DME (Dimethyl Ether) Synthesis Process

DME (Dimethyl Ether) Synthesis Process

8 September 2009 oleh sekotheng

Proses Produksi Dimethyl Ether
Dimethyl ether merupakan sumber bahan bakar yang memproduksi energi yang bersih untuk masa depan. Keistimewaan DME tidak menghasilkan partikel zat (particulate matter) sebagai gas buangan saat digunakan sebagai pengganti bahan bakar diesel, dan sangat mudah diproduksi dari beberapa sumber seperti natural gas, batu bara, biomass, dan material lain yang sejenis. Proses sintesa DME dikembangkan oleh Mitsubishi Gas Chemical, saat ini diaplikasikan secara komersial dalam skala plant yang kecil. JGC mengembangkan, bekerja sama, untuk proses sintesa DME yang efektif untuk memproduksi beberapa ton DME per hari. Dalam teknologi, methanol sebagai bahan baku mentah sebagai natural gas ditreat untuk sintesa DME melalui proses tidak langsung, sehingga dengan proses dehidrasi methanol. Berikut ini flowsheet dari JGC:

Deskripsi Proses
Ini proses yang aku ambil dari artikel http://www.che.cemr.wvu.edu/publications/projects/dimethyl/dme-b.pdf
Berikut ini flowsheet proses sintesa DME :

Gambar di atas adalah proses persiapan diagram alir proses  (process flow diagram/PFD) untuk produksi dimethyl ether. Dengan bahan baku adalah methanol yang diasumsikan murni. Feed (umpan) dan recycle dipompa pada P-201; dipanaskan, diuapkan, dan diubah menjadi superheated dalam heat exchanger (E-201); dan kemudian dialirkan ke reaktor (R-201) dimana DME terbentuk. Effluent dai reaktor didinginkan dan secara parsial dikondensasikan dalam heat exchanger (E-202), dan kemudian dialirkan ke bagian pemisahan. Dalam kolom T-201, DME murni diproduksi pada aliran atas (distillate), dengan methanol dan air dialirkan dibagian bawah (bottoms). Dalam T-202, destilat mengandung methanol untuk recycle dan bottom merupakan limbah (waste water). Produksi yang diinginkan berkapasitas 100.000 ton/tahun.

Detail Proses

Aliran Feed
Aliran 1: methanol, dari tangki penyimpan pada 1 atm dan 25 ^oC, diasumsikan murni.

Aliran Effluent
Aliran 7: Produk Dimethyl ether dengan kapasitas 100.000/tahun, diasumsikan murni.
Aliran 10: Aliran limbah, mungkin diasumsikan murni dalam perhitungan neraca massa, namun tidak murni, sehingga ada biaya untuk pengolahan limbah.

Peralatan

Pompa (P-201)
Pompa menambah tekanan feed dan recycle sampai minimum 15 bar.

Heat Exhanger (E-201)
Merupakan unit pemanas, penguap, dan menjadikan umpan menjadi superheat pada 250 ^oC dan 15 bar. Sumber pemanasan harus diatas 250 ^oC.

Reaktor (R-201)
Reaksi yang terjadi:

2 CH₃COOH  —->   CH₃OCH₃ +          H2O
Metanol              Dimethyl Ether

Reaksi adalah kesetimbangan terbatas. Konversi 80% konversi kesetimbangan pada tekanan dan temperatur keluar reaktor. Berdasarkan katalis dan kinetika reaksi, reaktor harus dioperasikan minimum 15 bar. Reaktor beroperasi secara adiabatic, dan reaksi yang terjadi eksotermis, temperatur keluaran (effluent) reaktor diatas 250 ^oC. Bila ingin menjalankan reaktor secara isothermal, yang membutuhkan media untuk menghilangkan panas dari yang dihasilkan, dan media harus selalu dibawah temperatur reaktor. Dengan persamaan:
ln K = -2,205 + 2708,6317 / T
Dimana T = temperature dalam Kelvin.

Heat Exchanger (E-202)
Unit pendingin dan secara parsial effluent dari reaktor. Valve sebelum heat exchanger adalah valve penurun tekanan. Tekanan keluar mungkin diatas tekanan reaktor, tapi harus mirip dengan tekanan operasi pada T-201.

Kolom Destilasi (T-201)
Kolom destilasi ini memisahkan DME dari methanol dan air. Pemisahan diasumsikan sempurna, contohnya DME murni diproduksi dalam distillate. Temperatur distillate adalah temperatur DME yang mengembun pada tekanan kolom.

Heat Exchanger (E-203)
Dalam heat exchanger, terdiri atas T-201 (dimethyl ether murni) diembunkan dari saturated vapor ke saturated liquid pada tekanan kolom dengan 3 kali aliran 7 (reflux ratio). 1 – 3 kondensat menjadi stream 7 dan sisa dikembalikan ke kolom. Biaya untuk media pendingin untuk membuang energy yang ada. Media pendingin harus lebih rendah daripada aliran yang akan didinginkan.

Heat Exchanger (E-204)
Dalam heat exchanger, dapat diasumsikan bahwa 1,5 aliran di 8 diuapkan dari saturated liquid ke saturated vapor pada tekanan kolom dan dikembalikan ke kolom. Temperatur dari aliran diuapkan pada temperature buble point campuran methanol-air pada tekanan kolom. Biaya dari steam yang diperlukan untuk menyuplai panas yang diperlukan. Temperature steam harus lebih panas dari aliran vaporizing.

Distillation Column (T-202)
Kolom destilasi ini memisahkan methanol untuk recycle dari air. Pemisahan diasumsikan sempurna, Namun, dalam prakteknya, tidak dapat secara sempurna karena merupakan azeotrop. Aliran air merupakan limbah, dan ada biaya untuk pengolahan limbahnya. Suhu distillate adalah suhu dimana methanol mengembun (terkondensasi) pada tekanan kolom. Valve sebelum T-202 adalah optional. Diperlukan bila tekanan pada T-202 lebih rendah daripada T-201. Pada tekanan yang sama, valve dapat dihilangkan. Bila menginginkan tekanan lebih tinggi pada T-202, harus ditambahjan pompa pada tempat pompa.

Heat Exchanger (E-205)
Dalam heat exchanger, terdiri atas aliran T-202 (methanol murni) diembunkan dari saturated liquid ke saturated vapor pada tekanan kolom pada rate 3 kali aliran 9 (reflux ratio). 1-3 kondensat menjadi stream 9 dan sisa dikembalikan di kolom. Biaya media pendingin dibutuhkan untuk membuang energi yang ada. Media pendingin temperaturnya harus selalu lebih rendah daripada aliran yang akan diembunkan.

Heat Exchanger (E-206)
Dalam heat exchanger, dapat diasumsikan bahwa 1,5 aliran di 10 diuapkan dari saturated liquid ke saturated vapor pada tekanan kolom dan dikembalikan ke kolom. Temperatur dari aliran diuapkan pada temperature boiling point dari air pada tekanan kolom. Biaya dari steam yang diperlukan untuk menyuplai panas yang diperlukan. Temperatur steam harus lebih panas dari aliran vaporizing.

Peralatan Lainnya

Untuk stream dua atau lebih untuk campuran, harus mempunyai tekanan yang mirip. Pengurangan tekanan dengan menambahkan valve. Semua valve tidak ditunjukkan pada gambar flowsheet dan diasumsikan tambahan valve tanpa biaya. Aliran terjadi dari tekanan tinggi ke tekanan rendah. Pompa menambah tekanan aliran liquid, dan compressor menambah tekanan aliran gas.

(Galz-dari berbagai sumber)