Steam Reforming

Steam Reforming Dalam proses ini, gas alam seperti metana, propana atau etana direaksikan dengan steam (uap air) pada suhu tinggi ggi (700 ~ 1000

o

C) deng dengan an bant bantuan uan kata katali lis, s, untuk untuk meng menghas hasil ilkan kan

hidrogen, karbon dioksida dioksida (CO) (CO) dan karbon monoksida monoksida (CO)! (CO)! Sebuah Sebuah reaksi reaksi sampin samping g "uga ter"ad ter"adii antara antara karbon karbon mon monoks oksida ida dengan dengan steam, steam, #ang menghas menghasilk ilkan an hidrog hidrogen en dan karbon karbon dioksida!

$ersamaan

C&'



CO



reaksi

&O &O

#ang

ter"adi

pada

*

CO

*

CO

proses

ini

 

adalah%

+& &

as hidrog hidrogen en #ang #ang dihasi dihasilka lkan n kemudia kemudian n dimurn dimurnika ikan, n, dengan dengan memisa memisahkan hkan karbon karbon dioksi dioksida da dengan

-ara

pen#erapan!

Saat ini, steam reforming ban#ak digunakan untuk memproduksi gas hidrogen se-ara komersil di  berbagai sektor industri, diantaran#a industri pupuk  industri pupuk  dan  dan hidrogen peroksida (&O)! .kan tetapi metode produksi seperti ini sangat tergantung dari ketersediaan gas alam #ang terbatas, serta menghasilkan gas CO, sebagai gas efek rumah ka-a! ka-a!

steam reformer

/./ 1 Steam reforming 1!

$engertian

/ahan bakar fosil reformasi adalah metode untuk memproduksi hidrogen hidrogen atau  atau produk lain #ang  berguna dari bahan dari bahan bakar fosil fosil seperti  seperti gas alam ! alam ! &al ini di-apai dalam perangkat pengolahan dise disebu butt pemb pembah ahar aru u #ang #ang bere bereak aksi si uap uap pada pada suhu suhu ting tinggi gi deng dengan an baha bahan n baka bakarr fosi fosil! l! ap pembaharu ap pembaharu metana metana b  ban#ak an#ak digunakan dalam industri untuk membuat hidrogen hidrogen !  ! .da "uga "uga minat minat dala dalam m pengem pengemba banga ngan n unit unit #ang #ang lebi lebih h ke-i ke-ill berd berdas asar arkan kan tekn teknol olog ogii seru serupa pa untu untuk  k  menghasilkan hidrogen seba sebagai gai baha bahan n baku baku untu untuk k se sell ba baha han n ba baka kar  r !! unit unit uap uap skal skalaa ke-i ke-ill

reformasi untuk memasok sel bahan bakar  adalah saat ini sub"ek penelitian dan pengembangan,  biasan#a melibatkan reformasi metanol atau gas alam tetapi bahan bakar lain "uga sedang dipertimbangkan seperti propana , bensin , .utogas , solar  , dan etanol! !

ndustri reformasi

Steam reforming gas alam atau s#ngas kadangkadang disebut sebagai metana steam reforming (S2R) adalah metode #ang paling umum untuk memproduksi hidrogen massal komersial serta hidrogen digunakan dalam sintesis industri amonia ! tu "uga merupakan metode #ang paling murah!

$ada

suhu

tinggi

(7001100

3

C)

dan

dengan

adan#a

sebuah logam berbasis katalis ( nikel ), bereaksi dengan uap metana untuk menghasilkan karbon monoksida dan hidrogen! 4edua reaksi re5ersibel di alam! &idrogen tambahan dapat ditemukan oleh lebih rendahsuhu reaksi gasshift dengan karbon monoksida #ang dihasilkan! Reaksi ini diringkas oleh%

Reaksi pertama adalah sangat endotermik (mengkonsumsi panas), reaksi kedua adalah sedikit eksoterm (menghasilkan panas)! $ara .merika Serikat memproduksi sembilan "uta ton hidrogen per tahun, sebagian besar dengan steam reforming gas alam! $roduksi amonia di seluruh dunia, menggunakan hidrogen #ang berasal dari steam reforming, adalah 106 "uta metrik  ton pada tahun 00'! $roses S2R sangat berbeda dari dan tidak men"adi bingung dengan katalitik reforming dari nafta , sebuah kilang min#ak proses #ang "uga menghasilkan se"umlah besar hidrogen bersama dengan tinggi oktan bensin ! fisiensi dari proses ini adalah sekitar 89: sampai 79:!

/./  $embahasan

1.

Reformasi untuk sel bahan bakar

; Keuntungan dari reformasi untuk memasok sel bahan bakar Steam reforming gas hidrokarbon dipandang sebagai -ara potensial untuk men#ediakan bahan  bakar untuk sel bahan bakar ! de dasar untuk kendaraan onboard reformasi adalah bah $olska telah mengiklankan hidrogen terbarukan (Rh) reformis plasma, menghasilkan Rh di  ba
tantangan Giro pada reformis memasok sel bahan bakar

 =amun, ada beberapa tantangan #ang terkait dengan teknologi ini%

•

Reaksi reforming ter"adi pada suhu tinggi, sehingga lambat untuk memulai dan membutuhkan bahan mahal suhu tinggi!

•

Sulfur  sen#a
•

Rendah

suhu sel

bahan

bakar

polimer membran

dapat

dira-uni

oleh karbon

monoksida (CO) #ang dihasilkan oleh reaktor, sehingga perlu untuk memasukkan kompleks COpenghapusan sistem! sel bahan bakar oksida padat(SO@C) dan sel bahan  bakar karbonat -air  (2C@C) tidak memiliki masalah ini, tetapi beroperasi pada suhu #ang lebih tinggi, memperlambat
$ara efisiensi termodinamik   dari proses ini adalah antara 70: dan A9: ( B& dasar  ) tergantung pada kemurnian produk hidrogen!

•

4atalis dalam sel bahan bakar suhu rendah didasarkan pada platinum , dan sangat mahal! Sebuah sel bahan bakar #ang khas otomotif tumpukan prototipe (100 k) berisi 0+0g dari logam platina dalam bentuk nanopartikel didukung pada karbon hitam !

3.

Diagram

Diagram alir steam reformer% 1 $akan $ra$engobatan E Steam Reforming  enerasi + 4on5ersi Suhu Finggi ' &eat >-hanger nit 9 Satuan $emurnian G opsional, tergantung pada desain pembaharu penukar panas baik untuk pembaharu tekanan rendah atau kompresi untuk 1  bar untuk tinggi tekanan pembaharu .lur Reformis ap Dari bagan diatas kita bisa melihat alur proses steam reforming #aitu% 1! $roses pen#iapan gas alamHmethana #ang dimurnikan atau desulfurisasi #aitu penghilangan kandungan sulfurHbelerang pada gas!

! $roses reaksi pada reaktor #ang melibatkan steam dan methana sebagai reaktan! +! $roses reaksi sekunder #ang melibatkan karbon monoksida dan steam untuk menghasilkan hidrogen atau water gas shift reaction pada suhu tinggi atau High Temperature Shift   Reformer  (&FS)

'! $roses pendinginanH-ooling produk dari reaktor suhu tinggi! 9! $roses reaksi sekunder pada suhu rendah atau Low Temperature Shift Reformer (BFS)! Dari bagan tersebut "uga terlihat bah
Femperature Shift Rea-tor) guna mengubah karbon monoksida dengan
'!

Fube /urst

Jika ter"adi steam reformer tube burst maka kemungkinankemungkinanpen#ebab ter"adin#a tube  burst ada ' faktor utama sebagai berikut % 1! Fube o5erheatingO5erheating pada tube dapat ter"adi apabila ter"adi kondisikondisi sebagaiberikut% ; @lame mpigementHJilatan .pi ke $ermukaan Fube@lame impigement #ang bersifat terus menerus pada tube akan mengakibatkan ter"adin#a panas #ang berlebihan pada daerah tubetersebut! &al ini berdampak terhadap melemahn#a struktur metal(-reep), #ang selan"utn#a dapat mengakibatkan ter"adin#a tube burst! ; Fube $lugging.pabila ter"adi tube plugging, maka dapat ter"adi hambatan aliran fluidadi dalam tube #ang dapat berakibat pen#erapan panas oleh fluidaberkurang, sehingga ter"adi o5erheating pada tube tersebut! .dan#atube plugging dapat ditandai dengan ter"adin#a kenaikan  pressure dropsteam reformer, dan se-ara 5isual dapat terlihat permukaan luar tube#ang memerah atau belang merahhitam, #ang menandakan tidak adaaliran (panas #ang disuppl# oleh burner  han#a diserap oleh tube dantidak diserap oleh reaksi)! Fube plugging dapat ter"adi karena  pressuredrop tube pada saat loading terlalu tinggi atau karena SteamHCarbonratio #ang rendah

#ang men#ebabkan terbentukn#a -oke padapermukaan katalis atau feed gas mengandung olefin atau h#dro-arbonberat!$ressure drop tube pada saat loading di &$ sangat penting karenadiameter tube #ang ke-il sehingga "ika ada sesuatu #ang masuk kedalam tube saat loading  bisa sangat berpengaruh terhadap pressuredrop! Oleh karena itu prosedur loading katalis steam reformer dibuatsangat ketat, #aitu pressure drop di-ek sebelum loading (pressure droptube kosong) dan setelah selesai loading (setelah tube terisi katalis),sehingga dapat di#akinkan bah
untuk

steamH-arbon

ratio,

SteamHCarbon

ratio

#ang

rendahdapat

mengakibatkan terbentukn#a -okeH-arbon pada permukaan-atal#st #ang se-ara akumulatif akan mengakibatkan

terhambatn#aaliran

fluidaHtube

plugging

(#ang

"uga

ditandai

dengan

kenaikanpressure drop tube) #ang selan"utn#a akan mengakibatkan o5er heatingHhot spot pada tube! ; &ambatan .liran @lue as.pabila ter"adi hambatan pada aliran flue gas, maka aliran panas #angdiba
Con5e-tion se-tion kotor!

 b!

Opening tunnel #ang tidak sesuai dengan dimensi design!Opening tunnel berfungsi untuk 

mengarahkan dan mendistribusikanaliran flue gas dari radiant se-tion ke -on5e-tion se-tion! .pabila "umlah maupun dimensi dari opening tunnel tidak sesuai dengan "umlah aliran flue gas, maka akan ter"adi hambatan aliran panas fluegas #ang berakibat pada o5erheating pada tube maupun pada -abin! -!

Catal#st atau -atal#st support material (alumina ball) pe-ah!Catal#st dan -atal#st support

material #ang pe-ah dapatmengakibatkan terhambatn#a aliran fluida di dalam tubeHtubeplugging!

; Catal#st.-ti5it#.pabila

-atal#st

a-ti5it#

menurun,

maka

reaksi

reforming

akan

turunsehingga panasan #ang diberikan tidak digunakan seluruhn#a sehinggapanas #ang diterima

tube akan men"adi lebih besar dan akibatn#atemperatur tube akan naik! Semakin tinggi -atal#st a-ti5it# maka akansemakin tinggi "uga da#a absorb terhadap panas reaksi pada reaksisteam reforming (reaksi endotermis), sehingga akan menghasilkantemperature tube skin #ang lebih rendah! ntuk menentukanperforman-e -atal#st reformer dapat dilihat dari temperatur  approa-h(e5aluasi kataliskatalis di &#drogen

plant biasan#a

menggunakanpendekatan

temperatur approa-h) dan methane slip!

&idrogen Solusi nergi $ilihan 2asa Depan /agi $ertamina untuk ndonesia nergi men"adi komponen penting bagi kelangsungan hidup manusia karena hampir semua akti5itas kehidupan manusia sangat tergantung pada ketersediaan energi #ang -ukup! Di tengah menipisn#a sumber energi berbahan fosil, tentu sumber energi lain sangat mendesak diperlukan! Sa#a pikir, &idrogen dapat men"adi solusi dari beragam pilihan #ang ada ! Dan $ertamina harus segera men-anangkan ataupun mengarapn#a dari sekarang! Diketahui &idrogen (&) merupakan gas diatomik #ang sangat mudah terbakar dan merupakan unsur kimia #ang teringan di dunia! $ada suhu dan tekanan standar, hidrogen tidak ber
&idrogen, energi alternatif pengganti //2 di masa depan, <<
melibatkan gas methan dan uap air pada suhu tinggi! $roses kon5ensional steam reforming  ter"adi pada suhu A00600 Cel-ius #ang dihasilkan dari bahan bakar fosil! /ahan bakar 

fosil bisa diganti dari $BF= untuk meminimalkan energiloss dengan -ara dipasang berpasangan (couple) #ang memerlukan modifikasi metode! $anas dari pembakaran methan memisahkan molekul uap air men"adi hidrogen seperti reaksi pada tabel di ba
.da  reaksi kimia #ang ter"adi, pertama adalah reaksi reforming se-ara endothermi- dengan katalis pada suhu tinggi! 4edua adalah reaksi shift se-ara e>othermi-!

4euntungan metode Steam Reforming adalah metode paling efisien sampai saat ini, teknologi #ang sudah terbukti, dan bia#a produksi paling rendah! 4erugian metode ini tanpa menggunakan $BF= adalah ketergantungan pada bahan bakar fosil dan menghasilkan CO! $enggunaan $BF= memungkinkan dengan modifikasi metode seperti gambar di ba
2etode steam reforming menggunakan $BF=, menggunakan &igh Femperature engineering Fested Rea-tor (&FFR)! as hidrogen "uga dapat dihasilkan dari air melalui proses elektrolisis #akni metode paling umum untuk produksi hidrogen dengan -ara memisahkan molekul air menggunakan listrik, seperti #ang terlihat pada gambar di ba
Skema proses elektrolisis menggunakan panas &igh Femperature Rea-tor (&FR)! Reaksi fundamental dari metode ini adalah sebagai berikut%

4euntungan metode elektrolisis adalah metode sederhana han#a membutuhkan air dan listrik, ramah lingkungan, tidak tergantung dari bahan fosil dan teknologi #ang sudah terbukti! 4esederhanaan dari elektrolisis bisa menempatkan pabrik di lokasi pedalaman, karena listrik dapat diproduksi menggunakan generator listrik tapi bia#a produksi akan mahal! 4erugian metode ini adalah kebutuhan listrik sangat besar dan tanpa $embangkit Bistrik Fenaga  =uklir ($BF=) akan sangat tidak efisien dan timbul polusi)! fisiensi 9'9: dan efisiensi dapat meningkat sampai 60: kalau dipasangkan dengan $BF=! =amun, seperti #ang telah dikatakan,  proses ini se-ara komersial lebih mahal daripada produksi hidrogen dari gas alam! Kang harus diketahui, hidrogen bukanlah sumber energi (energy source) melainkan pemba
nergi hidrogen merupakan sumber energi bersih! Suplai energi #ang dihasilkan h an#a mengeluarkan uap air sebagai emisi selama berlangsungn#a proses! &idrogen terbilang sen#a
men"adi air, se-ara bersamaan menghasilkan energi listrik dan panas dalam prosesn#a! fuel -ell merupakan suatu bentuk teknologi sederhana seperti baterai #ang dapat diisi bahan bakar untuk mendapatkan energin#a kembali, dalam hal ini #ang men"adi bahan bakar adalah oksigen dan hidrogen!

Feknologi @uel -ell Pengembangan Gas Hidrogen di Indonesia

as hidrogen sudah ban#ak digunakan untuk bahan baku industri kimia! Selain itu, tern#ata gas hidrogen "uga dapat digunakan sebagai bahan bakar transportasi dan fuel cell ! Dan saat ini, telah dikembangkan "uga produksi hidrogen dari gasiLkasi batubara #akni suatu proses untuk mengubah batubara men"adi fuel gas #ang ka#a akan CO dan & #ang bernilai bakar! $roses asifikasi bertu"uan untuk menghasilkan produk gas #ang sesuai dengan penggunaann#a baik sebagai sumber energi atau sebagai bahan baku industri kimia!

as hidrogen digunakan sebagai bahan bakar transportasi, <<#M $engembangan energi hidrogen menggunakan teknologi gasiLkasi batubara, mengingat -adangan  batubara ndonesia sangatlah berlimpah dan sebagian besar merupakan batubara kualitas rendah! Sehingga untuk memanfaatkan dan "uga mengoptimalkan pemanfaatan batubara tersebut perlu dikembangkan suatu teknologi #ang bersih atau biasa disebut clean coal technology melalui  proses gasiLkasi batubara!

$roduksi hidrogen dari gasiLkasi batubara, <<
otomotif, maupun pemerintahan! Saat ini, kegunaan hydrogen fuel cellssangatlah berma-am ma-am! Di .merika Serikat (.S) misaln#a, h#drogen telah dimanfaatkan untuk bahan b akar transportasi baik untuk bus ataupun prototipe hampir semua perusahaan otomotif di .S dan pasar  global! Selain itu, "uga digunakan untuk pembangkit tenaga di perumahan, perkantoran dan dalam aplikasi kendaraan militer!

<<
Cara pen#impanan gas hidrogen membutuhkan konstruksi tangki bahan bakar #ang berbeda dengan mobil biasa,tehnologihi"au!blogspot!-om! 4onsumen tentu akan membutuhkan bahan bakar #ang ekonomis, ramah lingkungan sekaligus aman! Feknologi dan pengetahuan dalam penggunaan bahan bakar se-ara aman, dapat ditemukan  pada hidrogen! Jadi hidrogen sangat potensial sebagai energi bahan bakar #ang mendukung  pen-iptaan lingkungan #ang bersih dan mengurangi ketergantungan mengimpor sumber energi! Sebelum energi memainkan peranan #ang besar dan men"adi alternatif, ban#ak fasilitas dan sistem #ang harus dipersiapkan, seperti fasilitas untuk memproduksi hidrogen, pen#impanan, dan  pemindahann#a! =amun sa#a #akin ndonesia dan $ertamina pasti bisa!


industri reformasi Steam reforming gas alam  kadangkadang disebut sebagai metana steam reforming (S2R)  adalah metode #ang paling umum untuk memproduksi hidrogen massal komersial! &idrogen digunakan dalam sintesis industri amonia dan bahan kimia lainn#a! $ada suhu tinggi (700  1100 3 C) dan dengan adan#a katalis berbasis logam (nikel), uap bereaksi dengan metana untuk menghasilkan karbon monoksida dan hidrogen!

C&'  &O ⇌ CO  + & hidrogen tambahan dapat dipulihkan oleh reaksi gasshiftsuhu #ang lebih rendah dengan karbon monoksida #ang dihasilkan, dengan adan#a katalis tembaga atau besi! Reaksi diringkas oleh%

CO  &O ⇌ CO  & Reaksi pertama adalah sangat endotermik (mengkonsumsi panas, N&r I 08 kJ H mol), reaksi kedua adalah sedikit eksotermis (menghasilkan panas, N&r I '1 kJ H mol)!

.merika Serikat menghasilkan sembilan "uta ton hidrogen per tahun, sebagian besar dengan steam reforming gas alam! $roduksi amonia di seluruh dunia, menggunakan hidrogen #ang  berasal dari steam reforming, adalah 106 "uta metrik ton pada tahun 00'!

$roses S2R ini -ukup berbeda dari dan tidak harus bingung dengan -atal#ti- reforming nafta,  proses kilang min#ak #ang "uga menghasilkan se"umlah besar hidrogen bersama dengan bensin oktan tinggi!

S2R adalah sekitar 8979: efisien!

Reformasi untuk mesin pembakaran

gas men#ala dan OC 5ented dikenal masalah di industri lepas pantai dan di industri min#ak dan gas di darat, karena keduan#a meman-arkan gas rumah ka-a #ang tidak perlu ke atmosfer! Reformasi untuk mesin pembakaran menggunakan uap teknologi reformasi untuk mengkon5ersi gas limbah men"adi sumber energi!

Reformasi untuk mesin pembakaran didasarkan pada reformasi kukus, di mana nonmetana hidrokarbon (=2&Cs) gas kualitas rendah dikon5ersi ke gas sintesis (&  CO) dan akhirn#a ke metana (C&'), karbon dioksida (CO) dan hidrogen (&)  dengan demikian meningkatkan kualitas bahan bakar gas ("umlah metana)!

/erbeda dengan uap kon5ensional reformasi, proses dioperasikan pada suhu #ang lebih rendah dan dengan pasokan uap #ang lebih rendah, memungkinkan tinggin#a kandungan metana (C&') di bahan bakar gas #ang dihasilkan! Reaksi utama adalah%

ap reformasi%

Cn&m  n &O ⇌ (n  mH) &  n CO 2ethanation%

CO  + & ⇌ C&'  &O  pergeseran airgas%

CO  &O ⇌ &  CO

Reformasi untuk sel bahan bakar  4euntungan dari reformasi untuk memasok sel bahan bakar  Steam reforming hidrokarbon gas dipandang sebagai -ara potensial untuk men#ediakan bahan  bakar untuk sel bahan bakar! de dasar untuk kendaraan onboard reformasi adalah bah
4ekurangan dari reformasi untuk memasok sel bahan bakar  Sistem bahan bakar sel pembaharu masih diteliti tapi dalam
/ia#a produksi hidrogen dengan mereformasi bahan bakar fosil tergantung pada skala di mana hal itu dilakukan, bia#a modal pembaharu dan efisiensi unit, sehingga sementara itu mungkin  bia#a han#a beberapa dolar per kilogram hidrogen pada skala industri, itu bisa lebih mahal di skala #ang lebih ke-il #ang diperlukan untuk sel bahan bakar!

Fantangan saat ini dengan reformis memasok sel bahan bakar   =amun, ada beberapa tantangan #ang berkaitan dengan teknologi ini%

Reaksi reformasi berlangsung pada suhu tinggi, sehingga lambat untuk memulai dan memerlukan bahan suhu tinggi mahal! sen#a