BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. fosil berbentuk gas yang terutama terdiri dari metana (CH 4 ). Gas alam dapat

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Gas Alam Gas alam sering juga disebut sebagai gas bumi atau gas rawa, adalah bahan bakar fosil berbentuk gas yang terutama terdiri dari metana (CH4). Gas alam dapat ditemukan di ladang minyak, ladang gas bumi, dan juga tambang batu bara. Ketika gas yang kaya dengan metana diproduksi melalaui pembusukan oleh bakteri anaerobik dari bahan-bahan organik selain fosil, maka gas alam disebut biogas. Sistem transportasi gas alam pada dasarnya meliputi:



Transportasi melalui pipa salur.



Transportasi dalam bentuk Liquefield Natural Gas (LNG) dengan kapal tanker LNG untuk pengangkutan jarak jauh.



Transportasi dalam bentuk Compressed Natural Gas (CNG), baik di daratan dengan road tanker maupun dengan kapal tanker CNG di laut, untuk jarak dekat dan menengah (antar pulau).

Untuk metode penyimpanan gas alam, dilakukan dengan ”Natural Gas Underground Storage”, yakni suatu ruangan raksasa di bawah tanah. Terdapat 3 tipe penyimpanan gas alam di bawah tanah, yaitu depleted fields, aquifers, dan salt caverns.

Universitas Sumatera Utara

Depleted fields merupakan tipe yang paling banyak digunakan karena berupa formasi geologis bawah tanah yang sudah tersedia secara alami, sehingga hanya perlu dikembangkan saja. Dibandingkan dengan tipe yang lain, tipe ini merupakan tipe yang paling murah, mudah dikembangkan, mudah dioperasikan, dan mudah dipelihara.

Tipe aquifers berupa rongga-rongga bawah tanah, tersusun dari batuan yang permeable, yang bertindak sebagai penyimpanan air alami. Pada situasi tertentu, formasi ini dapat direkondisikan dan digunakan sebagai fasilitas penyimpanan gas alam. Fasilitas penyimpanan dengan tipe ini adalah yang paling mahal dan paling jarang digunakan dibandingkan dengan tipe yang lain disebabkan oleh beberapa alasan, diantaranya harus dilakukan berbagai macam tes untuk memastikan karakteristik geologis dari formasi batuan . Kemudian, harus dibangun semua infrastruktur terkait dengan pengembangan fasilitas penyimpanan ini, dengan biaya yang tidak sedikit. Oleh karena itu, tipe ini biasanya hanya digunakan apabila tidak terdapat depleted reservoirs.

Tipe salt caverns terbentuk akibat adanya deposit garam di bawah tanah. Ada dua bentuk deposit garam di bawah tanah, yaitu salt domes dan salt beds. Walaupun biaya pengembangan untuk tipe ini cukup mahal, tapi tipe ini merupakan tipe yang memiliki tingkat deliverability paling tinggi dan juga dapat diisi kembali lebih cepat dibanding tipe yang yang lain.


Secara garis besar pemanfaatan gas alam dibagi atas 3 kelompok yaitu : •

Gas alam sebagai bahan bakar, antara lain sebagai bahan bakar Pembangkit Listrik Tenaga Gas/Uap, bahan bakar industri ringan, menengah dan berat, bahan bakar kendaraan bermotor (BBG/NGV), sebagai gas kota untuk kebutuhan rumah tangga hotel, restoran dan sebagainya.

•

Gas alam sebagai bahan baku, antara lain bahan baku pabrik pupuk, petrokimia, metanol, bahan baku plastik (LDPE = low density polyethylene, LLDPE = linear low density polyethylene, HDPE = high density polyethylen, PE= poly ethylene, PVC=poly vinyl chloride, C3 dan C4-nya untuk LPG, CO2-nya untuk soft drink, dry ice pengawet makanan, hujan buatan, industri besi tuang, pengelasan dan bahan pemadam api ringan.

•

Gas alam sebagai komoditas energi untuk ekspor, yakni Liquefied Natural Gas (LNG).

Teknologi mutakhir juga telah dapat memanfaatkan gas alam untuk air conditioner (AC=penyejuk udara), seperti yang digunakan di bandara Bangkok, Thailand dan beberapa bangunan gedung perguruan tinggi di Australia (Engler,2001).


2.1.1 Komposisi Kimia Komponen utama dalam gas alam adalah metana (CH4), yang merupakan molekul hidrokarbon rantai terpendek dan teringan. Gas alam juga mengandung molekul-molekul hidrokarbon yang lebih berat, seperti etana, propana, butana, selain juga gas-gas yang mengandung sulfur (belerang). Selain itu nitrogen, helium karbondioksida, hidrogen sulfida, air dapat juga terkandung di dalam gas alam, merkuri dapat juga terkandung dalam jumlah kecil. Komposisi gas alam bervariasi sesuai dengan ladang gasnya (Caulson,1983) PT. Kaltim Methanol Industri merupakan suatu industri pembuatan metanol yang memanfaatkan gas alam pada bahan baku utamanya. Gas alam yang dimanfaatkan pada proses pembuatan methanol tersebut antara lain nitrogen (N2), karbondioksida (CO2), metana (CH4), hidrogen sulfida (H2S), hidrogen (H) dan uap air (H2O) (PT. KMI, 1997). 2.2. Metanol Metanol adalah senyawa Alkohol dengan 1 rantai Karbon. Rumus Kimia CH3OH, dengan berat molekul 32. Titik didih 640-650C (tergantung kemurnian), dan berat jenis 0,7920-0,7930 (juga tergantung kemurnian). Secara fisik Metanol merupakan cairan bening, berbau seperti alkohol, dapat bercampur dengan air, etanol, chloroform dalam perbandingan berapapun, hygroskopis, mudah menguap dan mudah terbakar dengan api yang berwarna biru (kalau siang tidak kelihatan). Metanol lebih racun dari pada alkohol (Etanol) dan dalam jumlah sedikitpun dapat mengakibatkan buta hingga kematian. Memang dalam perdagangan umum,


metanol sering di beri warna (biru) akibat di beri tambahan senyawa cupri sulphate untuk membedakan metanol teknis dengan alkohol dan dijual dengan nama spiritus. Metanol merupakan cairan polar yang dapat bercampur dengan air, alkohol – alkohol lain, ester, keton, eter, dan sebagian besar pelarut organik. Metanol sedikit larut dalam lemak dan minyak. Secara fisika metanol mempunyai afinitas khusus terhadap karbon dioksida dan hidrogen sulfida. Titik didih metanol berada pada 64,7oC dengan panas pembentukan (cairan) –239,03 kJ/mol pada suhu 25 oC. Metanol mempunyai panas fusi 103 J/g dan panas pembakaran pada 25 oC sebesar 22,662 J/g. Tegangan permukaan metanol adalah 22,1 dyne/cm sedangkan panas jenis uapnya pada 25 oC sebesar 1,370 J/(gK) dan panas jenis cairannya pada suhu yang sama adalah 2,533 J/(gK)[4] ( Spencer, 1988). Metanol juga dikenal sebagai metil alkohol, wood alcohol atau spiritus, adalah senyawa kimia dengan rumus kimia CH3OH. Ia merupakan bentuk alkohol paling sederhana. Pada keadaan atmosfer metanol berbentuk cairan yang ringan, mudah menguap, tidak berwarna, mudah terbakar dan beracun dengan bau yang khas (berbau lebih ringan daripada etanol). Metanol digunakan sebagai bahan pendingin anti beku, pelarut, bahan bakar dan sebagai bahan aditif bagi etanol industri. Metanol juga merupakan produk samping dari destilasi kayu. Saat ini metanol dihasilkan melalui proses multi tahap. Secara singkat gas alam dan uap air dibakar dalam tungku untuk membentuk gas hidrogen dan karbonmonoksida, kemudian gas hidrogen dan karbonmonoksida ini bereaksi dalam tekanan tinggi


dengan bantuan katalis untuk menghasilkan metanol. Tahap pembentukannya adalah endotermik dan tahap sintesisnya adalah eksotermik (Engler,2001) Metanol adalah salah satu bahan kimia industri yang penting. Sebagai bahan kimia industri, metanol telah digunakan secara luas untuk produksi berbagai bahan kimia yang lain. Sekitar sepertiga dari produksi metanol digunakan untuk membuat formaldehida dan selebihnya digunakan untuk pembuatan MTBE (Methyl Tertiary Buthyl Eter), asam asetat, pelarut, metaklirat, bahan bakar, dan lain-lain. Sementara itu, formaldehida yang ditemukan oleh Butlerov pada tahun 1859 adalah suatu senyawa yang dapat bereaksi dengan hampir semua senyawa kimia baik organik maupun anorganik. Penggunaan terbesar formaldehida adalah sebagai

bahan

dasar

pembuatan

resin-resin

formaldehida

seperti

urea

formaldehida, melamin formaldehida, dan fenol formaldehida. (Othmer, 1994).

2.2.1. Pembuatan metanol Secara teori metanol dapat dibuat dari proses penyulingan kayu, gasifikasi batu bara muda dan sintesis gas alam, tapi yang akan saya tulis di sini adalah sintesis metanol dari gas alam, sintesa metanol dari gas alam inilah yang saat ini teknologinya di pakai pada pembuatan metanol skala industri besar dimana di Indonesia sendiri baru ada 2 pabrik yang mengolahnya yaitu kilang Metanol Bunyu di Tarakan, Kaltim dengan kapasitas produksi 1000 MT/hari dan kilang Metanol Kaltim Metanol Industri di Bontang juga di Kaltim dengan kapasitas produksi 2000 MT/hari.


Reaksi pembuatan metanol dengan sintesis gas alam adalah sebagai berikut: CH4 + H2O ⇌ 3 H2 + CO

CO + 2 H2 ⇌ CH3OH

CO2 + 3 H2 ⇌ CH3OH + H2O Adapun secara ringkas, tahapan proses sintesis metanol adalah sebagai berikut (di pakai di kilang KMI Bontang) : Prereform: gas alam direaksikan dengan steam superheated, dengan reaksi sebagai berikut CnH2n+2 + n H2O ⇌ CO + (2n+1)H2 -Q CO

CO

+ 3 H2 ⇌ CH4 + H2O +Q + H2O ⇌ CO2 + H2 + Q

Reforming : merubah CH4 menjadi CO dan H2 dengan bantuan steam, reaksi CH4 + H2O ⇌ 3 H2 + CO – Q

Reaksi 3. Reaksi perubahan CH4 menjadi CO dan H2

Autotermal: Merubah sisa-sisa CH4 dengan steam dan O2, di mana reaksi partial dan sempurna berlangsung sekaligus, reaksi 2 CnH2n+2 + (3+1n)O2 ⇌ 2nCO2 + (2n+2)H2O+Q 2 CnH2n+2 + 3nO2 ⇌ 2CnCO+ 2H2+ 4nH2O+Q


CH4 + 2O2 ⇌ CO2 + 2H2)+ Q

CH4 + O2 ⇌ CO + H2 + H2O+Q

Sintesis :

CO + 2H2 ⇌ CH3OH

CO2 + 3H2 ⇌ CH3OH + H2O

Gas-gas CO, CO2, dan H2 lalu disintesis dalam reaktor dengan katalis Cu

Destilasi: Hasil dari sintesis gas di unit reactor kemurniannya masih berkisar 70 %, maka dilakukan tahap akhir yaitu destilasi untuk mendapatkan Methanol dengan kemurnian tinggi. Berikut proses singkat destilasi pada PT. KMI : raw methanol

dari methanol separator

dialirkan ke expansion vessel

(tekanan 5,5 bar ke 3,72 bar untuk memisahkan gas-gas terlarut dalam metanol) menghasikan prerun methanol refluks vessel berupa outlet liquid kemudian dialirkan ke prerun coulumn (030D01) yang bertujuan untuk menghilangkan gas low boiling. Kemudian diumpankan ke liquid expansion vessel dimana hasil atas berupa gas yang dialirkan ke off gas cooler untuk mengembunkan metanol yang masih tersisa untuk dikembalikan ke kolom melalui refluks. Hasil bawah berupa metanol yang telah bebas low boiler dengan kandungan metanol 79% (sisanya air dan high boiling ). Hasil bawah yang berupa metanol diumpankan ke pressure coulumn (030D02) yaitu destilasi pada kolom kedua yang bertujuan untuk menghilangkan gas high boiling. Metanol murni yang keluar dari atas menara dikondensasikan ke reboiler atmospheric coulumn, sedangkan sebagian dialirkan ke tangki refluks untuk dimasukkan ke intermediat tank sebagian lagi


dikembalikan ke pressure coulumn

untuk diproses kembali. Pada pressure

coulumn hasil bawah berupa 67% metanol dan 32% air seperti yang ditunjukan pada gambar 2.1. High boiling product dari pressure coulumn diumpankan ke atmospheric coulumn bertujuan untuk memisahkan metanol dari air dan high boiling. Hasil akhir dari unit ini merupakan metanol dengan kemurnian 99,85%. Berikut bagan proses destilasi metanol pada PT. KMI:

Gambar 2.1 bagan proses destilasi metanol pada PT. KMI

(Winarso,

1998)

Metanol diproduksi dalam skala industri terutama berdasarkan perubahan katalik dari gas sintesa (catalityc conversion of syntehesis gas). berdasarkan tekanan yang digunakan proses pembuatannya dibagi menjadi :


1. Proses tekanan tinggi. Pada proses ini pembuatan metanol dioperasikan pada tekanan 300bar, menggunakan katalis krom oksida – seng oksida untuk perubahan katalitik dari CO dan CO2 dengan H2 menjadi metanol pada suhu 320-400 oC. kekuragan proses ini adalah mahalnya komponen yang diperlukan untuk tekana tinggi, biaya energi yang lebih tinggi, serta biaya perlatan yang tinggi. 2. Proses tekanan rendah Pada proses ini, tekanan yang diberikan adalah 50-150 bar dan suhu 200500 oC. Jenis katalis yang digunakan adalah tembaga (copper based catalyst). Keunggulan dari proses ini adalah biaya investasi yang lebih rendah, biaya produksi yang lebih rendah, kemampuan operasi yang lebih baik dan lebih fleksibel dalam penentuan ukuran pabrik. Berdasarkan perbandingan dua proses diatas maka proses tekana rendah dengan pertimbangan sebagai berikut: 1. Biaya investasi yang relatif rendah 2. Biaya produksi yang lebih rendah 3. Kemampuan operasi yang lebih baik 4. Lebih fleksibel dalam penentuan ukuran pabrik. (Bergeyk,1982) Metanol dapat diproduksi secara alami oleh metabolisme anaerobik oleh bakteri. Hasil proses tersebut adalah uap metanol (dalam jumlah kecil) diudara. Setelah beberapa hari uap metanol tersebut akan teroksidasi oleh oksigen dengan bantuan sinar matahari menjadi karbondioksida dan air.


Reaksi

kimia

metanol

yang

terbakar

diudara

dan

membentuk

karbondioksida dan air adalah sebagai berikut: 2CH3OH + 3O2 → 2CO2 + 4H2O

Api dari metanol biasanya tidak berwarna. Oleh karena itu kita harus berhati-hati bila berada dekat metanol yang terbakar untuk mencegah cedera akibat api yang tidak terlihat. Karena sifatnya beracun metanol sering digunakan sebagai zat aditif bagi pembuatan alkohol untuk pengunaan industri. Penambahan “racun” ini akan menghindarkan industri dari pajak yang dapat dikenakan karena etanol merupakan bahan utama yang digunakan untuk minuman keras (minuman berakohol) (Engler,2001).

2.2.2. Kualitas Methanol Menurut standard IMPCA (International Methanol Producers and Consumer Assocation) kualitas Methanol tertinggi adalah Grade AA dengan kandungan Metanol minimal 99,85 %, dan kandungan Etanol maksimal 10 ppm (Winarso, 1998).

2.2.3. Aplikasi Metanol Proses oksidasi parsial metana menjadi metanol dan formaldehida telah lama menjadi objek penelitian para peneliti. Umumnya, para peneliti memfokuskan studi bagaimana cara memperoleh konversi dan selektifitas metanol dan formaldehida yang tinggi diantaranya dengan cara memilih katalis yang aktif


dan selektif. Berbagai katalis telah dicoba oleh beberapa peneliti untuk mendapatkan konversi dan selektifitas yang tinggi. (Parkyns, 1991). Metanol memiliki satu gugus OH dalam molekulnya. Oksigen yang inheren di dalam molekul metanol tersebut membantu penyempurnaan pembakaran antara campuran udara-bahan bakar di dalam silinder. Tentunya metanol menjadi mudah bereaksi dengan oksigen, dalam arti memerlukan suhu lingkungan yang rendah untuk terjadi campuran gas dengan oksigen. Campuran gas ini biasa disebut mixture. Metanol juga memiliki panas penguapan yang tinggi, yakni 842 KJ/Kg. Titik didih metanol sekitar 690 C dan metanol memiliki satu gugus OH dalam molekulnya. Oksigen yang inheren di dalam molekul metanol tersebut membantu mempercepat pembakaran antara campuran udara dengan bahan bakar di dalam silinder. Tentunya metanol menjadi mudah bereaksi dengan oksigen, sehingga memerlukan suhu lingkungan yang rendah untuk terjadi pembakaran. Bensin yang diuapkan biasanya meninggalkan sisa berbentuk getah padat yang melekat pada permukaan saluran dan bagian-bagian mesin. Kegunaan bahan bakar untuk kendaraan bermotor metanol digunakan secara terbatas dalam mesin pembakaran dalam, dikarenakan metanol tidak mudah terbakar dibandingkan dengan bensin. Metanol juga digunakan sebagai campuran utama untuki bahan bakar model radio kontrol dan pesawat model. Salah satu kelemahan metanol jika digunakan dalam konsentrasi tinggi adalah sifat korosif terhadap beberapa logam, termasuk aluminium. Metanol, meskipun merupakan asam lemah, menyerang lapisan oksida yang biasanya melindungi alumunium dari korosi : 6

CH3OH

+

AL2O3

→

2Al(OCH3)3

+

3H2O


Ketika diproduksi dari kayu atau bahan organik lainnya, metanol organik tersebut

merupakan

bahan

bakar

terbaharui

yang dapat

menggantikan

hidrokarbon. Namun mobil modren pun masih tidak dapat menggunakan BA100 (100% bioalkohol) sebagai bahan bakar tanpa modifikasi. Disamping sebagai bahan bakar, metanol juga dapat digunakan sebagai pelarut dan sebagai antibeku, dan fluida pencuci kaca depan mobil. Tetapi penggunaan metanol terbanyak adalah sebagai bahan pembuat bahan kimia lain (Anggriawan, 2008). Saat ini terdapat kecenderungan pengembangan sel bahan bakar yang menggunakan hidrokarbon cair sebagai sumber gas hidrogen. Salah satu hidrokarbon cair yang dapat digunakan sebagai sumber hidrogen adalah metanol. Melalui reaksi terkatalisis pada suhu tidak terlalu tinggi (200oC – 400oC), metanol dapat diubah menjadi gas yang kaya dengan hidrogen. Kelebihan lainnya, metanol mudah diperoleh dan dapat dihasilkan dari sumber terbarukan. Proses produksi gas hidrogen secara langsung dari hidrokarbon cair harus memenuhi beberapa syarat agar dapat diterapkan pada sel bahan bakar. Proses tersebut harus efisien, praktis, dan gas yang dihasilkannya mengandung CO sangat rendah. Pada konsentrasi beberapa ppm gas CO dapat meracuni sel bahan bakar dengan mendeaktifkan katalis (terutama Pt) pada anoda. Hidrogen dapat diperoleh secara langsung dari metanol melalui tiga proses yaitu dekomposisi metanol, oksidasi parsial metanol dan reformasi kukus metanol. Proses dekomposisi metanol dan oksidasi parsial metanol menghasilkan produk samping gas CO. Reformasi kukus metanol menjadi alternatif. terbaik untuk sintesis gas hidrogen dari metanol. Reaksi ini menghasilkan gas H2/CO2 dengan rasio mol 3:1 dan tidak menghasilkan gas CO pada suhu reaksi di bawah 300oC. Dengan


demikian, reformasi kukus metanol menjadi proses yang cocok untuk produksi hidrogen secara langsung pada sel bahan bakar pada kendaraan. Reformasi kukus metanol merupakan kebalikan reaksi sintesis metanol dari campuran gas hidrogen dan CO2. Dengan demikian, dapat diasumsikan bahwa katalis untuk sintesis metanol juga memiliki keaktifan yang tinggi dalam reaksi kebalikannya. Katalis Cu/ZnO/Al2O3 yang secara komersial telah digunakan dalam reaksi pergeseran gas suhu rendah (low-temperature gas shift) dan sintesis metanol telah digunakan dalam reaksi reformasi kukus metanol. Katalis Cu/ZnO/Al2O3 memiliki keaktifan tinggi namun memiliki ketahanan termal rendah dan mengalami pendeaktifan selama reaksi.4 Pada katalis Cu/ZnO/Al2O3 yang bertindak sebagai pusat aktif adalah logam Cu. (Marsih,2006).

2.3. Destilasi Destilasi merupakan suatu proses pemisahan dua atau lebih komponen zat cair berdasarakan pada perbedaan titik didihnya. Secara sederhana destilasi dengan memanaskan/menguapkan zat cair lalu uap tersebut didinginkan kembali supaya jadi cair dengan kondensor. Berikut macam-macam destilasi : 1. Destilasi sederhana Destilasi sederhana digunakan untuk memisahkan zat cair dengan zat padat atau minyak. 2. Destilasi bertingkat Proses ini digunakan untuk komponen yang memiliki titik didih yang berdekatan. Destilasi bertingkat memiliki kondensor yang lebih banyak


sehingga mampu memisahkan dua komponen yang memiliki titik didih yang bertekanan. 3. Destilasi azeotrop Digunakan dalam memisahkan azeotrop (campuran yang memiliki dua atau lebih komponen yang sulit dipisahkan), biasanya dalam prosesnya digunakan senyawa lain yang dapat memecah ikatan azeotrop tersebut, atau dengan menggunakan tekanan tinggi. 4. Destilasi vakum Destilasi ini adalah destilasi dengan tekanan rendah, yaitu yang digunakan untuk zat yang tak tahan suhu tinggi atau bisa rusak pada pemanasan yang tinggi. 5. Destilasi kering Destilasi yang prinsipnya memanaskan material padat untuk fase uap dan cairnya, contohnya untuk mengambil cairan bahan bakar dari kayu atau batubata. Tujuan utama destilasi adalah untuk memisahkan bahan baku yang diberikan kedalam hasil yang lebih bernilai. Nilai dari produk sepenuhnya tergantung pada produk pada kualitasnya. Hal ini membuat kontrol kualitas yang mempertimbangkan perntingnya didalam suatu operasi kolom pada destilasi, tetapi spesifikasi kualitas disatukan hanya pada suatu aspek kolom kontrol : suatu operasi juga harus menguntungkan dan memenuhi tujuan produksi. Ada tiga sasaran yaitu kualitas, laba, dan produksi yang memiliki kaitan yang erat. (Kister, 1989).


Umumnya proses distilasi dalam skala industri dilakukan dalam menara, oleh karena itu unit proses dari distilasi ini sering disebut sebagai menara distilasi (MD). Menara distilasi biasanya berukuran 2-5 meter dalam diameter dan tinggi berkisar antara 6-15 meter. Masukan dari menara distilasi biasanya berupa cair jenuh, yaitu cairan yang dengan berkurang tekanan sedikit saja sudah akan terbentuk uap dan memiliki dua arus keluaran, arus yang diatas adalah arus yang lebih volatil (mudah menguap) dan arus bawah yang terdiri dari komponen berat. Menara distilasi terbagi dalam 2 jenis kategori besar : 1. Menara Distilasi tipe Stagewise, menara ini terdiri dari banyak piringan yang

memungkinkan

kesetimbangan

terbagi-bagi

dalam

setiap

piringannya, dan 2. Menara Distilasi tipe Continous, yang terdiri dari pengemasan dan kesetimbangan cair-gasnya terjadi di sepanjang kolom menara. Umumnya pada proses destilasi metanol menggunakan jenis proses destilasi fraksinasi. Dimana destilasi fraksinasi ini berdasarkan perbedaan titik didihnya namun perbedaan titik didihnya hampir sama, dimana titik didih metanol adalah 64,7oC, dengan bahan pencampurnya yaitu etanol 79oC, aseton 56,53oC, dan air 100oC. Dalam proses tersebut maka metanol murni akan dipisahkan dari pencampur-pencampurnya ataupun impuritis (zat pengotor) yang ada pada metanol tersebut (Larian, 1997).


Diagram pada destilasi : 1. Diagram titik didih Diagram titik didih adalah diagram yang menyatakan hubungan antara temperatur

atau

titik

didih

dengan

komposisi

uap

dan

cairan

yang

berkeseimbangan. 2. Diagram keseimbangan uap-air Diagram kesimbangan uap air adalah diagram yang menyatakan hubungan keseimbangan antara komposisi uap dengan komposisi cairan. 3. Diagram Entalpi-Komposisi Diagram entalpi-komposisi adalah diagram yang menyatakan hubungan antara entalpi dengan komposisi sesuatu sistem pada tekanan tertentu.

2.3.1. Spesifikasi Produk Metanol merupakan cairan polar yang dapat bercapur dengan air, alkohol-alkohol lain, ester, keton, eter, dan sebagian besar pelarut organik. Metanol sedikit larut dalam lemak dan minyak. Secara fisika metanol mempunyai afinitas khusus terhadap karbon dioksida dan hidrogen sulfida. Titik didih metanol berada pada 64,7oC dengan panas pembentukan cairan -239,03 kj/mol pada suhu 25oC. metanol mempunyai panas fusi 103 J/g dan panas pembakaran metanol pada 25oC sebesar 22,662 J/g. Tegangan permukaan metanol adalah 22,1 dyne/cm sedangkan panas jenis uapnya pada 25oC sebesar 1,370 J/(gK) dan panas jenis cairannya pada suhu yang sama adalah 2,533 J/(gK). Sebagai alkohol alifatik yang paling sederhana reaktifitas metanol ditentukan oleh gugus fungsi hidroksil fungsional.


Metanol bereaksi melalui pemutusan ikatan C-O atau O-H yang dikarakterisasi dengan penggantian grup –H atau –OH. (stichlmair,1998).

2.4 Karbon dioksida Karbon dioksida adalah sejenis senyawa kimia yang terdiri dari dua atom oksigen yang terikat secara kovalen dengan sebuah atom karbon. Berbentuk gas pada keadaan temperatur dan tekanan standart dan hadi di atmosfir bumi. Karbon dioksida dihasilkan

oleh

semua hewan,

tumbuh-tumbuhan,

fungi,

dan

mikroorganisme pada proses respirasi dan digunakan oleh tumbuhan pada proses fotosintesis. Oleh karena itu, karbon dioksida merupakan komponen penting dalam siklus karbon. Karbon dioksida juga dihasilkan dari hasil samping pembakaran bahan bakar fosil. Karbon dioksida anorganik dikeluarkan dari gunung berapi dan proses geotermal lainnya seperti pada mata air panas (Perry, 1997). Karbon dioksida merupakan senyawa kimia yang terbentuk melalui penggabungan antara satu atom karbon dengan dua atom oksigen, dan dilambangkan dengan rumus molekul CO2. Senyawa ini memiliki struktur geometri linier dengan sudut ikat O-C-O sebesar 180o. Ikatan antara atom karbon dengan masing-masing atom oksigen terdiri atas satu ikatan C dan satu ikatan O. Ikatan C=O pada molekul CO2 memiliki energi ikat sebesar 178 kkal/mol dan panjang ikatan sebesar 1,20 Å (Stecher, 1968). Karbon dioksida memiliki massa molekul relatif 44,01 g per mol, merupakan gas tak berwarna, tak berbau, tidak mudah terbakar, berasa masam, menyublim pada suhu -78,48oC, memiliki temperature kritis 31,3oC, tekanan


kritis 72,9 atm, kalor pembentukan 94,05 kkal/mol, panas laten penguapan 83,12 kkal/mol, serta panas spesifik sebesar 0,19-0,21 Btu/lb. Senyawa ini bersifat larut dalam air dengan kelarutan sebesar 88 mL per 100 mL air pada temperatur 20oC. Karbon dioksida juga larut dalam sejumlah pelarut organik seperti etanol dan metanol, namun dengan nilai kelarutan lebih kecil dibandingkan dengan kelarutannya dalam air (Stecher, 1968). Pada PT. Kaltim Methanol Industri gas karbon dioksida (CO2) mengalami proses sintesis yang bereaksi dengan hidrogen dan menghasilkan metanol. Reaksi tersebut bersifat eksotermis dan dilakukan dengan bantuan katalis seperti Zn, Cu, dan Al2O3. Pada PT. KMI CO2 juga merupakan senyawa yang menyebabkan kenaikan kandungan TMA pada metanol. CO2 tersebut merupakan zat pengganggu pada proses penetralan TMA dalam proses destilasi pada pemurnian methanol. CO2 tersebut cenderung bereaksi dengan basa NaOH yang merupakan senyawa penetral pada proses penetralan TMA tersebut. (PT. KMI, 1997).

2.5 Trimetilamin 2.5.1. Sifat Trimetilamin Trimethylamine, atau biasa di kenal denga NMe3, N(CH)3 atau TMA, bersifat tidak berwarna, higroskopis, dan merupakan senyawa amine sederhana. Senyawa ini relatif mudah terbakar dengan ciri berbau amis pada konsentrasi rendah dan berbau seperti amonia pada konsentrasi tinggi.


2.5.2. Reaksi Pembentukan Trimetilamin TMA terbentuk dalam reaktor sintesis metanol dan ditemukan diunit pemurnian raw metanol. Didalam reaktor sintesis, TMA terbentuk sebagai hasil dari reaksi antara amoniak dan metanol. Amoniak (NH3) dihasilkan dalam proses sintesis metanol dari reaksi antara Nitrogen dan Hidrogen. Berikut reaksi pembentukan TMA oleh amoniak dan metanol. NH3 + CH3OH ⇌ NH2CH3+ H2O Monometilamin MMA + CH3OH ⇌ NH(CH3)2 + H2 Dwimetilamin DMA + CH3OH ⇌ N(CH)3 + H2O Trimetilamin Trimetilamin dapat berbentuk TMA bebas (free TMA) yang memiliki titik didih normal 3,5o atau dalam bentuk larutan senyawa asam (acidic coumpounds) seperti yang dijumpai pada raw metanol.(Perry, 1997) Rumus bangun masing-masing senyawa dapat dilihat pada gambar 2.2. TMA bebas dapat dengan mudah dipisahkan dari metanol. Namun, TMA dalam bentuk acidic compound bersifat tidak volatil dan sulit dipisahan dari metanol dengan destilasi.

Cl-

Gambar 2.2. Rumus bangun senyawa TMA bebas (kiri), dan dalam senyawa asam (kanan)


Di PT Kaltim Methanol Industri, TMA dalam raw methanol dapat dirubah menjadi free TMA melalui netralisasi acidic raw methanol dengan penambahan NaOH. TMA bebas akan terpisah dalam Prerun Column 030D01 dan keluar melalui bagian atas kolom bersama dengan pengotor lain yang memiliki derajat volatilitas rendah. (PT. KMI, 1997).

Pada aplikasinya trimetilamina digunakan dalam sintesis kolin, hidroksida tetramethylammonium, pengatur pertumbuhan tanaman, sangat dasar resin pertukaran anion, dan pewarna agen meratakan. Gas sensor untuk menguji kesegaran ikan mendeteksi trimetilamina (Putro, 2009).


BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. fosil berbentuk gas yang terutama terdiri dari metana (CH 4 ). Gas alam dapat

Recommend Documents