perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
BAB I PENDAHULUAN I.1.
Latar Belakang Pendirian Pabrik Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi disertai dengan kemajuan
sektor industri telah menuntut semua negara kearah industrialisasi. Indonesia sebagai negara berkembang banyak melakukan pembangunan di segala bidang. Sampai saat ini pembangunan sektor industri mengalami peningkatan, salah satunya adalah pembangunan sektor industri kimia. Namun Indonesia masih banyak mengimpor bahan baku atau produk industri kimia dari luar negeri. Dewasa ini semua industri diarahkan untuk penggunaan teknologi yang minim akan polusi dan hemat biaya untuk operasional, salah satu jenis proses teknologi tersebut adalah proses gasifikasi. Teknologi gasifikasi ini juga merupakan teknologi yang hemat biaya. Dapat dikatakan demikian karena, proses konversi batu bara menjadi gas dapat dilakukan dengan alat gasifier (Sukandarumidi, 2006). Batubara merupakan batuan hidrokarbon padat yang terbentuk dari tumbuhan dalam lingkungan bebas oksigen, serta terkena pengaruh tekanan dan panas yang berlangsung sangat lama. Pada tahun 2006, jumlah sumber daya batu bara Indonesia tercatat sebanyak 90.451,87 juta ton. Dari jumlah tersebut sebanyak 67% berupa batu bara dengan kalori sedang, 22% berupa batu bara dengan kalori rendah, 10% berupa batu bara dengan kalori tinggi dan 1% berupa batu bara dengan kalori sangat tinggi.Batu bara Indonesia tergolong batubara commit to user bersih dengan kandungan abu <5% dan kandungan sulfur yang rendah (<1%), sehingga tidak terlalu mencemari lingkungan. Karakteristik tersebut membuat 1
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
batu bara Indonesia mampu bersaing di dunia perdagangan Internasional. Batu bara Indonesia yang memiliki kalori tinggi sebagian besar diekspor ke luar negeri, sedangkan batu bara peringkat rendah dan sedang dipergunakan sebagai sumber energi pembangkit tenaga listrik maupun sebagai bahan bakar pada berbagai industri di Indonesia, seperti industri semen, teksil maupun pupuk (ESDM,2010). Gasifikasi merupakan satu upaya pengkonversian batubara padat menjadi gas, seperti H2, CO, CO2, CH4, N2 dan H2S. Gas-gas ini selanjutnya akan mengalami proses purifikasi sebelum disintesa menjadi senyawa kimia baru yang secara luas dibutuhkan dalam kehidupan manusia, salah satunya adalah metanol. Metanol (CH3OH) merupakan salah satu senyawa kimia yang dapat diproduksi melalui proses gasifikasi. Metanol (CH3OH) bertindak sebagai bahan baku dalam memproduksi senyawa hidrokarbon yang berguna sebagai bahan bakar atau senyawa organik yang biasa digunakan untuk menaikkan nilai oktan suatu bahan bakar, seperti MTBE. (US Patent 5472986, 1995) Kebutuhan metanolsemakin meningkat yang ditandai dengan kenaikan impor metanol berdasarkan data Biro Pusat Statistik (BPS). Impor metanol pada tahun 2009 sampai tahun 2011, Walaupun mengalami penurunan pada tahun 2012.
commit to user
2
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Jumlah Impor (kTon)
300.000 250.000 200.000 150.000 100.000 50.000 0 2009
2010
2011
2012
Tahun
Gambar I.1 Perkembangan Impor Metanol di Indonesia Tahun 2009-2012
Ketergantungan impor metanol menyebabkan devisa negara berkurang, sehingga diperlukan suatu usaha penanggulangan. Salah satu upayanya adalah pendirian pabrik metanol untuk pemenuhan kebutuhan dalam negeri. Dengan pendirian pabrik tersebut diharapkan dapat membuka kesempatan untuk alih teknologi, membuka lapangan kerja baru, menghemat devisa negara dan membuka peluang berdirinya pabrik lain yang menggunakan bahan baku metanol dari pabrik tersebut. Dengan pertimbangan kegunaan dan konsumsi metanol maka dapat dikatakan bahwa industri ini mempunyai prospek bagus di masa depan. I.2.
Kapasitas Pabrik
I.2.1. Ketersediaan Bahan Baku Di Indonesia merupakan penghasil barang tambang terbesar di dunia, salah satunya yaitu batubara. Beberapa daerah penghasil batubara terbesar di Indonesia, yaitu Sumatra Selatan (22.240,40 juta ton), Kalimantan Timur (19.567,79 juta commit to user ton), Kalimantan Selatan (8.674,56 juta ton), dan Riau (2.057,22 juta ton). (Wison, 2011) 3
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
I.2.2. Kapasitas Pabrik yang Sudah Berdiri Ditetapkan kapasitas pabrik metanol sebesar 500.000 ton/tahun, dengan pertimbangan: 1. Perkiraan dari data impor BPS, pada tahun 2015 Indonesia membutuhkan metanol sebesar 468.007,49 ton. Sehingga dengan kapasitas direncanakan dapat membantu memenuhi kebutuhan metanol dalam negeri.
JUMLAH IMPOR (Ton)
350.000 y = 58584x - 664,51
300.000 250.000 200.000 150.000 100.000 50.000 0 2007
2008
2009
2010 TAHUN
2011
2012
2013
Gambar I.2 Kebutuhan Metanol pada Tahun 2008-2012
2. Dapat memberikan keuntungan ekonomis karena kapasitas produksi berada diantara kapasitas produksi metanol didalam negeri. Seperti kapasitas pabrik yang telah berdiri, yaitu PT. Medco Methanol Bunyu (330.000 ton/tahun) dan PT. Kaltim Metanol Industry (660.000 ton/tahun). 3. Produksi batubara PT. Bukit Asam (Persero) Tbk sebesar 11.880.000 ton/tahun
sehingga mencukupi untuk mensuplai kebutuhan batubara sebesar 499.944,23 ton/tahun untuk memproduksi metanol sebesar 500.000 ton/tahun. commit to user
4
perpustakaan.uns.ac.id
I.3.
digilib.uns.ac.id
Lokasi Pabrik Pemilihan lokasi pabrik sangat penting dalam menentukan kelangsungan
produksi suatu pabrik. Lokasi pabrik akan didirikan di Tanjung Enim,Sumatra Selatan dengan pertimbangan sebagai berikut: - Bahan baku pabrik metanol ini menggunakan batubara hasil pertambangan batubara PT. Bukit Asam (Persero) Tbk. - Lokasi pabrik dekat dengan sungai sehingga memudahkan dalam penyediaan air untuk utilitas. - Pemberlakuan otonomi daerah memberikan iklim yang cukup kondusif bagi investor untuk penanaman modalnya bagi peningkatan pemasukan bagi daerah tersebut.
Gambar I.3 Peta Lokasi Pendirian Pabrik
commit to user
5
perpustakaan.uns.ac.id
I.4.
digilib.uns.ac.id
Tinjauan Pustaka Ada beberapa proses pembuatan metanol
1. Proses pembuatan metanol dengan penyulingan kayu Pada tahun 1830 sampai pertengahan tahun 1920an, metode utama dalam produksi metanol yaitu dengan menggunakan penyulingan kayu (wood distillation). Proses ini menggunakan panas untuk memproduksi arang dan metanol dari kayu. Setelah kayu dipanaskan, perlahan-lahan kayu tersebut terbakar dan melepaskan gas metanol. Gas tersebut dikumpulkan dan dikondensasikan untuk membuat metanol cair. Pada tahun 1923, produksi metanol telah mencapai 30.000 ton per tahun menggunakan lebih dari 6 ton kayu sebagai bahan baku. Proses ini tidak dilakukan lagi karena mengganggu ekosistem hutan dengan banyaknya penebangan pohon. (Mc Ketta, 1983) 2. Oksidasi Hidrokarbon Proses ini menggunakan senyawa-senyawa hidrokarbon sebagai bahan baku utama. Produk yang terbentuk dari oksidasi parsiil hidrokarbon yang mengandung gas parafin adalah metanol, formaldehid, asetaldehid, aseton, alkohol tingkat tinggi, aldehid dan keton. Proses oksidasi berjalan pada tekanan 20,27 – 30,4 bar dan suhu 800 ºC. Proses ini dapat menggunakan katalis nikel, paladium, tembaga dan oksida dari logam-logam tersebut. Kekurangan dari proses ini adalah menggunakan bahan-bahan hidrokarbon sehingga dapat menghasil gas rumah kaca (Mc. Ketta, 1983). 3. Proses pembuatan metanol dari gasifikasi batubara commit to user Pembuatan metanol biasa menggunakan gas sintesis. Melalui gasifikasi, gas sintesis dapat dihasilkan dari berbagai bahan baku seperti batubara, limbah 6
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
biomassa, limbah perkotaan dan berbagai bahan baku yang lain Dalam produksi metanol dengan dilakukan dalam dua langkah. Langkah pertama adalah untuk mengkonversi bahan baku menjadi gas sintetis yang terdiri dari CO, CO2, H2O dan H2. Hal ini biasanya dicapai oleh katalitik reforming gas umpan dan uap. Langkah kedua adalah sintesis katalitik metanol dari gas sintesis. Keuntungan dari proses ini adalah bahan baku mudah didapatkan, pemanfaatan batubara sehingga diharapkan menjadi industri ramah lingkungan. (www.methanol.org) Dari proses-proses pembuatan metanol yang ada, maka gasifikasi batu bara dipilih sebagai proses pembuatan metanol dalam pendirian pabrik ini dengan alasan ketersediaan bahan baku batu bara mencukupi proses jangka panjang.
1.4.2
Kegunaan Produk Kegunaan dari metanol yaitu sebagai bahan bakar, pelarut, dan anti beku
dalam pipa. Penggunaan metanol terbanyak adalah sebagai bahan intermediate. Sekitar 40% metanol yang ada diubah menjadi formaldehid yang dapat menghasilkan berbagai macam produk seperti plastik, plywood, cat, peledak, dan tekstil.
commit to user
7
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
1.4.3 Sifat Fisika dan Kimia 1.4.3.1 Sifat fisika dan kimia bahan baku 1. Batubara (Subbituminous) (Perry, 2007): 1) Sifat Fisika:
Komponen - C(Carbon)
: 76,24% berat
- H (Hidrogen)
: 4,85% berat
- N (Nitrogen)
: 1,34% berat
- S (Sulfur)
: 1,38% berat
- O (Oxigen)
: 4,84% berat
- Ash (Abu)
: 8,02% berat
- Air
: 2,82% berat
Heating Value
: 21,35 – 25,54 MJ/kg
Bulk Density
: 720,83 – 961,11 kg/m3
Spesific Heat
: 1,1 kJ/kg.K
Ignition Temperature
: 126,67 – 185 °C
Flash Point
: 260 °C
2) Sifat Kimia
Reaksi pada pembakaran batubara meliputi: -
C + O2 → CO2 C + ½ O2 → CO H2 + ½ O2→ H2O S + O2 → SO2
Untuk mencegah pembentukan CO yang berlebihan maka commit to user jumlah oksigen untuk pembakaran harus sesuai agar pembakaran berlangsung dengan sempurna. 8
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
2. Air (Othmer,1981): 1) Sifat Fisika
Rumus Molekul
: H2O
Berat Molekul
: 18,02 kg/kmol
Warna
: tidak berwarna (jernih)
Titik Didih (1,01bar)
: 100 oC
Densitas (25 °C)
: 0,99747 kg/m3
Heat Capacity
: 4178,43 kJ/kg.K
Thermal Conductivity
: 6,04026 x 10-3 kW/m.K
2) Sifat Kimia
Bereaksi dengan karbon
menghasilkan
metana,
hidrogen,
karbon dioksida, monoksida membentuk gas sintetis (dalam proses gasifikasi batubara)
Bereaksi dengan kalsium, magnesium, natrium dan logamlogam reaktif lain membebaskan H2
Memiliki sifat netral (pH 7)
Bereaksi dengan kalium oksida, sulfur oksida membentuk basa kalium dan asam sulfat.
3. Oksigen (Perry, 2007): 1) Sifat Fisika
Rumus Molekul
: O2
Berat Molekul
: 31,9988 kg/kmol
commit to user Titik Didih (1,01bar) : -183 oC
Temperatur Kritis
: -118,6 °C 9
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Konduktivitas Termal
: 0,026 W/m.°C
2) Sifat Kimia
Pengoksidasi yang sangat reaktif
Pemisahan dari udara dengan cara liquifikasi dan distilasi
1.4.3.2 Sifat fisika dan kimia produk 1. Metanol (CH3OH) (Mc. Ketta,1988): 1) Sifat Fisika:
Fase
: Cairan jernih pada suhu kamar
Berat Molekul
: 32 kg/kmol
Titik didih (1,01 bar)
: 65 oC
Titik lebur (1,01 bar)
: -97 oC
Viskositas
: 0,5945 cp
Densitas (25oC)
: 0,786 kg/m3
Tekanan kritis
: 80,96 bar
Temperatur kritis
: 239,43oC
2) Sifat Kimia:
Tidak memiliki sifat adisi yang kuat
Klor dan brom dapat mensubstitusi atom H dari metanol
Sulfonasi dengan asam sulfat berasap membentuk methanol sulfonat
Bereaksi dengan Na membentuk gas H2 dan garam Na metanolat
commit to user Termasuk golongan senyawa kimia beracun
Oksidasi dengan oksiditor kuat (KMnO4 dalam asam) 10
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
menghasilkan asam formiat dan dapat teroksidasi lebih lanjut membentuk CO2 dan H2O
Merupakan pelarut yang baik untuk senyawa organik
1.4.4 Tinjauan Proses Secara Umum Proses produksi metanol dengan proses gasifikasi batubara melalui 3 tahap yaitu, tahap persiapan bahan baku, tahap proses, dan tahap pemurnian. Berikut akan dijelaskan secara umum proses produksi.
Crusher
Mixer
Gasifier
Desulfuizer
Water Gas Shift Reactor
Reaktor Metanol Sintesis
Menara Distilasi
Air Separation Unit
Tahap Persiapan Bahan Baku
Tahap Proses
Tahap Pemurrnian
Gambar I.4 Tahap Proses Pembuatan Metanol
Pada tahap persiapan bahan baku ukuran batubara diperkecil hingga 100 μm, setelah itu diumpankan ke mixer untuk pecampuran dengan air dan menjadi slurry untuk diumpankan ke gasifier. Tahap selanjutnya merupakan tahap proses, proses pertama yaitu proses gasifikasi yang terjadi di gasifier, produk yang dihasilkan pada proses gasifikasi yaitu syngas dan masih mengandung banyak CO dan H2S, sehingga proses selanjutnya yaitu proses menghilangkan gas beracun (Acid Gas Removal) di desulfurisasi, dan penggeseran kadungan CO menjadi H2 commit to user dengan mereaksikan CO dan H2O reaksi ini terjadi di water gas shift reactor.
11
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Kandungan air dalam syngas sebagian besar dipisahkan menggunakan partial condenser. Reaktor metanol merupakan fixed bed multitube reactor dengan katalis CuO. crude methanol yang keluar dari reaktor dipisahkan dari sisa gas reaktan yang tidak bereaksi dalam partial condenser. Gas-gas yang tidak terkondensasi dibuang. Sedangkan gas-gas yang terkondensasi (crude methanol), akan diturunkan tekanannya sampai 1,52 bar dengan menggunakan expansion valve. Tahap permurnian yaitu pemurnian crude methanol di dalam menara distilasi sampai kadar 99,85% berat. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Bab II.
commit to user
12
