Studi kelayakan konfigurasi heat integrated reactive distillation column untuk sintesis DME dengan bantuan Aspen Plus

Abstract

Kebutuhan masyarakat akan energi terus meningkat seiring dengan berkembangnya teknologi. Bahan bakar fosil yang selama ini digunakan tidak dapat terus menjadi solusi dalam memenuhi kebutuhan energi dunia karena jumlahnya yang terbatas dan dampaknya yang buruk bagi lingkungan. Solusi lain pun mulai dicari, yakni dengan meneliti berbagai cara untuk menghasilkan bahan bakar alternatif yang tentunya lebih ramah lingkungan. Salah satu bahan bakar alternatif yang berpotensi menggantikan bahan bakar fosil adalah Dimetil Eter (DME). DME pada umumnya dihasilkan melalui reaksi eterifikasi metanol dengan menggunakan sebuah reaktor yang dilanjutkan dua kolom distilasi. Akan tetapi, proses ini membutuhkan energi, biaya kapital, dan biaya operasi yang sangat besar. Oleh karena itu, telah dilakukan berbagai jenis penelitian untuk mendapatkan konfigurasi yang paling menguntungkan apabila produksi DME dalam jumlah yang banyak ingin dilakukan. Penelitian ini mendesain dan melakukan simulasi konfigurasi heat integrated reactive distillation column (HIRDC) tipe VRC dan SRV untuk sintesis DME dan menganalisa pengaruhnya terhadap energy consumption dan TAC apabila dibandingkan terhadap penggunaan RDC. Pada skema SRV, skema dari literatur dimodifikasi agar menjadi lebih sederhana. Desain dan simulasi dibantu dengan software ASPEN Plus dengan model RadFrac dan model termodinamika Wilson untuk fasa cair dan Redlich-Kwong untuk fasa uap. Desain RDC dilakukan terlebih dahulu dengan menggunakan parameter desain dari literatur dan uji validitas dilakukan. Setelah itu, perancangan skema VRC dilakukan dengan menvariasikan rasio kompresi dan Tout Heater, sedangkan pada skema SRV tekanan operasi high-pressure section divariasikan dan simulasi dan perhitungan dilakukan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa skema VRC tidak cocok untuk diaplikasikan pada sintesis DME karena ΔT distilat dan bottom yang terlalu besar dan agar dapat terjadi integrasi diperlukan pemanasan hingga temperatur dan tekanan yang merupakan kondisi kritik DME, sehingga kalor yang dapat diintegrasikan terlalu kecil karena perubahan fasa DME sulit dilakukan. Nilai TAC terkecil didapatkan pada variasi rasio kompresi 2 dan Tout Heater 200oC dengan nilai $7.499.932,96/tahun, yakni meningkat 92,67%. Di sisi lain, skema SRV yang dimodifikasi dapat menyebabkan penghematan biaya energi hingga 3,12% pada variasi 12 bar dibandingkan skema RDC, dengan nilai $2.891.654,86/tahun. Akan tetapi, tidak terjadi penghematan TAC dengan nilai sebesar $5.222.523,60/tahun atau meningkat 34,17%.