Tel: (021) 75791355 Email: sekr-ptseik@bppt.go.id

Langkah Penting Menuju Terwujudnya Proses Sintesis Metanol Berbiaya Rendah

Langkah Penting Menuju Terwujudnya Proses Sintesis Metanol Berbiaya Rendah

Nurdiah Rahmawati*, Herman Hidayat, Frendy Rian Saputro

 

Masih dalam rangkaian kegiatan Project for Development of a Model System for Fluidized Bed Catalytic Gasification of Biomass Wastes and Following Liquid Fuel Production in Indonesia, yang telah dikerjakan sejak tahun 2014, pada bulan Juli 2018 lalu, PTSEIK - BPPT mengirimkan 3 (tiga) orang perekayasanya yang tergabung dalam tim metanol ke School of Science and Technology, Gunma University di kota Kiryu, Prefektur Gunma, Jepang. Tim metanol ini bertujuan melanjutkan misi yang telah dirintis oleh tim sebelumnya yang berangkat di bulan Januari 2018, yaitu menyempurnakan test plant sintesis metanol hingga dapat beroperasi dengan baik, dilanjutkan dengan uji coba test plant tersebut menggunakan katalis yang telah dipreparasi dan diuji sebelumnya di laboratorium PTSEIK BPPT Serpong. Setelah uji coba test plant tersebut berjalan dengan baik, akan dilakukan dismantling dan pengemasan komponen test plant untuk kemudian dibawa ke Indonesia.

Penuntasan misi sebagaimana tersebut di atas, dikerjakan dalam 3 (tiga) tahap yaitu (1) tahap penyempurnaan test plant dijadwalkan untuk dikerjakan dalam 2 minggu pertama, (2) tahap uji coba test plant sintesis metanol menggunakan katalis, dijadwalkan selama 8 hari, dan (3) tahap dismantling, akan dikerjakan pada 2 hari terakhir. Ketiga tahapan kegiatan tersebut dapat diselesaikan tepat waktu sesuai jadwal yang telah ditentukan, meskipun dengan beberapa catatan untuk penyempurnaan dalam kegiatan lanjutan di laboratorium PTSEIK BPPT.

Kegiatan dilakukan dengan koordinasi yang intens dengan Profesor Reiji Noda sebagai kepala proyek dari pihak Gunma University. Lokasi test plant sendiri berada di Project Building di kampus Kiryu, Gunma University.

 

Tahap 1: Penyempurnaan Test Plant Sintesis Metanol

Pada tahap ini, dilakukan perbaikan pada beberapa komponen test plant seperti reducing valve gas inlet (reaktan maupun Nitrogen) dan diaphragm valve. Selain itu juga dilakukan penggantian back pressure regulator dengan spesifikasi yang lebih sesuai (up to 17 bar), sebelumnya hanya bisa bekerja hingga tekanan 1,7 bar.

Beberapa penambahan komponen dan modifikasi juga dilakukan, mencakup penambahan band heater di jalur reaktan dan jalur sampling gas produk, modifikasi titik sampling dengan menambahkan three way valve yang dilengkapi septum sehingga mempermudah pengambilan sampel menggunakan syringe, menambahkan jalur gas Hidrogen yang diperlukan dalam proses reduksi katalis, dan memasang flowmeter di jalur gas outlet test plant.

Pada akhir tahap 1 ini, test plant telah dapat dioperasikan dengan baik, dengan parameter telah lolos tes kebocoran (leak test) pada tekanan 17,6 bar, dan berhasil mencapai temperatur reaktor sesuai temperatur operasi yang ditetapkan yaitu 260°C.

 

Gambar 1. Rangkaian Test Plant Sintesis Metanol yang dapat  bekerja dengan mode kontinyu, dan dapat beroperasi hingga tekanan 15 bar (Photo oleh Dr. Herman Hidayat)

 

Tahap 2: Uji Coba Test Plant Sintesis Metanol Menggunakan Katalis Berbasis Cu

Tahap ini diawali dengan loading katalis dengan massa tertentu, yang selanjutnya dapat diketahui ketinggian bed katalis yang digunakan dalam perhitungan GHSV. Aktivasi katalis dilakukan melalui tahap Reduksi dengan mengalirkan gas Hidrogen pada setting temperatur reaktor sebesar 220°C dan tekanan atmosferis selama waktu tertentu. Setelah proses aktivasi, reaksi sintesis metanol dijalankan dengan menggunakan suatu mixgas dari tabung dengan rasio H2/CO/CO2 = 3:1:1. Kondisi operasi pengujian adalah pada 260°C, 15 bar, dengan laju alir gas reaktan yang bervariasi, antara 50 – 500 ml/menit, setara dengan GHSV antara 66,78 per jam – 667,85 per jam.

Sampling gas reaktan dan gas produk dilakukan pada sampling point dengan menggunakan syringe dan selanjutnya diinjeksikan ke dalam Gas Chromatography – Barrier Ionization Detector (GC-BID) tipe Nexis 2030 dari Shimadzu untuk dianalisis komposisinya. Jenis kolom yang digunakan adalah jenis kapiler dengan spesifikasi 30 m; 0,53 mm ID; 1,0 μm RTx®-Wax, dengan carrier gas berupa Helium (He).

 

Gambar 2. Gas Chromatography – Barrier Ionization Detector (GC-BID) tipe Nexis 2030 dari Shimadzu untuk analisis gas (Photo oleh Nurdiah Rahmawati)

Dari hasil analisis, secara umum didapatkan bahwa laju alir gas akan berbanding terbalik dengan area metanol yang dihasilkan. Hal ini dapat dijelaskan dengan hubungan antara waktu tinggal gas dalam reaktor dengan jumlah metanol yang terbentuk. Laju alir gas yang semakin tinggi akan menyebabkan semakin kecilnya waktu tinggal gas di dalam reaktor, sehingga kontak antara gas reaktan dengan katalis akan semakin singkat. Hal ini tentunya akan berdampak pada semakin kecilnya metanol yang dihasilkan, yang direpresentasikan dengan semakin kecilnya area metanol dalam kromatogram. Sayangnya, kuantifikasi produk baik dalam hal konversi CO maupun yield metanol, belum dapat dilakukan karena terdapat kendala teknis dalam pembuatan kurva standar konsentrasi metanol vs area, dan juga ketidaksesuaian kolom GC yang digunakan untuk analisis gas CO, CO2, H2 maupun N2. Hal ini menjadi catatan dalam pengujian lebih lanjut yang akan dilakukan ketika test plant sudah dirangkai di laboratorium PTSEIK BPPT.

Secara umum, dapat dikatakan bahwa test plant sintesis metanol telah dapat bekerja dengan baik, meskipun dengan beberapa catatan perbaikan, di antaranya kontrol temperatur reaktor yang belum sempurna (ditandai dengan temperatur reaktor yang naik turun dalam rentang yang cukup lebar 254°C - 278°C), penambahan data logger, pemasangan cooling cup pada sistem pendingin gas produk serta shut button untuk kondisi emergency. Proses sampling yang lebih sempurna, akan diupayakan dengan sistem sampling secara online dimana gas keluaran dari test plant langsung terkoneksi dengan GC.

 

Tahap 3: Dismantling

Pada tahap ini, dilakukan unloading katalis dari reaktor, dan selanjutnya test plant dibongkar untuk selanjutnya dibawa ke Indonesia. Terdapat penurunan massa katalis sebelum dan sesudah reaksi sebesar 14,74% setelah dilakukan serangkaian uji coba, dan juga perubahan penampakan visual dari biru muda ke hitam.

 

Gambar 3. Katalis sebelum reaksi (kiri) dan setelah reaksi (kanan)

Test plant yang telah dibongkar ini, selanjutnya akan dirangkai kembali di laboratorium PTSEIK BPPT di Klaster V Kawasan Puspiptek Serpong. Keberadaan test plant ini diharapkan dapat melengkapi fasilitas uji coba sintesis metanol sehingga dapat dicapai suatu sistem produksi metanol yang optimal, mencakup kondisi operasi yang optimal hingga sistem recycle gas yang dapat dilakukan untuk meningkatkan konversi. Lebih lanjut lagi, test plant ini diharapkan dapat menjadi pijakan bagi pengembangan prototipe sintesis metanol bertekanan rendah yang diharapkan dapat dicapai pada akhir pelaksanaan project ini.

(*Penulis)

Statistik Pengunjung

3.png8.png8.png6.png1.png
Today0
Yesterday99
This week190
This month1708
1
Online

Hubungi Kami

Gedung Energi 625 Klaster V
Kawasan PUSPIPTEK Serpong, Tangerang Selatan 15314

Tel: (021) 75791355

Fax: (021) 75791355

Web: ptseik.bppt.go.id