Download - 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.