Penentuan data Driven Soft Sensor dalam produksi dimetil eter dengan kolom distilasi reaktif

Abstract

Kehidupan manusia sangat bergantung dengan bahan bakar sebagai sumber energi dan sayangnya Indonesia masih melakukan impor LPG (Liquefied Petroleum Gas) untuk memenuhi 80% kebutuhan yang ada. Salah satu alternatif LPG yang juga dinilai lebih efisien adalah dimetil eter. Dimetil eter sendiri memiliki sifat yang bersih dan mudah diolah. Dimetil eter dapat diproduksi dengan menggunakan reaksi langsung ataupun reaksi tidak langsung, tetapi metode yang umum digunakan adalah reaksi tidak langsung dengan reaksi dehidrasi metanol. Terdapat beberapa metode dehidrasi metanol, salah satunya adalah dengan menggunakan kolom distilasi reaktif. Kolom distilasi reaktif memiliki kelebihan mengurangi energi dan biaya produksi, tetapi terdapat juga beberapa kekurangan seperti kesulitan pengendalian kemurnian DME dan konversi metanol secara langsung. Kekurangan ini dapat diatasi dengan menggunakan data driven soft sensor. Penelitian ini bertujuan untuk mencari pasangan variabel temperatur kolom pada tahap tertentu yang paling mempengaruhi kemurnian dimetil eter dan konversi metanol. Kolom distilasi reaktif yang diuji terdiri dari 54 tahap (8 tahap rectifying section, 34 tahap reaction section, dan 12 tahap stripping section). Simulasi proses dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak ASPEN Plus® untuk melakukan perancangan. Simulasi kemudian dilanjutkan dengan perangkat lunak ASPEN Plus Dynamic® untuk mendapatkan data profil temperatur terhadap kemurnian dimetil eter dan konversi metanol. Pada penelitian ini dilakukan analisa statistik dengan metode Principal Component Analysis (PCA) dan Partial Least Square Regression (PLSR) untuk mencari hubungan temperatur kolom dan kemurnian dimetil eter dan konversi metanol. Analisa data secara statistik dilakukan dengan bantuan perangkat lunak The Unscambler X™. Pada penelitian ini, kemurnian DME didapatkan memiliki korelasi negatif dengan profil temperatur kolom distilasi reaktif sedangkan konversi metanol memiliki korelasi positif dengan profil temperatur kolom distilasi reaktif. Temperatur yang mempengaruhi kemurnian DME secara signifikan adalah temperatur tahap 3, 4, 43, dan 51 sedangkan temperatur yang mempengaruhi konversi metanol secara signifikan adalah temperatur tahap 52, 53, dan 54. Perubahan rasio refluks memiliki korelasi negatif terhadap profil temperatur kolom sedangkan perubahan reboiler duty memiliki korelasi positif terhadap profil temperatur kolom. Temperatur yang berubah secara signifikan terhadap perubahan rasio refluks secara berurutan adalah temperatur tahap 5, 6, 7, dan 4 sedangkan temperatur yang berubah secara signfikan terhadap perubahan reboiler duty secara berurutan adalah temperatur tahap 5, 4, dan 6. Berdasarkan metode data driven soft sensor, pengendalian kemurnian DME dapat dilakukan dengan mengendalikan temperatur tahap 4 sebagai inferential temperature dan rasio refluks sebagai manipulated variable. Berdasarkan metode data driven soft sensor, pengendalian konversi metanol didapatkan cukup sulit dilakukan. Hal ini dikarenakan didapatkan temperatur yang mempengaruhi konversi metanol secara signifikan merupakan temperatur tahap 52, 53, dan 54 namun temperatur-temperatur tahap tersebut tidak berubah secara signifikan baik dengan perubahan nilai manipulated variable rasio refluks maupun reboiler duty.