Proses Pembuatan DME

Proses pembuatan DME, melalui 2 sintesa reaksi langsung dan tidak langsung. Proses reaksi DME langsung merupakan hasil sintesa methanol dari syngas dan dehidrasi methanol yang terproses dalam reaktor yang sama.[2]

Direct synthesis

Reaksi Langsung:

3 CO + 3 H₂ –> CH₃OCH₃ + CO₂ (Metode JFE) reaksi exothermis

3 CO + 4 H₂ –> CH₃OCH₃ + H₂O (Metode Topsoe dan APCI) reaksi exothermis

Tipe reaktor dasar  yang digunakan untuk sintesa reaksi langsung mirip dengan reaktor sintesa FT (Fischer-Tropsch) atau reaktor sintesa methanol.

Keuntungan:

• Prosesnya sederhana, peralatan yang dipergunakan sedikit.
• Biaya investasi untuk peralatan yang dipergunakan sedikit.
• Konversinya tinggi, yaitu >75%.

Kerugian:

• Suhu operator tinggi.

Indirect synthesis

Sedangkan proses sintesa tidak langsung yaitu proses sintesa gas alam atau syngas menjadi metanol kemudian dilanjutkan dengan proses dehidrasi metanol. Melalui rute ini persamaan reaksi yang terlibat adalah sebagai berikut:

Methanol synthesis-1                  CO + 2 H₂ –> CH₃OH              +90.7 kJ/mol (1)

Methanol synthesis-2                 CO₂ + 3 H₂ –> CH₃OH +H₂O +49.4 kJ/mol (2)

Methanol dehydration               2CH₃OH –> CH₃OCH₃ + H₂O +23.4 kJ/mol (3)

Overall                     CO + CO₂ + 5 H₂ –> CH₃OCH₃ +2H₂O  +163.5 kJ/mol (4)

Kentungan:

• Suhu dan tekanan operasi reaktor relatif rendah.

Kerugian:

• Peralatan yang digunakan lebih banyak.
• Menggunaakan asam sulfat yang berfsifat korosif sehingga diperlukan peralatan dengan bahan konstruksi yang tahan terhadap korosi yang harganya lebih mahal.
• Konversinya rendah, yaitu : 45%.

Dengan proses ini teknologinya telah proven dan secara komersial telah beroperasi. Kapsitas produksi actual proses ini adalah sangat kecil bila dibandingkan untuk persyaratan DME sebagai bahan bakar. Akan tetapi teknologi dehidrasi ini adalah serupa dengan teknologi pembuatan methanol bahkan lebih sederhana.

Untuk menggantikan gas alam sebagai bahan baku utama pembuatan DME, maka dapat menggunakan bahan baku alternatif syngas. Syngas merupakan produk hasil dari proses gasifikasi baik biomassa maupun batubara.

Proses Pembuatan DME di Indonesia

Pabrik pembuatan DME telah ada di Indonesia yang dikelola oleh PT. Bumi Tangerang Gas Industri. Pabrik ini merupakan satu-satunya pabrik DME di Asia Tenggara yang menggunakan bahan baku methanol. Sehingga reaksi yang terjadi di dalam reaktornya hanyalah reaksi dehidrasi methanol menjadi DME. Kapasitas pabrik ini adalah sekitar 3000 ton DME per tahun.

Proses Pembuatan di Negara Lain yang Sudah Proven

Proses pembuatan DME yang sudah proven baik langsung maupun tidak langsung. Berikut ini reaksi DME langsung telah dikembangkan  oleh beberapa perusahaan.

Tabel 1. Perbandingan reaksi DME langsung antara single-type catalyst dan beberapa mixed catalyst yang dikembangkan oleh beberapa perusahaan^[1]

Catalyst	Single type	Mixed type
	(Cu-Zn/Al2O3 prepared using sol-gel method)	(Methanol-synthesis, dehydration condensation, and water-gas shift reaction catalysts)
Developer	Shizuoka Univ.	JFE (NKK)	Air Products	Topsoe	KOGAS
H2/CO Ratio	1.0	1.0	0.7	2	1.0
Reactor type	Fixed bed reactor	Slurry reactor	Slurry reactor	Fixed bed reactor	Fixed bed reactor
Reaction temperature (oC)	220	250-280	250-280	210-290	240-260
Reaction pressure (MPa)	1.6	5-6	5-10	7-8	5-6
One-pass conversion (%)	5-15	55-60	33	18	?
DME/(DME+ Methanol) (%)	98	90	30-80	60-70	85-95

Tabel 2. Kondisi Reaksi sintesa DME, FT, dan metanol [2]

	Reaction	Pressure	Temperature	Heat of reaction@25oC	Product
DME synthesis (Direct method)	3 CO + 3 H2 à CH3OCH3 + CO2(Metode JFE)3 CO + 4 H2 à CH3OCH3 + H2O (Metode Topsoe dan APCI)	5 MPaG	240 ~ 280 oC	246 kJ/mol-DME (82 kJ/mol – CO)205 kJ/mol-DME (103 kJ/mol – CO)	Gas
FT synthesis	nCO + 2n H2 à (-CH2– )n+ nH2O	2.2 ~ 2.7 MPaG	220 ~ 320 oC	150 – 160 kJ/mol – CO	Liquid
Methanol synthesis	3 CO + 3 H2 à CH3OH3 CO + 4 H2 à CH3OH+ H2O	7.7 ~ 9 MPaG	180 ~ 270 oC	91 kJ/mol – MeOH (91 49 kJ/mol – MeOH	Gas

 Tabel 3. Perkembangan tekonologi sintesa DME langsung di Jepang [2]

Proses	JFE	Air Product & Chemicals	Haldor Topsoe
Umpan(H2/CO) dari syngas Tipe Reaktor	Coal derived gas, Natural gas 1 Slurry phase	Coal derived gas 0,7 Slurry phase	Natural gas 2 Fixed bed
Kondisi reaksiTemperatur (oC)Tekanan (Mpa) Formula reaksi	240 – 280 5 ~ 6 Reaksi (1)	250 – 280 5 ~ 10 Reaksi (1)	210 – 290 7 ~ 8 Reaksi (2)
Konversi (%)DME/(DME+MeOH) (%)	50 – 60 91	33 30 – 80	18 60 – 70
Sejarah perkembangan	1989 ~ : Autoclave1995 ~ : 50 kg/bench1997 ~ : 50 t/hari Pilot 2002 ~ : 100 t/hari Demo	1986 ~ : Autoclave1991 ~ : 4 t/hari Pilot	1993 ~ : 50 kg/hari Bench

Referensi:

1. Kaoru Takeishi dan Yoshimi Akaike. Direct Synthesis of Dimethyl Ether (DME) from Syngas. Department of Materials Science and Chemical Engineering: Shizuoka University. ISSN: 1790-5095. ISBN: 978-960-474-159-5.
2. Japan DME Forum. 2007. DME Handbook. Ohmsha, Ltd.