Abstrak — Berdasarkan  data  PT  Pertamina  (Persero), total  konsumsi  LPG  2008  mencapai  1,85  juta  ton  dan 600.000  ton  di  antaranya  untuk  program  konversi.  Pada 2009  kebutuhan  LPG  akan  meningkat  menjadi  3,67  juta ton  dan  2  juta  ton  di  antaranya  untuk  program  konversi sampai  akhir  tahun.  Namun,  sumber  pasokan  LPG  dari dalam  negeri  diperkirakan  tidak  akan  beranjak  dari angka  1,8  juta  ton  per  tahun  dalam  beberapa  tahun mendatang. Sehingga, Indonesia harus menutup kebutuhan  dengan  mengimpor  LPG  dalam  jumlah  cukup besar.  Maka  dari  itu  dibutuhkan  bahan  bakar  gas  lain yang  mampu  mengatasi  permasalahan  yang  ditimbulkan tersebut. Dimethyl Ether (DME) merupakan senyawa ether yang  paling  sederhana  dengan  rumus  kimia  CH 3 OCH 3 . Produksi DME dapat dihasilkan melalui sintesis gas alam. DME  berbentuk  gas  yang  tidak  berwarna  pada  suhu ambien,  zat  kimia  yang  stabil,  dengan  titik  didih  -25,1 o C. Tekanan  uap  DME  sekitar  0,6  Mpa pada 25 o C dan dapat dicairkan  seperti  halnya  LPG.  Viskositas  DME  0,12-0,15 kg/ms,  setara  dengan  viskositas  propana  dan  butane (konstituen  utama  LPG),  sehingga  infrastruktur  untuk LPG  dapat  juga  digunakan  untuk  DME.  Berdasarkan data  Departemen  ESDM  pada  Januari  2012,  total cadangan  gas  alam  Indonesia  tercatat  mencapai  150,70 Trillion  Square  Cubic  Feet  (TSCF).  Berdasarkan  jumlah tersebut,  sebanyak  103,35  TSCF  merupakan  gas  alam terbukti,  sementara  47,35  TSCF  sisanya  masih  belum terbukti.  Berdasarkan  hal  tersebut,  diketahui  bahwa senyawa  DME  merupakan  senyawa  yang  sesuai  untuk bahan  substitusi  LPG.  Dan  ditinjau dari analisa ekonomi, didapatkan besar Investasi   : $ 636,447,074.69 ; Internal Rate of Return  :  20.51%;  POT:  4.13  tahun;  BEP  :  37.36 %;  dan  NPV  10  year  :  $  518,848,692.  Dari  ketiga parameter sensitifitas yaitu fluktuasi biaya investasi, harga bahan  baku,  dan  harga  jual  dari  produk,  terlihat  bahwa ketiganya  tidak  memberikan  pengaruh  yang  cukup signifikan  terhadap  kenaikan  atau  penurunan  nilai  IRR pabrik.  Sehingga  pabrik  DME  dari Gas  Alam ini  layak untuk didirikan.
Kata Kunci — Dimethyl Ether , gas alam, LPG

## I. PENDAHULUAN
ERDASARKAN  data  PT  Pertamina  (Persero),  total konsumsi LPG 2008 mencapai 1,85 juta ton dan 600.000 ton  di  antaranya  untuk  program  konversi.  Pada  2009 kebutuhan  LPG  akan  meningkat  menjadi  3,67  juta  ton  dan  2
juta  ton  di  antaranya  untuk  program  konversi  sampai  akhir tahun.  Namun,  sumber  pasokan  LPG  dari  dalam  negeri diperkirakan  tidak  akan  beranjak  dari  angka  1,8  juta  ton  per tahun  dalam  beberapa  tahun  mendatang.  Sehingga,  Indonesia harus  menutup  kebutuhan  dengan  mengimpor  LPG  dalam jumlah cukup besar. Maka dari itu dibutuhkan bahan bakar gas lain  yang  mampu  mengatasi  permasalahan  yang  ditimbulkan tersebut.
DME  adalah  bahan  bakar multi-source (dapat  diproduksi dari  banyak  sumber),  diantaranya  dari  gas  alam, fuel  oil , batubara,  dan  biomassa.  Di  China,  pabrik  DME  komersial dengan  kapasitas  30  ton  per  hari  (10.000  ton/tahun)  telah dibangun  oleh  Lituanhua  Group Incorporation dengan Lisensi Teknologi dari Toyo Engineering Japan dan dioperasikan pada bulan  Agustus  2003[1].  Secara  tradisional,  produksi  DME melalui  dua  tahapan  proses  yaitu  sintesis  methanol  (bisa diperoleh  dari  konversi  biomass  atau  reaksi  gas  karbon monoksida  dengan  hidrogen),  kemudian  dua  molekul metanol mengalami proses  penarikan  molekul  air  (dehidrasi) menghasilkan satu molekul DME.
Berikut merupakan keuntungan –  keuntungan  dari penggunaan DME dalam blending LPG :
- Kenaikan harga crude oil yang akan berpengaruh terhadap kenaikan  harga  propane  dan  butane,  sehingga  permintaan akan alternatif LPG yang mempunyai kesamaan karakteristik.
- Adanya langkah untuk pendistribusian energy pada daerah terpencil  tanpa  adanya  investasi  awal  yang  besar  pada infrastrukturnya.
- Permintaan  akan  bahan  bakar  yang  bersih,  pembakaran pada blending DME dan LPG akan mengurangi 30 – 80% emisi  CO 2 ,  serta  mengurangi  5  –  15%  emisi  NO  (jika dibandingkan dengan pembakaran LPG)[2].
Gas  alam  seperti  juga minyak bumi merupakan hidrokarbon (C n H 2n+2 )  yang  terdiri  dari  campuran  beberapa  macam  gas hidrokarbon yang mudah terbakar dan non-hidrokarbon seperti nitrogen,  helium,  karbon  dioksida  (CO 2 ),  hydrogen  sulfide (H 2 S),  dan  air  serta  merkuri  dalam  jumlah  kecil.  Komponen utama  dalam  gas  alam  adalah  metana  (CH 4 )  yang  merupakan molekul  hidrokarbon  dengan  rantai  terpendek  dan  teringan. Selain  itu,  gas  alam  juga  mengandung  molekul  –  nolekul hidrokarbon  yang  lebih  berat,  seperti  etana  (C 2 H 6 ),  propane (C 3 H 8 ) dan butane (C 4 H 10 ). Gas alam juga merupakan sumber utama gas helium[3].
Marketing  Aspek Dimethyl  Ether (DME)  di  Dunia  dan Indonesia  adalah  DME  (20%)  yang  dicampur  dengan  LPG dapat  digunakan  dalam  fasilitas  tanpa  modifikasi  sebagai bahan bakar perumahan dan komersial. Pendirian pabrik DME

## Pra Desain Pabrik Dimethyl Ether (DME) dari Gas Alam
Ajeng Puspitasari Yudiputri, Eviana Dewi Setiawati, Gede Wibawa dan Winarsih Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : gwibawa@chem-eng.its.ac.id
dari  Gas  Alam  ini  berlokasi  di  Kabupaten  Bontang.  Hal  yang perlu    diperhatikan  adalah  faktor-faktor  yang  mempengaruhi besarnya biaya produksi dan biaya distribusi dari produk yang akan  di  hasilkan  dengan  beberapa  faktor,  antara  lain  :  letak dari sumber bahan baku ; kekuatan tanah ; transportasi ; sosial ekonomi ; prasarana yang ada  ; letak dari pasar[4].

## II. URAIAN PROSES
Pembuatan  DME  dari  Gas  Alam  dapat  diilustrasikan  sebagai berikut:

## Gambar 1  Proses Pembentukan DME dengan Indirect Process
Proses  berlangsung  dalam  2  tahap.  Tahap  pertama,  metanol diproduksi  dari  syngas  dari  reaksi  (1)  dan  (2)  kemudian  air dihilangkan. Selanjutnya DME diproduksi dengan mendehidrasi  metanol  (3).  Semua  reaksi  (1),  (2)  dan  (3) berlangsung  secara  eksotermis.  Di  bawah  ini  merupakan reaksi-reaksi yang terjadi untuk proses indirect [5]: Methanol synthesis-1 :
CO + 2 H 2  CH 3 OH                ∆H= +90.7 kJ/mol     (1) Methanol synthesis-2 :
CO 2 + 3 H 2  CH 3 OH +H 2 O      ∆H = +49.4 kJ/mol    (2) Methanol dehydration :
2CH 3 OH  CH 3 OCH 3 + H 2 O      ∆H = +23.4 kJ/mol    (3) Overall : CO+CO 2 +5 H 2  CH 3 OCH 3 +2H 2 O ∆H = +163.5 kJ/mol    (4)
Proses  secara indirect berlangsung  dalam  dua  reaktor  yang berbeda.  Toyo  Engineering  Corporation  merupakan  pihak yang  mengembangkan  dan  menggunakan  indirect  process. Sedangkan  metode  sintesis  dimetil  eter  yang  dipakai  di industry  sebagian  besar  menggunakan  proses  dehidrasi metanol dengan direct contact dengan katalis alumina.

## DEHIDRASI METANOL DENGAN DIRECT CONTACT DENGAN KATALIS ALUMINA
Proses  kontak  langsung  ( direct  contact )  antara  metanol dengan  katalis  alumina  (Al 2 O 3 )  mengandung  10,2%  silika disebut  juga  metode  Senderens  karena  ditemukan  oleh Senderens.  Reaksi  dilakukan  pada  temperatur  tinggi  (250°C  - 400°C)  dalam  fase  vapor  atau  gas.  Dengan  demikian  secara teoritik gas metanol dikontakan secara langsung dengan katalis Al 2 O 3 (padat)  dalam  reaktor  pada  temperatur  tinggi.  Secara umum  sintesis  senyawa  eter  dilakukan  dengan  dehidrasi senyawa golongan alkohol[6].
Reaksi :
2 CH 3 OH                   CH 3 OCH 3 + H 2 O                 (5)
Konversi : 80%
Proses  ini  dipilih  karena  memiliki  konversi  yang  tinggi sehingga  dapat  memperoleh  produk  dalam  jumlah  yang  lebih besar
Pada prinsipnya, reaksi sintesa DME berlangsung dalam fasa gas  dengan  perbandingan  H 2 :  CO  =  1:  1  dengan  persamaan reaksi sebagai berikut :
3CO + 3H 2 → CH 3 OCH 3 + CO 2 (6)
Konfigurasi proses pembuatan DME adalah sebagai berikut : 1. Seksi Primary Reforming : tahap penyediaan Gas Sintesa
2. Seksi Secondary Reforming: tahap penyediaan Gas Sintesa 3. Seksi Methanol Synthesis : tahap Sintesa Methanol 4. Seksi Methanol Distillation : tahap Pemurnian Methanol 5. Seksi Sintesa Dimethyl Ether (DME) dan
6. Purification DME : tahap pembentukan dan Pemurnian DME[7].
Seksi Primary dan Secondary  Reforming ,  gas  alam  untuk proses  dimasukkan  ke Primary  Reformer dan  dikontakkan dengan steam dan  kemudian  menuju Secondary  Reformer. Didalam Secondary  Reformer dikontakkan dengan  O 2 . Secondary  Reformer akan  membentuk  gas  sintesis  dengan rasio  H 2 :  CO  =  1:1.  Tujuan  dari  proses reforming adalah untuk  memperoleh  gas  H 2, CO  sebagai  bahan  baku  yang digunakan  dalam  reaksi  sintesa  Methanol,  yang  didapat melalui  suatu  reaksi  katalitik reforming antara  hidrokarbon, steam, dan O 2 . Proses di primary reformer ini berfungsi untuk pemecahan  gas  alam  dan  penguraian  CO  dengan  katalis  yang berbasis nikel dengan temperatur operasi 550-900 o C. Gas yang keluar  dari  Primary  Reformer  berupa  CO,  CO 2 ,  H 2 ,  N 2 ,  CH 4, C 2 H 6 dan residual steam. Reaksi yang terjadi pada reformer ini adalah sebagai berikut :
  2 2 2 / H n m nCO O nH H C m n     (7) 2 2 2 H CO O H CO    (8)
Syn Gas yang keluar dari Primary Reformer (R-110) dengan temperatur  789 o C    selanjutnya  dimasukkan  ke  Secondary Reformer  (R-120). Secondary  Reformer merupakan  proses yang bertujuan untuk mengkonversi sisa methane dari Primary Reformer dan gas alam dengan menggunakan katalis berkadar Nikel tinggi yang beroperasi pada temperatur 950 o C -1050 o C. Di  sini  juga  terjadi  penambahan  oksigen  yang  berasal  dari oxygen storage (F-121),
Reaksi kimia yang terjadi pada Secondary Reformer (R-120) meliputi:
CH 4 +  1/2 O 2 ↔  CO + 2H 2 (9) C 2 H 6 +  O 2 ↔  2CO  +  3H 2 (10) C 3 H 8 +  3/2 O 2 ↔  3CO  +  4H 2 (11) nC 4 H 10 +  2 O 2 ↔  4CO  +  5H 2 (12)
iC 4 H 10 +  2 O 2 ↔  4CO  +  5H 2 (13)
nC 5 H 12 +  5/2 O 2
↔  5CO  +  6H 2 (14)
iC 5 H 12 +  5/2 O 2 ↔  5CO  +  6H 2 (15)
C 6 H 14 +  3 O 2 ↔  6CO  +  7H 2 (16) CO +  H 2 O ↔  CO 2 + 10H 2 (17)
Gas  keluar  dari secondary  reformer (R-120)  ini disebut gas synthetic ( syn gas ) dengan temperatur keluar 1000 o C. Seksi Methanol  Synthesis ,  selanjutnya syn  gas dimasukkan ke  dalam Methanol  Reactor (R-210)  yang  beroperasi  pada tekanan  50-100  barg.  Reaktor  ini  berupa multi  tubular  fixed bed  reaktor menggunakan  katalis  berbasis  tembaga,  di  mana pada umumnya digunakan katalis Cu/ZnO/Al 2 O 3 . Reaksi yang terjadi pada reaktor methanol (R-210) adalah sebagai berikut:
kJ/mol) 90.7 ( H OH CH CO 2H 3 2      (18)
) / 4 . 49 ( H O H OH CH 3H CO 2 3 2 2 mol kJ       (19)
Konversi  yang  dihasilkan  dari  proses  ini  dipengaruhi  oleh tekanan, syngas  space  velocity ,  dan  ratio  H 2 /CO  (komposisi syngas ).  Secara  teoritis,  konversi  akan  meningkat  dengan naiknya tekanan, tetapi capital cost dan syngas compressioncost juga  naik.  Oleh  karena  itu,  pada  proses  ini digunakan  katalis  tekanan  rendah  yang  mempunyai  keaktifan dan  selektivitas  yang  tinggi  pada  tekanan  rendah  sehingga tetap dihasilkan konversi yang tinggi.
Seksi Methanol  Distitillation , Raw  methanol yang  keluar dari dialirkan ke Methanol Distillation Column (D-310) masih mengandung  air  dan  gas  terlarut  yang  tidak  dapat  dipisahkan dengan  titik  didih  di  bawah  titik  didih  methanol  meskipun telah dipisahkan sebelumnya di Separator II (F-215), sehingga perlu  dimurnikan  pada  kolom  distilasi  dengan  kandungan methanol  sebesar  99,8%  berat.  Sedangkan  produk  bawah berupa air dan methanol, dengan methanol 0,1% berat.
Seksi Sintesa  Dimethyl  Ether ,  aliran methanol yang  berasal dari  proses  sebelumnya  dengan  kondisi  yang  sudah  diatur masuk  ke  dalam  reaktor  yang  kondisinya  250 o C,  dan  tekanan 14.5  bar.  Pada  reaktor  terjadi  reaksi  pembentukan  DME (dalam single reactor ) dengan reaksi:
Methanol dehydration :
2CH 3 OH  CH 3 OCH 3 + H 2 O      ∆H = +23.4 kJ/mol    (20) Konversi dari metanol mencapai 80% di dalam reaktor.
Seksi Purifikasi  Dimethyl  Ether ,  di  dalam  unit  separasi  ini dilakukan  dengan  proses  pemisahan  produk  menggunakan kolom  distilasi.  Unit  separasi  tersebut  dibagi  menjadi  2 tahapan  proses  separasi.  Kolom  distilasi  pertama DME Distillation  Column (D-510)  bertujuan  untuk  memisahkan DME dari Methanol dan air serta impurities-impurities lainnya pada  kolom  destilasi  ini  digunakan total  condenser ,  di  mana liquid  dengan  titik  didih  di  bawah  titik  didih  DME akan kembali menuju kolom distilasi dan DME yang terbentuk akan menuju DME  Storage  Tank (F-516).  Kolom  distilasi  yang kedua  bertujuan  untuk  memisahkan  metanol  dan  air  dari komponen yang tidak diperlukan.
Gambar 2  Proses Flow Diagram Dimethyl Ether (DME) dari Gas Alam

## III. MATERIAL BALANCE
Berikut  merupakan  hasil  perhitungan  dari material  balance pabrik Dimethyl  Ether  (DME) dari  Gas  Alam , dimana kapasitas feed sebesar  5230  kgmol  atau  10455,0  kg  gas  alam dan  produk  yang  dihasilkan  sebesar  362.649  ton/tahun DME[8].

## IV. ANALISA EKONOMI
Dari  hasil  perhitungan  pada  neraca  ekonomi  didapatkan Total  Cost  Investment pabrik  ini  sebesar  USD  256,365,552 dengan bunga 12% per tahun  dan NPV 10 tahun sebesar USD 518,848,692.  Selain  itu,  diperoleh  IRR  sebesar  20.51%  dan BEP  sebesar  37.36%  dimana  pengembalian  modalnya  selama 4.13 tahun. Umur dari pabrik ini diperkirakan selama 10 tahun dengan  masa  periode  pembangunannya  selama  1,5  tahun  di mana  operasi  pabrik  ini  330  hari/tahun.  Berikut  ini  adalah Gambar  3  tentang  parameter  sensitifitas  dari  pabrik Dimethyl Ether (DME) dari Gas Alam [9].

## V. KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  analisa  ekonomi  didapatkan  nilai  IRR sebesar  20.51%  yang  lebih  tinggi  dari  suku  bunga  bank  yaitu 12%  per  tahun,  NPV  10  tahun  sebesar  USD  518,848,692 dimana  pengembalian  modalnya  selama  4.13  tahun  maka pabrik Dimethyl  Ether  (DME)  dari  Gas  Alam ini  layak didirikan.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Kamijo,  T.,  (1998), “Lecture  Papers  of  The  8 th Coal  Utilization Technology Congress” , 8th edition, Tokyo [2] Anam,  A.,  (2010). “Campuran  DME-LPG  sebagai  Bahan  Bakar  Gas Komplementer” ,  Sub  Bid  Konversi  dan  Pengendalian  Polusi,  Bid Energi Fosil, B2TE, BPPT, Tangerang Selatan,Tangerang [3] Ohno  Yotaro  and  Omiya  Mamoru.,  (2003). “Coal  Conversion  into Dimethyl Ether as an Innovative Clean Fuel” . 12 th ICCS, Tokyo [4] Gray C. And Webster G., (2001). “A Study of Dimethyl Ether (DME) as an Alternative Fuel for Diesel Engine Application” , Advanced Engine Technology Ltd.
[5] Bondiera,J.,  and  C.  Naccache,  (1991). “Kinetics  of  Methanol Dehydration  in  Dealuminated  H-Mordenite  :  Model  with  Acid  and
BaseActive Centres” . Applied Catalysis, 69, 139-148
[6] Ohno  Yotaro,  Inoue  Norio,  Ogawa  Takashi.  Ono  Masami  Shikada Tsutomu  and  Hayashi  Hiromasa.  (2001). “Slurry  phase  Synthesis  and Utilization of Dimethyl Ether” . NKK Technical Review. Tokyo
[7] Felder, R. M. And R. W. Rousseau, (2000). “Elementary Principles of Chemical Processes (3 rd ed)” . Wiley, New York.
[8] Himmelblau,  David  M,  (1989).  “ Basic  Principles  and  Calculation  in Chemical  Engineering ”,  5th  edition,  Prentice  Hall  International,  Inc,
Singapore,
[9] Peters,  MS.,  Timmerhauss,  KD,  (1991).  “ Plant  Design  and  Economics For  Chemical  Engineerings ”,fifth  edition,  McGraw  Hill  Book  Co,
Singapore.