Prarancangan Pabrik Metil Merkaptan dari Metanol dan Hidrogen Sulfida dengan Kapasitas 30.000 ton /tahun
BAB I PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG Ekonomi suatu negara salah satu disokong oleh sektor industrinya. Semakin kuat sektor industiy, maka semakin kokoh ekonomi negara tersebut. Untuk mencapai suatu struktur ekonomi yang kuat diperlukan pembangunan industri untuk menunjang kebutuhan masyarakat akan berbagai jenis produk. Selain berperan dalam penyediaan lapangan kerja bagi masyarakat, pembangunan industri juga akan memperkuat stabilitas suatu negara serta mendukung kemandirian negara tersebut. Industri berbagai senyawa kimia penting perlu untuk dikembangkan sebagai upaya peningkatan kemandirian nasional. Metil merkaptan merupakan suatu senyawa kimia yang dapat sering digunakan sebagai indikator untuk kebocoran gas karena baunya yang khas sehingga apabila terjadi kebocoran gas yang tidak berbau, biasanya merkaptan akan memberikan bau khas seperti kubis busuk sehingga dapat diketahui terjadinya kebocoran gas. Selain itu metil merkaptan digunakan sebagai bahan baku pembuatan metionin yang digunakan sebagai makanan ternak dan digunakan juga sebagai bahan campuran bahan bakar jet. Oleh sebab itu industri pembuatan metil merkaptan ini diharapkan dapat menunjang industry kebutuhan lain seperti industri perminyakan dan makanan ternak khususnya di Indonesia. Selama ini kebutuhan metil merkaptan di Indonesia dipenuhi dari impor karena belum adanya pabrik yang menghasilkan metil merkaptan, padahal kegunaan bahan ini sangat banyak. Oleh karena itu, pembangunan industri-indutri penghasil senyawa metil merkaptan ini dapat mengurangi ketergantungan industri nasional terhadap negara lain. Keuntungan yang diharapkan dapat diperoleh dengan pembangunan industri asam fumarat ini antara lain : -
Impor bahan kimia dapat ditekan karena bahan baku yang digunakan berasal dari dalam negeri dan dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri.
-
Terjaminnya ketersediaan metil merkaptan yang digunakan oleh industri kimia lain di Indonesia yang menggunakan metil merkaptan.
Samuel Adiyatma Simatupang Unggul Prayitno Wibowo
09/284492/TK/35342 09/281698/TK/35130
1
Prarancangan Pabrik Metil Merkaptan dari Metanol dan Hidrogen Sulfida dengan Kapasitas 30.000 ton /tahun
-
Pencegahan terhadap naiknya harga produk-produk turunan metil merkaptan dikarenakan tingginya harga impor metil merkaptan dari negara lain.
-
Adanya proses alih teknologi karena produk yang diperoleh dengan teknologi modern membuktikan bahwa sarjana-sarjana Indonesia mampu menyerap teknologi modern sehingga tidak tergantung kepada negara lain.
-
Industri metil merkaptan dapat menekan terjadinya kecelakaan oleh kebocoran gas karena sering digunakan sebagai indikator kebocoran gas, sehingga keamanan proses industri perminyakan dapat ditingkatkan.
TINJAUAN PUSTAKA Metil merkaptan pertama kali dikenal dalam dunia perminyakan dikembangkan oleh Sabastiar pada tahun 1910, dan lalu tahun 1921 dikembangkan lebih lanjut lagi oleh Kramer dan Reid yaitu dengan mereaksikan metanol dan hidrogen sulfida dengan katalisator thoria (Journal of American Chemical Society,1921). Dalam perkembangannya metil merkaptan dapat dibuat dengan berbagai cara, yaitu: 1. Reaksi metanol dengan hidrogen sufida Pembuatan metil merkaptan dari metanol dan hidrogen sulfida oleh Kramer dan Reid dilakukan dengan katalisator Thoria. Proses untuk memproduksi aliphatic merkaptan didasarkan pada reaksi lama yang ditemukan oleh Sebatier, yaitu reaksi antara aliphatic monohidrit alkohol dan hidrogen sulfida membentuk endapan merkaptan, sesuai dengan reaksi: +
→
+
Jika alkohol dan hidrogen sulfida dikontakkan dengan bantuan katalis padat padasuhu yang tinggi, maka kemungkinan akan terjadi beberapa reaksi. Metanol dan hidrogen sulfida bereaksi dengan cepat membentuk metil merkaptan dan dimetil sulfida sesuai dengan reaksi:
2
+
→
+
→(
+ )
+
Selain itu dapat terjadi juga reaksi dekomposisi metanol menjadi dimetil eter menurut reaksi: Samuel Adiyatma Simatupang Unggul Prayitno Wibowo
09/284492/TK/35342 09/281698/TK/35130
2
Prarancangan Pabrik Metil Merkaptan dari Metanol dan Hidrogen Sulfida dengan Kapasitas 30.000 ton /tahun
→ (
)
+
Cara ini merupakan cara yang paling banyak dipakai secara komersial. Reaksi dilakukan dalam fase gas pada reaktor fixed bed yang di dalamnya berisi pipa-pipa dengan katalisator alumina aktif dan 10% K2WO4. Suhu operasi antara 400oC-600oC dengan tekanan sekitar 7,8 atm. Reaksi yang terjadi sangat eksotermis sehingga untuk mempertahankan suhu operasi biasanya digunakan media pendingin dowtherm A. 2. Reaksi antara karbon dioksida, sulfur dan hidrogen atau hidrogen sulfida (dengan keberadaan hidrogen) Untuk mereduksi biaya bahan baku, maka proses ini dapat dipertimbangkan. Reaksi yang terjadi yaitu: + +3
→
+
+ +4
→
+2
Jika terdapat hidrogen sulfida, maka reaksi yang terjadi yaitu : + +3
→
+
→
+
Reaktan CO lebih disukai karena membutuhkan hidrogen yang lebih sedikit dan reaksinya lebih cepat dibanding reaksi yang melibatkan CO2.Suhu operasi biasanya antara 250 – 400 oC dengan tekanan operasi antara 30 – 70 atm.Reaksi di atas merupakan reaksi bolak balik sehingga konversi reaksi cukup rendah. 3. Hidrogenasi Karbon Disulfida atau Karbonil Sulfida Reaksi yang terjadi yaitu: +3
→
+
Atau +3 +3
→
→
+
Reaksi katalitik dijalankan pada suhu antara 150 – 350 oC dengan tekanan operasi antara 10 – 50 atm. Reaksi ini jarang digunakan karena harga bahan baku karbon disulfida sangat mahal dan proses yang di atas bila digunakan pada skala pabrik kurang feasible karena tidak menguntungkan secara ekonomi. Samuel Adiyatma Simatupang Unggul Prayitno Wibowo
09/284492/TK/35342 09/281698/TK/35130
3
Prarancangan Pabrik Metil Merkaptan dari Metanol dan Hidrogen Sulfida dengan Kapasitas 30.000 ton /tahun
4. Reaksi antara metana dengan Hidrogen sulfida. Reaksi yang terjadi yaitu : +
→
+
Proses ini masih tergolong baru dan memakai reaktor plasma non-termal yang dilengkapi dengan membran. 5. Reaksi antara metil klorida dan natrium hidrosulfida Metil merkaptan diperoleh dari reaksi metil klorida (kadar 2 N sampai 6 N) dengan natrium hidrosulfida. Reaksi dilakukan pada suhu antara 100oC – 150 oC dengan tekanan 100 – 300 psig. Adapun reaksi yang terjadi adalah: + +
→ →
+ +
Hasil reaksi dan sisa reaktan selanjutnya didistilasi, hasil atas terutama mengandung metil merkaptan, metil klorida, dan hidrogen sulfida. Hasil atas kemudian diembunkan dengan kondenser parsial kemudian dipisahkan dengan separator untuk memperoleh metil merkaptan.
Metil merkaptan memiliki beberapa kegunaan baik sebagai produk antara maupun produk jadi. Kegunaan-kegunaan tersebut antara lain : 1. Sebagai bahan baku protein metionin 2. Bahan baku makanan ternak 3. Indikator kebocoran gas 4. Digunakan sebagai campuran bahan bakar jet
Dari beberapa proses di atas, dilakukan pertimbangan kelebihan dan kekurangan setiap proses untuk diaplikasikan dalam skala pabrik. Kelebihan dan kekurangan setiap proses ditampilkan pada tabel I berikut:
Samuel Adiyatma Simatupang Unggul Prayitno Wibowo
09/284492/TK/35342 09/281698/TK/35130
4
Prarancangan Pabrik Metil Merkaptan dari Metanol dan Hidrogen Sulfida dengan Kapasitas 30.000 ton /tahun
Tabel 3.1. Perbandingan berbagai Proses pembentukan Metil Merkaptan Proses
Reaksi +
Metanol dengan
→
Kelebihan +
Hidrogen Sulfida
Kekurangan
Harga bahan baku
Suhu operasi
murah, banyak
sangat tinggi
digunakan dalam industri Karbon dioksida
+3
→
+
Reaktan CO mudah
Konversi rendah
didapat
dengan Sulfur dan Hidrogen Hidrogenasi
+3
→
+
Karbon Disulfida
Cocok untuk skala
Bahan baku
laboratorium
karbon disulfida sangat mahal
Metana dengan
+
→
+
Hidrogen sulfida.
Proses paling
Keterbatasan
terbaru dengan
alat dan masih
teknologi terbaru
mahalnya teknologi yang digunakan
Metil Klorida dan
+
→
Natrium
+
Suhu operasi relatif
Bahan baku
rendah
lumayan mahal
Hidrosulfida (Journal of American Chemical Society,1921)
Berdasarkan beberapa pertimbangan-pertimbangan tersebut proses yang dipilih untuk dikaji dalam perancangan adalah Proses 1.
Samuel Adiyatma Simatupang Unggul Prayitno Wibowo
09/284492/TK/35342 09/281698/TK/35130
5
