Prarancangan Pabrik Monoetilen Glikol dari Lignit Kapasitas 560.000 ton/tahun

GHAZY AMMAR NAFIS, Wiratni, S.T., M.T., Ph.D.

2016 | Skripsi | S1 TEKNIK KIMIA

Produksi monoetilen glikol (MEG) dilakukan dengan hidrogenasi dimetil oksalat (DMO) yang diperoleh dari karbonilasi metil nitrit dengan karbon monoksida. Syngas (sebagian besar terdiri dari karbon monoksida dan hidrogen) diperoleh dari gasifikasi lignit dengan steam dan oksigen pada fluidized-bed gasifier yang beroperasi pada 1000oC dan tekanan 24,67 bar. Syngas kemudian terlebih dahulu melewati proses purifikasi untuk mengurangi kadar H2S dan CO2-nya dengan prinsip absorbsi menggunakan solven MDEA. Selanjutnya, sebagian besar karbon monoksida akan bereaksi dengan metil nitrit pada reaktor DMO menggunakan multitube fixed-bed reactor menghasilkan DMO dan nitrit oksida pada 170-190oC dan tekanan 1,9-2 bar menggunakan katalis Pd/CNF. Nitrit oksida kemudian direaksikan dengan oksigen dan metanol pada reaktor MN berupa bubble column reactor, beroperasi pada 30-74oC dan tekanan 2 atm menghasilkan metil nitrit dan air. Sisa metanol dan air kemudian dipisahkan dengan menara distilasi, sementara sisa gas reaktan dan produk (metil nitrit) dialirkan menuju reaktor DMO setelah sebagiannya di-purging. Sintesa metil nitrit, DMO, metanol dan nitrit oksida akhirnya akan membentuk syn loop yang mampu mengurangi kebutuhan umpan segar. Sementara itu, hampir semua hidrogen dari unit purifikasi dialirkan menuju reaktor MEG untuk direaksikan dengan dimetil oksalat pada reaktor multitube fixed-bed dengan katalis Cu/SiO2 pada kondisi operasi 190-210oC di bawah tekanan 24-25 atm, menghasilkan monoetilen glikol dan metanol. Sisa hidrogen yang tidak bereaksi di-recycle kembali, sementara campuran metanol, dimetil oksalat dan monoetilen glikol dipisahkan dengan distilasi. Metanol yang berhasil dipisahkan kemudian di-recycle sebagai umpan untuk reaktor metil nitrit, sementara MEG diambil sebagai produk utama dengan kemurnian 99,98%wt. DMO yang tidak habis bereaksi kemudian dikristalisasi dengan cooling crystallizer, dikeringkan kemudian dikecilkan ukurannya untuk diambil sebagai produk samping. MEG sebagai produk utama pabrik ini diproduksi sebanyak 560.000 ton/tahun sementara DMO sebagai produk samping diproduksi sebanyak 10.843 ton/tahun. Bahan baku yang digunakan adalah lignit sebanyak 3.118.927,68 ton/tahun, metanol sebanyak 23.973,84 ton/tahun, metil nitrit sebanyak 116.416,08 ton/tahun dan udara sebanyak 615 m3/jam. Bahan pendukung yang diperlukan adalah make-up larutan MDEA sebanyak 80,956 ton/jam. Kebutuhan utilitas pabrik meliputi air sebanyak 539,796 ton/jam, steam sebanyak 658,65 ton/jam, udara instrumen sebanyak 5 m3/jam, bahan bakar (spindle oil) sebanyak 310,33 ton/jam dan listrik sebesar 65.603,21 kW. Pabrik ini direncanakan berdiri pada tahun 2018 di Muara Enim, Sumatra Selatan dengan waktu konstruksi 2 tahun. Luas area pabrik diperkirakan mencapai 100 hektar dengan jumlah tenaga kerja sebanyak 210 orang. Modal tetap untuk perancangan pabrik adalah sebesar Rp1.921.448.398.205,26 + US$ 196.244.075,76 dan modal kerja sebesar Rp96.817.523.223,01 + US$ 106.319.315,74. Analisis profitabilitas pada berbagai kapasitas dengan harga bahan baku lignit sebesar USD 41/ton dan harga produk monoetilen glikol sebesar USD 1040/ton menunjukkan bahwa pabrik mulai akan menghasilkan keuntungan pada kapasitas produksi >50,03% dari kapasitas total. Oleh sebab itu, dengan kapasitas pabrik sebesar 560.000 ton/tahun sudah cukup menarik dengan nilai ROI sebelum pajak sebesar 27,09%, POT sebelum pajak selama 2,7 tahun, dan nilai DCFRR sebesar 29,48% yang lebih besar dari nilai bunga bank. Sementara itu, analisis sensitivitas menunjukkan bahwa perubahan harga produk MEG akan menyebabkan nilai parameter-parameter profitabilitas berubah secara drastis.

The synthesis of monoethylene glycol (MEG) is done through hydrogenation of dimethyl oxalate (DMO) as product of carbonylation reaction of methyl nitrite with carbon monoxide. The syngas (mostly contains carbon monoxide and hydrogen) is produced through gasification of lignite with steam and oxygen in a fluidized-bed gasifier, operated at 1000oC and under pressure of 24.67 bar. The syn gas is firstly purified to reduce the concentration of H2S dan CO2 using absorption using MDEA solvent and stripping process. Furthermore, most of carbon monoxide is reacted with methyl nitrite in DMO reactor, a multi-tube fixed bed reactor, to produce DMO and nitrit oxide under operating condition of 170-190oC and 1.9-2 bar using Pd/CNF catalyst. Nitrit oxide is then reacted with methanol and oxygen in a bubble column reactor (MN reactor), operated at 30-74oC and pressure of 2 bar, producing methyl nitrite and water. The unreacted methanol and water are separated using distillation tower, meanwhile the output gas stream (mainly methyl nitrite) is fed to DMO reactor after purging. The synthesis of methyl nitrite, DMO, methanol and nitrit oxide forms a syn loop which results in the reduction of fresh raw-material requirement. Almost all hydrogen from purification unit is fed to the MEG reactor to react with DMO. The reaction takes place in a multitube fixed-bed reactor under operating condition of 190-210oC and 24-25 bar with Cu/SiO2 as catalyst to produce MEG and methanol. The unreacted hydrogen is recyled to the MEG reactor, while the solution of methanol, DMO and MEG is separated with distillation. The separated methanol is then recycled as feed to the MN reactor, while MEG is taken as product with purity of 99.98%wt. The unreacted DMO after being separated is then crystallized in a cooling crystallizer, dried and then reduced its size to be accumulated as side product. As many as 560,000 ton/year MEG is produced as main product meanwhile DMO, as the side product is produced as many as 10,843 ton/year. The raw materials required are lignite coal of 3,118,927.68 ton/year, methanol of 23,973.84 ton/year, methyl nitrite of 116,416.08 ton/year and air of 615 m3/hour. The supporting materials required are make-up of MDEA solution of 80.956 ton/hour. The plant utility requires water of 539.796 ton/hour, steam of 658.65 ton/hour, instrument air of 5 m3/hour, fuel (spindle oil) of 310.33 ton/hour and electricity of 65.603,21 kW. The plant is planned to be established in 2018 in Muara Enim, South Sumatra with 2-year construction. The plant area is estimated to be 100 hectares and the number of employee required is 210 persons. The fixed capital of the plant is Rp1,921,448,398,205.26 + US$ 196,244,075.76 meanwhile the working capital is Rp96,817,523,223.01 + US$ 106,319,315.74. A profitability analysis in various operating capacity shows that with the price of raw material (lignite) of USD 41/ton and the price of main product (MEG) of USD 1,040/ton, the plant will start to give profit at the operating capacity of more than 50.03% of total capacity. Thus, with operating capacity of 560,000 ton/year, the plant is adequately attractive with the value of ROI before taxes as high as 27.09%, POT of 2.7 years, and DCFRR of 29.48%. In the other hand, sensitivity analysis illustrates that the changes in product (MEG) price will significantly affect the value of profitability parameters.

Kata Kunci : Monoetilen Glikol, Lignit, DMO route reaction, Syngas