H2. Dengan kata lain, pada tekanan dan perbandingan kukus/karbon konstan, kenaikan temperatur akan menghasilkan konversi metana yang lebih besar.

PENGARUH PERBANDINGAN KUKUS/KARBONPerbandingan kukus/karbon berkaitan sangat erat dengan katalis. Pembentukan karbon (coke) sedapat mungkin dicegah karena dapat merusak katalis. Untuk mencegah pembentukan karbon, operasi sebaiknya dilaksanakan dengan kondisi kukus berlebih. Kelebihan kukus yang diberikan juga sebaiknya diatur seoptimum mungkin agar lebih ekonomis dan tidak memecahkan katalis.

DESKRIPSI PROSES DALAM UNIT 100

PEMANASAN AWAL NATURAL GAS DAN DESULFURISASIGas alam untuk proses dan bahan bakar diumpankan pada tekanan 27 bar dan suhu 30C. Gas alam ini dipanaskan hingga bersuhu 385C dan dimasukkan ke dalam unit desulfurisasi berkatalis CoMo untuk menghilangkan kandungan belerang yang dapat merusak katalis nikelpada reformer. Setelah proses ini, gas alam memiliki tekanan 24,3 bar dan suhu 385C. Sebagian besar gas alam ini diumpankan untuk proses reformasi dan sisanya diumpankan sebagai bahan bakar burner.

PROSES REFORMASI DAN UNDERFIRINGSebelum memasuki reformer, kukus proses dan gas alam yang telah memenuhi syarat menjadi umpan reformer dicampur untuk mendapatkan umpan reformer yang lebih homogen. Setelah itu, campuran kukus proses dan gas alam dialirkan ke pemanas hingga temperaturnya mencapai 500C. Katalis yang digunakan dalam proses ini berupa katalis berbasis nikel. Selanjutnya, gas sisa pembakaran (flue gas) bertemperatur 900C dilewatkan menuju sistem pemanfaatan panas buangan (waste heat recovery).

REFORMED GAS WASTE HEAT RECOVERYGas reformasi meninggalkan reformer dengan suhu 870C dan tekanan 19,1 bar. Panas dari gas ini kemudian digunakan untuk pemanasan awal gas alam, menghasilkan kukus proses, dan reboiler dalam unit distilasi (unit 300). Setelah dimanfaatkan sebagai pemanas dalam seluruh proses tersebut, suhu gas reformasi turun menjadi 103C. Selanjutnya, gas reformasi masih harus menjalani proses pendinginan karena unit 200 (reaktor konversi metanol) membutuhkan gas reformasi bertemperatur rendah. Setelah itu, barulah gas reformasi diumpankan ke unit 200.

PEMANFAATAN PANAS GAS HASIL PEMBAKARAN Gas hasil pembakaran (flue gas) yang keluar dari reformer memiliki temperatur 900C. Panas dari gas ini digunakan dalam pembangkit kukus bertekanan tinggi dan menengah hingga temperaturnya menjadi 485C. Setelah itu, flue gas didinginkan kembali hingga mencapai suhu 147C dan dibuang ke atmosfer.

UNIT 200 (REAKTOR KONVERSI METANOL)

Unit reaktor sintesis metanol adalah unit pembentukan metanol dari gas sintesis reformer. Reaksi-reaksi di menghasilkan 3 produk sampingan, yaitu air, aseton, dan etanol. Untuk memisahkan produk-produk sampingan ini, produk reaktor harus dialirkan lagi ke unit 300 (unit distilasi) Proses-proses utama pada unit 200 : Kompresi gas sintetis Lingkar sintesis Pembuangan gas

PARAMETER PROSES DALAM UNIT 200ASPEK KIMIA Reaksi yang terjadi dalam unit 200 adalah : CO + 2 H2 m CH3OH CO2 + 3 H2 m CH3OH + H2O CO + H2O m CO2 + H2 Ketiga reaksi di atas bersifat eksotermis. Perbandingan jumlah reaktan gas sintesa yang baik terjadi apabila bilangan SN (stoichiometry number) bernilai 2

ASPEK TERMODINAMIKA DAN KINETIKAKonversi CO dan CO2 akan meningkat pada tekanan yang lebih tinggi Pada temperatur reaksi yang semakin bertambah, konversi CO akan menurun dan konversi CO2 akan meningkat

ASPEK DAUR ULANG (RECYCLE)

Daur ulang yang dilakukan pada sintesa metanol bertujuan untuk mendapatkan konversi yang tinggi sehingga operasi berlangsung ekonomis. Recycle dilakukan terhadap gas sintesa keluaran reaktor yang tidak terkonversi dan telah dipisahkan dari kondensatnya. Perbandingan gas sintesa yang direcycle terhadap tambahan gas sintesa dinyatakan sebagai rasio recycle yang bernilai antara 2,5-5. Semakin tinggi rasio recycle menyatakan kenaikan produksi metanol

ASPEK KATALISATOR

Dalam reaktor unit 200 digunakan katalis CuZnO. Katalis ini memiliki keaktifan sangat tinggi sehingga kecepatan reaksi tinggi pada temperatur relatif rendah (225-255C) Katalis yang digunakan pada kilang metanol ini harus memiliki selektivitas sintesa metanol yang tinggi untuk memperkecil jumlah produk sampingan yang dihasilkan

DESKRIPSI PROSES DALAM UNIT 200KOMPRESI GAS SINTESISKompresi gas sintesis bertujuan untuk menaikkan tekanan umpan reaktor (gas sintesis) agar didapat konversi reaktor yang tinggi. Kompresor pertama menaikkan tekanan dan temperatur gas hasil sintesis reformasi kukus dari 17 bar 40C menjadi 68,6 bar 118C. Selanjutnya, kompresor kedua menaikkan tekanan gas sintesis hasil kompresi pertama menjadi 72,5 bar dan menurunkan temperaturnya menjadi 68C. Penurunan temperatur dilakukan untuk mendapatkan hasil dengan temperatur setinggi mungkin dengan temperatur terendah.

TAHAP SINTESA METANOL PADA LOOP SINTESACampuran gas sintesa tambahan dan gas daur ulang yang merupakan gas sintesa masukan reaktor diumpankan menuju kompresor gas daur ulang. Di dalmnya, gas sintesa itekan hingga 72,5 bar dan disalurkan melalui gas interchanger menuju bagian atas kedua reaktor untuk dipanaskan dari 68C menjadi 225C. Reaksi sintesis metanol yang terjadi antara gas H2, CO, dan CO2 yang bersifat eksotermis terjadi dalam pipa reaktor berkatalis tembaga. Setelah konversi one pass, aliran gas keluaran reaktor yang terdiri dari gas tidak terkonversi, metanol, dan sejumlah produk samping didinginkan dari 225C menjadi 40C. Pendinginan ini bertujuan untuk memisahkan metanol mentah dari gas terlarut di dalamnya. Sementara itu, sebagian besar gas tidak terkonversi didaur ulang kembali sebagai gas sintesa masukan reaktor dan sisanya dibuang dengan dialirkan menuju sistem flare untuk dibakar agar tidak terjadi akumulasi inert.

SISTEM GAS PEMBERSIH (PURGE GAS)Selain langsung dibakar dalam sistem flare, sebagian purge gas yang dihasilkan dari aliran gas-gas tidak terkonversi dimanfaatkan untuk keperluan-keperluan : Digunakan sebagai gas hidrogenasi dalam tahap pemurnian belerang gas alam karena kandungan gas hidrogennya yang tinggi Dimanfaatkan sebagai bahan bakar (fuel) pembakaran gas alam dan steam

UNIT 300 (PEMISAHAN DAN PEMURNIAN PRODUK)Adanya unit 300 dimaksudkan untuk memisahkan metanol mentah yang dihasilkan dari gas-gas terlarut di dalamnya. Proses pemisahan metanol mentah dari gas terlarut, air, dan senyawa lainnya dilakukan dalam kolom distilasi dengan prinsip perbedaan volatilitas antara senyawasenyawa tersebut.

PARAMETER PROSES

TEKANAN OPERASI Kelarutan gas-gas dalam cairan adalah fungsi dari tekanan uap gas tersebut dalam temperatur tertentu. Semakin tinggi tekanan gas akan menyebabkan semakin banyak gas yang terlarut dalam cairan. Oleh karena itu, kenaikan tekanan operasi akan menyebabkan bertambahnya gas etrlarut dalam metanol yang tidak diinginkan.

NERACA PROSESNeraca panas kolom distilasi pada kondisi normal sangat dipengaruhi oleh perubahan parameterparameter berikut: Banyaknya umpan Besarnya laju refluks Konsentrasi umpan Fluks panas reboiler Penghilangan panas kondenser dan sub-cooler

DESKRIPSI PROSES

PENGHILANGAN GAS-GAS Metanol mentah pada suhu 40C dan tekanan 68,7 bar yang mengalir dari metanol separator akan menuju ke bejana ekspansi yang beroperasi pada tekanan 6,5 bar. Dengan adanya penurunan tekanan ini, gas-gas terlarut akan lepas. Setelah itu, gas-gas terlarut yang telah dipisahkan dari cairan dijaga konstan dengan menggunakan pengontrol ketinggian.

PENGHILANGAN PRODUK SAMPING BERTEMPERATUR DIDIH RENDAHVolatile impurities seperti dimetil eter, metil format, dan gas-gas inert terlarut dipisahkan dari metanol mentah dan dinaikkan ke bagian atas kolom distilasi bersama sejumlah uap metanol. Uap tersebut akan melewati suatu kondenser di mana sebagian besar uap metanol yang terbawa mengalami kondensasi dan dikembalikan ke kolom distilasi sebagai refluks. Gas-gas ringan lainnya yang tidak terkondensasi akan dibuang. Metanol yang telah terstabilkan akan memasuki kolom pemurnian metanol pada kondisi 80C dan1,5 bar. Pada kolom ini, metanol akan menjadi produk atas sedangkan air akan menjadi produk bawah. Air proses yang dihasilkan sebagai produk bawah kolom distilasi ini akan dipompa menuju pemanas air proses. Uap yang menuju puncak kolom distilasi akan didinginkan oleh suatu kondenser di mana uap metanol akan dikondensasikan secara total menjadi cairan bersuhu 69C. Metanol terkondensasi ini selanjutnya didinginkan lagi hingga mencapai suhu 40C dan ditampung pada suatu bejana penampung.

Sistem Proses dan Instrumentasi

Kolom DesulfurisasiDesulfurisasi berarti proses pengurangan kandungan sulfur dalam metanol Temperatur dalam proses desulfurisasi berada dalam rentang 300oC-400oC dengan suhu optimum di 385oC Menggunakan dua katalis CoMo dan ZnO

Prinsip KerjaDilaksanakan di dalam dua kolom jejal D101 dan D-102. D-101 berfungsi sebagai kolom desulfurisasi utama. D-102 berfungsi sebagai penyerap sisa-sisa sulfur yang belum hilang di D-101. Dalam keadaan normal kedua kolom dipasang secara seri.

ReformerReformer ini digunakan untuk steam reforming ( pembentukan uap) Reaksi yang terjadi CH4 + H2O CO + 3H2 Temperatur dalam reformer bisa mencapai 930oC Menggunakan katalis Ni

Prinsip KerjaLaju alir gas bahan bakar diatur dengan pengendali tekanan, buangannya menuju flare sedangkan udara pembakaran dengan pengendali laju alir (FC) dihubungkan dengan blower Untuk mengontrol rasio steam karbon yang memasuki unit reforming kuantitas steam proses diatur dengan FC (Flow Controller)

Prinsip KerjaTemperatur campuran steam/gas alam dijaga dengan membuang sebagian steam melalui quench cooler Keadaan vakum dalam reformer harus dijaga benar-benar agar lidah api dalam reformer tidak mengarah ke luar

Skema Alat

Kompresor Gas SintesaProses kompresi gas sintesis ini dalaksanakan dalam Syngas Compressor tipe sentrifugal yang digerakkan oleh extraction back pressure Turbine Kapasitas kompresor pada operasi normal adalah 60 ton / jam

Gambar Alat

Syngas Compressor

Reaktor MetanolReaksi pembentukan metanol berasal dari gas sintesa yang berlangsung pada temperatur 225-270o dan tekanan kurang + 70 bar Reaktor berbentuk tubular, bagian tube berisi katalis dan menjadi tempat berlangsungnya reaksi, sedangkan bagian shell berisi air pendingin

Skema Alat

Kolom Distilasi

Kolom distilasi digunakan untuk pemurnian metanol

Cara Kerja

Sebagian produk dicairkan dan dikembalikan lagi sebagai refluks. Gas yang tidak terkondensasi disatukan dengan aliran purge dan nantinya ditampung ke dalam penampung metanol.

Alat Penukar PanasBerbagai alat penukar panas digunakan untuk mempertukarkan panas di antara aliran bahan sehingga proses produksi metanol menjadi lebih ekonomis Ada sekitar 26 alat penukar panas yang digunakan dalam kilang ini

PRODUK

Kilang MMB (Medco Methanol Bunyu) didesain untuk memproduksi metanol sebanyak 1000 ton/hari pada kondisi 100%, namun karena pabrik ini cukup tua maka kilang ini efisiensinya hanya 83% dan menghasilkan 800-900 ton/hari. Pabrik ini juga memiliki spesifikasi metanol yang merupakan salah satu metanol berkualitas terbaik di Asia Tenggara

Sistem Penunjang Proses Produksi

1. 2.

Dalam mengolah gas alam menjadi metanol perusahaan ini dalam prosesprosesnya ditunjang oleh unit-unit lain Unit-Unit penunjang itu antara lain: Penampung Metanol Penanganan dan Distribusi air

Penampung Metanol

Unit ini hanya digunakan sebagai unit penampung sementaradan penyimpanan dari produk metanol yang dihasilkan.

Penanganan dan Distribusi Air 1. 2. 3. 4.

Pada Unit ini terdapat : Pengumpul dan pendistribusian air sungai Pengolahan air Transfer kondensat Distribusi air pabrik

PENANGANAN DAN DISTRIBUSI AIR ( UNIT 500)

BERTUGAS MENAMPUNG,MENGOLAH DAN MENDISTRIBUSIKAN AIR LAYAK PAKAI UNTUK KEPERLUAN PABRIK DAN AIR MINUM. TERDIRI DARI BEBERAPA PROSES PENGOLAHAN DIANTARANYA KLARIFIKASI,PRE-CHLORINASI, SAND FILTRATION DAN ACTIVATED CARBON FILTRATION

SISTEM UNIT PENDINGIN (UNIT 600)MENYEDIAKAN AIR PENDINGIN UNTUK PROSES PABRIK, DIANTARANYA UNTUK ALAT HEAT TRANSFER. MENGGUNAKAN AIR TAWAR DAN AIR LAUT SEBAGAI RAW MATERIAL, AIR LAUT DITAMBAHKAN KLOR DAN NaOCL.

UNIT INSTRUMENTASI (UNIT 800)MENGHASILKAN UDARA BERTEKANAN YANG MEMENUHI SYARAT TERTENTU UNTUK KEBUTUHAN DISELURUH KILANG. UDARA HARUS BEBAS DARI DEBU, MINYAK , AIR DAN ZAT YANG MENYEBABKAN KOROSI.

UNIT 800 (1)1.PROSES PENGIRIMAN UDARA UDARA DIHISAP MEMALUI DUST FILTER OLEH KOMPRESOR SERTA DIDINGANKAN OLEH SWEET COOLING WATER,UDARA YANG LEMBAB DIPISAH KAN DI SEPARATOR YANG TERLETAK DIBAGIAN BAWAH DAN AIR YANG TERBENTUK AKAN DIBUANG.

UNIT 800 (2)

PROSES PENGERINGAN UDARA UDARA MENGALIR KE SALAH SATU AIR DRYER, SISA-SISA AIR AKAN DISERAP OLEH SILIKA GEL HINGGA KADAR IRNYA BENAR-BENAR KERING, BEBAS DARI DEBU DAN KOMPONEN (CO2 DAN H2)

PENGOLAHAN NITROGEN (UNIT 900)

FUNGSI GAS N2 DALAM INDUSTRI METANOL 1. PEMBERSIH PIPA GAS,TANGKI DLL 2. MEMBANTU UDARA INSTRUMEN DALAM KEADAAN DARURAT 3. MENYELIMUTI BOILER,TURBIN, VESSEL-VESSEL PADA SAAT TIDAK BEROPERASI.

UNIT 900 (1)

PROSES PENGIRIMAN UDARA UDARA DIHISAP OLEH KOMPRESOR DAN DITEKAN HINGGA 9.5 BAR, DIDINGINKAN DNG SWEET COOLING WATER, UDARA YANG LEMBAB DIPISAHKLAN DALAM SEPARATOR.

UNIT 900 (2)

PROSES PEMURNIAN UDARA DIALIRKAN KE REFRIGERATOR, DIDINGINKAN HINGGA 3 C,UDARA YG LEMBAB DIPISAHKAN DALAM WATER SEPARATOR, DILEWATI KE MOLECULAR SIEVE ADSORBER, UDARA DIPISAHKAN SISA UNSUR AIR DAN LAINNYA HINGGA HANYA MENGANDUNG N2 DAN 02

UNIT 900 (3)

PROSES PEMISAHAN UDARA UDARA DIALIRKAN KE MAIN HEAT EXCHANGER (UNTUK PENDINGINAN DAN PENCAIRAN), O2 AKAN MEGEMBUN, LALU DIALIRKAN KE MENARA FRAKSINASI, O2 AKAN TURUN KEBAWAH DAN N2 AKAN NAIK KE ATAS.

UNIT 900 (4)

PROSES PENCAIRAN DAN PENYIMPANAN

GAS NITROGEN DICAIRKAN DENGAN PENDINGINAN OLEH O2 DAN KEMUDIAN NITROGEN CAIR DITAMPUNG DALAM TANGKI UNTUK DIGUNAKAN DALAMPROSES OPERASI KILANG.

PEMBUANGAN GAS (UNIT 1000)

PEMBUANGAN DARI GAS SISA AKAN DI OLAH DALAMTIGA UNIT FLARE, BAGIAN UTAMANYA ADALAH BRANDER FLARE, BRANDER PEMANDU, MOLECULAR SEAL, CEROBONG FLARE DAN PANEL KONTROL

SISTEM PEMADAM KEBAKARAN (UNIT 1300)TERDIRI DARI PERALATAN MOBIL DAN STASIONER, DIRANCANG UNTUK MENGOPERASIKAN SISTEM PEMADAM SEBEBAS MUNGKIN KARENA KEBAKARAN BISA TERJADI DIMANA SAJA. BAHAN: AIR,BUSA,BUBUK,GAS CO2, HAS HALON, UAPAIRDAN PASIR.

PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK (UNIT 1400)

UNTUKMENJAGA KELANGSUNGAN SUPLAI LISTRIK ,DISEDIAKAN ALAT PENUNJANG, YANG TERDIRI DARI: 1. 1 UNIT GENERATOR KAPASITAS 4MW 2. 2 UNIT GENERATOR KAPASITAS 1.42 MW 3. 1 UNIT GENERATOR DENGAN KAPASITAS 275 KVA