Project Pemodelan Riset Operasi I

PROJECT 2TEMA : Bahan Bakar

AlternatifFadhlan RizalMajesty EksaGita Puspita

Rachma HermawatiResmi Imanda

Weni Handayani

Tujuan:Memaksimalkan bahan baku gas alam dan batubara dalam pembuatan DME

(CH3OCH3) untuk penggunaan blending DME-LPG untuk rumah tangga

Asumsi1. Bahan baku pembuatan DME yang digunakan adalah gas alam dan

batubara di Indonesia.2. Persentase blending DME-LPG untuk rumah tangga adalah 20:80.

http://www.aboutdme.org/index.asp?bid=2193. Memaksimumkan produksi blending DME-LPG di Indonesia.

Proses Pembuatan DME dari Gas AlamDirect SynthesisProses reaksi DME langsung merupakan hasil sintesa methanol dari syngas dan dehidrasi methanol yang terproses dalam reaktor yang sama. Ada dua reaksi:

3 CO + 3 H2 –> CH3OCH3 + CO2 (Metode JFE) reaksi exothermis3 CO + 4 H2 –> CH3OCH3 + H2O (Metode Topsoe dan APCI) reaksi exothermis

Proses Pembuatan DME dari Gas AlamIndirect SynthesisSedangkan proses sintesa tidak langsung yaitu proses sintesa gas alam atau syngas menjadi metanol kemudian dilanjutkan dengan proses dehidrasi metanol. Melalui rute ini persamaan reaksi yang terlibat adalah sebagai berikut:• Methanol synthesis-1 CO + 2 H2 –> CH3OH +90.7 kJ/mol (1)• Methanol synthesis-2 CO2 + 3 H2 –> CH3OH +H2O +49.4 kJ/mol (2)• Methanol dehydration 2CH3OH –> CH3OCH3 + H2O +23.4 kJ/mol (3)

Overall CO + CO2 + 5 H2 –> CH3OCH3 +2H2O +163.5 kJ/mol (4)

Untuk mendapatkan massa DME (CH3OCH3), digunakan koefisien dari persamaan reaksi yang menyatakan jumlah atom atau molekul yang terlibat dalam reaksikoefisien reaksi pada persamaan kimia menunjukkan perbandingan jumlah mol zat-zat yang bereaksi dan zat-zat hasil reaksi. Perbandingan koefisien reaksi ini dinamakan rasio stoikiometri yang disingkat RS

Tabel koefisien pereaksi dan product Direct Syntesis CO H2 CH3OCH3

Metode JFE 3 3 1Metode Topsoe dan APCI 3 4 1

Indirect Syntesis

CO CO2 H2 CH3OCH3

Overall 1 1 5 1

ParameterUntuk menghasilkan DME per satuan gram, diperlukan bahan baku dengan:UAij = banyaknya bahan baku gas alam i pada metode j yang tersediaUB = banyaknya bahan baku batubara yang tersediaZ = banyaknya LPG untuk blending DME-LPG yang tersedia

Decision VariableX11 = banyaknya CO pada metode JFE dalam satuan gramX12 = banyaknya H2 pada metode JFE dalam satuan gramX21 = banyaknya CO pada metode Topsoe & APCI dalam satuan gramX22 = banyaknya H2 pada metode Topsoe & APCI dalam satuan gramX31 = banyaknya CO pada proses indirect synthesis dalam satuan gramX32 = banyaknya CO2 pada proses indirect synthesis dalam satuan gramX33 = banyaknya H2 pada proses indirect synthesis dalam satuan gram

Decision VariableWi = banyaknya CH3OCH3 yang dihasilkan dari gas alam dalam satuan gramY = banyaknya batubara yang diperlukan dalam satuan gram

Objective FunctionTujuan : memaksimalkan bahan baku pembuatan DME (CH3OCH3) dari gas alam dan batubara untuk penggunaan blending DME-LPG.

Blending DME-LPG ialah pencampuran DME (CH3OCH3) dengan LPG dengan proporsi 20% DME dan 80% LPG dan tiga gram batubara menghasilkan satu gram DME (CH3OCH3).

Subject to :Mr = massa relative senyawaRS = rasio stoikiometri (perbandingan koefisien antara produk (CH3OCH3) dengan pereaksi (CO/H2/CO2)

Sehingga, berat CH3OCH3 :Wi = Mr CH3OCH3 * RS *

denganMr CH3OCH3 = 46Mr CO = 28Mr H2 = 2Mr CO2 = 44

Pembuatan DME (CH3OCH3) dengan Direct SynthesisJumlah produksi DME dengan menggunakan metode JFE diberikan dengan model:

3 CO + 3 H2 –> CH3OCH3 + CO2 RS (CH3OCH3 : CO) = 1 : 3 RS (CH3OCH3 : H2) = 1 : 3 massa CH3OCH3 (W1)

W1 = (in gram)

Jumlah produksi DME dengan menggunakan metode Topsoe & APCI diberikan dengan model: 3 CO + 4 H2 –> CH3OCH3 + H2O

RS (CH3OCH3 : CO) = 1 : 3 RS (CH3OCH3 : H2) = 1 : 4 massa CH3OCH3 (W2)

W2 = (in gram)

Pembuatan DME (CH3OCH3) dengan Indirect SynthesisJumlah produksi DME dengan Indirect Synthesis diberikan dengan model:

CO + CO2 + 5 H2 –> CH3OCH3 +2H2O RS (CH3OCH3 : CO) = 1 : 1 RS (CH3OCH3 : CO2) = 1 : 1 RS (CH3OCH3 : H2) = 1 : 5 massa CH3OCH3 (W3)

W3= (in gram)

Subject toProduksi DME dengan bahan baku gas alam dan batubara harus lebih kecil atau sama dengan batasan bahan baku yang tersedia di Indonesia:Gas alam

Batubara

Non negativity:

Overall:Wi = Mr CH3OCH3 * RS *

Referensi:Kaoru Takeishi dan Yoshimi Akaike. Direct Synthesis of Dimethyl Ether (DME) from Syngas.Department of Materials Science and Chemical Engineering: Shizuoka University. ISSN: 1790-5095. ISBN: 978-960-474-159-5.