Simulasi pengaruh kondisi operasi dalam produksi Tert-Butyl Alcohol-Based Ethyl Tert-Butyl Ether dengan Reactive Distillation Column

Abstract

Bensin adalah bahan bakar tidak terbarui yang berasal dari minyak bumi. Bensin digunakan untuk hampir semua alat transportasi, namun sering kali pembakarannya tidak sempurna sehingga menimbulkan polusi dan meningkatkan jumlah konsumsinya. Untuk meningkatkan efisiensi pembakarannya, ditambahkan bahan aditif yang mampu meningkatkan angka oktan yaitu Ethyl tert-Butyl Ether (ETBE). Peningkatan angka oktan akan meningkatkan efisiensi pembakaran yang kemudian menurunkan jumlah konsumsi bensin. Pada penelitian ini, ETBE diproduksi melalui jalur alternatif yaitu dengan mereaksikan tert-Butyl Alcohol (TBA) dengan etanol dengan menggunakan Reactive Distillation (RD). Penggunaan RD mampu meningkatkan efisiensi proses dengan melakukan reaksi sekaligus pemisahan pada satu unit. Selain itu RD mampu meningkatkan kemurnian dari produk yang dihasilkan sekaligus juga menghilangkan masalah pemisahan produk utama dengan produk samping maupun sisa reaktan. Pada penelitian ini, dilakukan simulasi untuk produksi TBA-based ETBE menggunakan RD menggunakan aplikasi Aspen Plus dengan tujuan untuk mendapatkan ETBE pada kemurnian yang tinggi dengan memvariasikan rasio refluks, temperatur condenser, reboiler heat duty, rasio mol air pada umpan dan letak umpan masuk. Selain itu, konversi TBA dan selektivitas terhadap ETBE juga diperhitungkan untuk menunjukkan efisiensi dari kondisi operasi yang digunakan. Simulasi yang dilakukan menggunakan paket properti atau parameter termodinamika PSRK yang merupakan model prediktif yang menggabungkan equation of states dan activity coefficient model yang mampu mengestimasi perilaku campuran hingga kondisi superkritik dan model unit operasi RadFrac, yang mengasumsikan adanya kesetimbangan antara fasa cair dan gas pada tiap tahap di dalam kolom. Dari hasil simulasi, peningkatan rasio refluks dan penurunan reboiler heat duty mampu meningkatkan konversi TBA dan kemurnian ETBE yang dihasilkan, namun menurunkan selektivitas saat rasio refluks diatas 4 dan reboiler heat duty dibawah 50 kW. Peningkatan temperatur kondenser tidak terlalu berpengaruh pada kemurnian ETBE yang dihasilkan dan konversi TBA, namun selektivitas mengalami penurunan yang cukup signifikan. Peningkatan rasio mol air pada umpan menurunkan kemurnian ETBE, sedagkan untuk konversi TBA dan selektivitas memiliki puncak pada rasio mol 28 dan 38. Letak umpan masuk tidak terlalu berpengaruh pada kemurnian ETBE, namun saat umpan masuk pada bagian bawah, konversi TBA akan menjadi lebih tinggi dan selektivitas akan menjadi lebih tinggi disbanding saat umpan masuk pada kolom bagian atas maupun zona reaksi. Untuk menghasilkan ETBE pada kemurnian yang tinggi, kondisi operasi yang disarankan adalah pada penggunaan reboiler heat duty sebesar 42.5 kW dan rasio refluks 3.37 dengan kemurnian ETBE mencapai 60.25%. Namun penggunaan kondisi operasi ini dirasa kurang efisien, karena selektivitas yang didapat sangat rendah yaitu sebesar 5.81% dengan konversi yang tinggi mencapai 98.75%. Sehingga, untuk mendapatkan ETBE dengan kemurnian tinggi secara efisien, kondisi operasi yang disarankan adalah pada reboiler heat duty sebesar 52.2 kW dan rasio refluks 4. Adapun kemurnian ETBE, konversi TBA dan selektivitas terhadap ETBE yang didapatkan pada kondisi operasi tersebut adalah 52.63%-mol, 95.2% dan 68.1%.