PEMBUATAN METANOL DI PT. MEDCO METANOL BUNYU

A.    Bahan Baku :             

1.      Gas Alam

Didapat dari sumber minyak yang ada di bunyu dan tarakan, senyawa yang digunakan adalah gas ch4

2.      Air proses

Diambil dari dam-dam dan penampungan yang terdapat di luar lokasi pabrik dan diolah lebih dulu di unit penanganan air.

B.   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^oC / 64.76 ^oC

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

C.   Sistem Penunjang Proses Produksi

Dalam mengolah gas alam menjadi metanol perusahaan ini dalam proses-prosesnya ditunjang oleh unit-unit lain.

Unit-Unit penunjang itu antara lain:

1.      Penampung Metanol

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

2.      Penanganan dan Distribusi Air

Pada Unit ini terdapat :

a)    Pengumpul dan pendistribusian air sungai

b)   Pengolahan air

c)    Transfer kondensat

d)   Distribusi air pabrik

D.   Proses Pembuatan Metanol

1.      Distilasi-Kering(Pirolisis) Kayu

a.       Serpihan serbuk kayu dipanaskan tanpa udara dalam bejana besi dalam temp 500 ^oC

b.      Campuran uap ditampung dan didinginkan

c.       Selanjutnya di distilasi untuk mendapatkan metanol.

2.      Sintesa Campuran Gas Hidrogen Dan Oksida Karbon

a.       CO                 +     2H­₂                  g         CH₃OH    

b.      CO­­₂    +     3H₂                  g         CH₃OH

3.      Oksidasi Parsial Metana

      CH₄ + ½ O₂           g  CH₃OH

E.   Keterangan Alat-Alat

I.      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

1.      Parameter Proses Unit 100

a)      Aspek Kimia

Gas alam yang terdiri dari dari campuran hidrokarbon dikonversi gas reformasi oleh kukus (steam) dan dibantu oleh katalis nikel menurut reaksi:

-   CH₄ + H₂O « CO + 3H₂

-   CO + H₂O « CO₂ + H₂

b)      Aspek Termodinamika

Kesetimbangan reaksi yang terjadi di reformer sangat bergantung pada :

-   Tekanan

-   Temperatur

-   Perbandingan kukus/karbon

c)      Aspek Kinetika Reaksi

Pada 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

d)     Pengaruh Tekanan

Kesetimbangan 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.

e)      Pengaruh Temperatur

Kesetimbangan 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.

f)       Pengaruh Perbandingan Kukus/Karbon

Perbandingan 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.

2.      Deskripsi Proses Dalam Unit 100

a)      Pemanasan Awal Natural Gas Dan Desulfurisasi

Gas alam untuk proses dan bahan bakar diumpankan pada tekanan 27 bar dan suhu 30°C. Gas alam ini dipanaskan hingga bersuhu 385°C 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 385°C. Sebagian besar gas alam ini diumpankan untuk proses reformasi dan sisanya diumpankan sebagai bahan bakar burner.

b)      Proses Reformasi Dan Underfiring

Sebelum 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 500°C. Katalis yang digunakan dalam proses ini berupa katalis berbasis nikel. Selanjutnya, gas sisa pembakaran (flue gas) bertemperatur 900°C dilewatkan menuju sistem pemanfaatan panas buangan (waste heat recovery).

c)      Reformed Gas Waste Heat Recovery

Gas reformasi meninggalkan reformer dengan suhu 870°C 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 103°C. 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.

d)     Pemanfaatan Panas Gas Hasil Pembakaran

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

  II.          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)

1.      Proses-proses utama pada unit 200 :

a)      Kompresi gas sintetis

b)      Lingkar sintesis

c)      Pembuangan gas

2.      Parameter Proses Dalam Unit 200

a)      Aspek Kimia

Reaksi yang terjadi dalam unit 200 adalah :

-   CO + 2 H₂          «        CH₃OH

-   CO₂ + 3 H₂           «        CH₃OH + H₂O

-   CO + H₂O          «        CO₂ + H₂

Ketiga reaksi di atas bersifat eksotermis. Perbandingan jumlah reaktan gas sintesa yang baik terjadi apabila bilangan SN (stoichiometry number) bernilai 2

b)      Aspek Termodinamika Dan Kinetika

-   Konversi 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

c)      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

d)     Aspek Katalisator

-   Dalam reaktor unit 200 digunakan katalis Cu-ZnO. Katalis ini memiliki keaktifan sangat tinggi sehingga kecepatan reaksi tinggi pada temperatur relatif rendah (225°-255°C)

-   Katalis yang digunakan pada kilang metanol ini harus memiliki selektivitas sintesa metanol yang tinggi untuk memperkecil jumlah produk sampingan yang dihasilkan

3.      Deskripsi Proses Dalam Unit 200

a)      Kompresi Gas Sintesis

Kompresi 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 40°C menjadi 68,6 bar 118°C. Selanjutnya, kompresor kedua menaikkan tekanan gas sintesis hasil kompresi pertama menjadi 72,5 bar dan menurunkan temperaturnya menjadi 68°C. Penurunan temperatur dilakukan untuk mendapatkan hasil dengan temperatur setinggi mungkin dengan temperatur terendah.

b)      Tahap Sintesa Metanol Pada Loop Sintesa

Campuran 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 68°C menjadi 225°C. 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 225°C menjadi 40°C. 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.

c)      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

  III.      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 senyawa-senyawa tersebut.

1.      Parameter Proses dalam Unit 300

a)      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.

b)      Neraca Proses

Neraca panas kolom distilasi pada kondisi normal sangat dipengaruhi oleh perubahan parameter-parameter berikut:

-   Banyaknya umpan

-   Besarnya laju refluks

-   Konsentrasi umpan

-   Fluks panas reboiler

-   Penghilangan panas kondenser dan sub-cooler

2.      Deskripsi Proses dalam Unit 300

a)      Penghilangan Gas-Gas

Metanol mentah pada suhu 40°C 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.

b)      Penghilangan Produk Samping Bertemperatur Didih Rendah

Volatile 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 80°C 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 69°C. Metanol terkondensasi ini selanjutnya didinginkan lagi hingga mencapai suhu 40°C dan ditampung pada suatu bejana penampung.

c)      Sistem Proses dan Instrumentasi

a.       Kolom Desulfurisasi

-   Desulfurisasi berarti proses pengurangan kandungan sulfur dalam metanol

-   Temperatur dalam proses desulfurisasi berada dalam rentang 300^oC-400^oC dengan suhu optimum di 385^oC

-   Menggunakan dua katalis CoMo dan ZnO

Prinsip Kerja

-   Dilaksanakan di dalam dua kolom jejal D-101 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.

b.      Reformer

-   Reformer ini digunakan untuk steam reforming ( pembentukan uap)

_-     Reaksi yang terjadi CH₄ + H₂O → CO + 3H₂

-   Temperatur dalam reformer bisa mencapai 930^oC

-   Menggunakan katalis Ni

Prinsip Kerja

-   Laju 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)

-   Temperatur 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

c.       Kompresor Gas Sintesa

-   Proses 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

d.      Reaktor Metanol

-   Reaksi pembentukan metanol berasal dari gas sintesa yang berlangsung pada temperatur 225-270^oC dan tekanan kurang + 70 bar

-   Reaktor berbentuk tubular, bagian tube berisi katalis dan menjadi tempat berlangsungnya reaksi, sedangkan bagian shell berisi air pendingin

e.       Kolom Distilasi

Kolom distilasi digunakan untuk pemurnian methanol

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.

f.       Alat Penukar Panas

-   Berbagai 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

  IV.      UNIT 500 (PENANGANAN DAN DISTRIBUSI AIR)

1. Bertugas menampung, mengolah dan mendistribusikan air layak pakai untuk keperluan pabrik dan air minum.
2. Terdiri dari beberapa proses pengolahan diantaranya klarifikasi, pre-chlorinasi, sand filtration dan activated carbon filtration

V.      UNIT 600 (SISTEM UNIT PENDINGIN)

1. Menyediakan air pendingin untuk proses pabrik, diantaranya untuk alat heat transfer.
2. Menggunakan air tawar dan air laut sebagai raw material,
3. Air laut ditambahkan Klor dan NaOCl.

  VI.      UNIT 800 (UNIT INSTRUMENTASI)

1. Menghasilkan udara bertekanan yang memenuhi syarat tertentu untuk kebutuhan diseluruh kilang.
2. Udara harus bebas dari debu, minyak , air dan zat yang menyebabkan korosi.

A.    Unit 800 (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.

B.     Unit 800 (2)

Proses Pengeringan Udara

Udara mengalir ke salah satu air dryer, sisa-sisa air akan diserap oleh silika gelhingga kadar irnya benar-benar kering, bebas dari debu dan komponen (CO₂ dan H₂)

VII.      UNIT 900 (PENGOLAHAN NITROGEN)

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.

A.    Unit 900 (1)

Proses pengiriman udara

Udara dihisap oleh kompresor dan ditekan hingga 9.5 bar, didinginkan dengan sweet cooling water, udara yang lembab dipisahklan dalam separator.

B.     Unit 900 (2)

Proses pemurnian udara

Dialirkan ke refrigerator, didinginkan hingga 3 ^oC, udara yg lembab dipisahkan dalam water separator, dilewati ke molecular sieve adsorber, udara dipisahkan sisa unsur air dan lainnya hingga hanya mengandung N₂ dan O₂

C.     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.

D.    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.

 VIII.      UNIT 1000 (PEMBUANGAN GAS)

Pembuangan dari gas sisa akan di olah dalamtiga unit flare, bagian utamanya adalah brander flare, brander pemandu, molecular seal, cerobong flare dan panel kontrol

  IX.      UNIT 1300 (SISTEM PEMADAM KEBAKARAN)

1. Terdiri dari peralatan mobil dan stasioner, dirancang untuk mengoperasikan sistem pemadam sebebas mungkin karena kebakaran bisa terjadi dimana saja.
2. Bahan: air, busa, bubuk, gas CO₂, has halon, uap air dan pasir.

X.      UNIT 1400 (PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK)

Untuk menjaga kelangsungan suplai listrik, disediakan alat penunjang, yang terdiri dari:

1. unit generator kapasitas 4mw
2. unit generator kapasitas 1.42 mw
3. unit generator dengan kapasitas 275 kva

Jangan lupa tinggalkan comment ya