10_metanol

Sintesis dan Konversi Metanol

Sintesis dan Konversi Metanol

• Metanol termasuk 10 bahan organik penting• Sekitar 40-50% dipakai untuk pembuatan formaldehida.

– Dari formaldehida dihasilkan resin fenol-formaldehida dan urea-formaldehida.

• Reaksi dan termodinamika kimia– Melalui dua tahap reaksi eksotermik.

CO + H2O H2 + CO2 Ho = -41 kJ/mol

CO2 + 3H2 CH3OH + H2O Ho = -50 kJ/mol

– Neto

CO + 2H2 CH3OH Ho = -91 kJ/mol

– Keseimbangan untuk pembentukan metanol lebih baik dilakukan pada suhu rendah dan tekanan tinggi.

Sintesis dan Konversi Metanol

• Katalis untuk Sintesis Metanol

– Dulu memakai katalis Cr2O3/ZnO dengan kondisi operasi 300-400 oC dan 300 atm untuk memperoleh laju reaksi yang cukup tinggi.

– Sekarang memakai katalis yang lebih aktif, berisi 20-30% CuO, 45-55% ZnO dan 13% Al2O3. Kondisi operasi 230-260oC dan 50-100 atm.

Sintesis dan Konversi Metanol

Sintesis dan Konversi Metanol

Sintesis dan Konversi Metanol

Sintesis dan Konversi Metanol

• Kinetika dan Mekanisme Reaksi

– Mekanisme dan karakteristik pusat aktif pada katalis CuO/ZnO masih menjadi kontroversi.

– Terdapat informasi definitif, yang menunjukkan bahwa sintesis metanol melalui hidrogenasi CO2 dan bukan CO. Senyawa CO2 dihasilkan dari reaksi CO teradsorpsi dengan atom O yang terbentuk oleh disosiasi H2O pada permukaan katalis.

– Pusat aktif pada katalis adalah spesies Cuo meskipun Cuo-Cu+1 juga berperan. ZnO bertindak sebagai support, tetapi juga bersama memberikan sumber atom H, karena H2 terdisosiasi pada ZnO.

Sintesis dan Konversi Metanol

• Proses Sintesis Metanol

– Umpan H2/CO diperoleh dari steam reforming, dengan kondisi diatur agar rasio H2 : CO = 2 : 1

– Dalam secondary reformer ditambahkan O2 (bukan udara).

– Komposisi umpan tipikal: 74% H2, 15% CO, 8% CO2, dan 3% CH4

– Umpan masuk reaktor pada suhu 200oC dan tekanan 50-100 atm.

– Suhu keluar 250oC.

– Konversi CO sekitar 15-30% sekali lewat.

Sintesis dan Konversi Metanol

Problem: Gas Sintesis

Berikut adalah reaksi yang terjadi ketika gas sintesis dibuat dengan steam reforming metana:

CH4 + CO2 ⇄ 2CO + 2H2

CO + H2O ⇄ CO2 + H2

CH4 + H2O ⇄ CO + 3H2

CH4 + 2H2O ⇄ CO2 + 4H2

Gas sintesis yang dihasilkan akan dipakai untuk membuat metanol menurut reaksi

CO + 2H2 ⇄ CH3OH

Sintesis dan Konversi Metanol

Problem: Gas Sintesis

Sintesis dan Konversi Metanol

Problem: Gas Sintesis

Agar pembentukan produk samping sekecil mungkin, kandungan hidrogen dalam gas sintesis dibuat berlebih.

Produk steam reforming memiliki rasio H2 : CO = 2,2 : 1 dari umpan 50% CH4, 35% H2O and 15% CO2.

Konversi metana 80%.

Tentukan komposisi gas keluar steam reforming.