Ada kebutuhan yang berkembang untuk menemukan cara-cara alternative untuk menghasilkan energi dengan emisi polutan yang lebih rendah dan efisiensi yang lebih tinggi dibandingkan dengan pembakaran internal. Salah satu opsi tersebut adalah penggunaan membran pertukaran proton (PEM) sistem sel bahan bakar. Sel bahan bakar PEM mengkonversi gas hidrogen menjadi tenaga listrik yang berguna. Karena infrastruktur saat ini, teknologi penyimpanan dan masalah keamanan, gas hidrogen tidak dapat disimpan on-board dengan jumlah yang memadai untuk aplikasi mobile. Metanol adalah hidrokarbon termudah untuk reformasi ini. Metanol memiliki beberapa keuntungan dibanding bahan bakar potensial lainnya: tidak seperti bensin atau solar, metanol cair dapat segera dihasilkan dari biomassa, itu mudah beradaptasi dengan infrastruktur saat ini, mudah diangkut dan disimpan, dan akhirnya ia memiliki kerapatan hidrogen tinggi. Cara paling dasar untuk menghasilkan H2 dari metanol adalah dekomposisi metanol.
REAKSI KIMIA
Saat senyawa methanol mengalami dekomposisi, maka akan pecah menjadi hydrogen dan carbon monoksida dimana reaksi bersifat endotermis. Umpan masuk reactor juga ditambahkan uap air sehingga carbon monoksida yang terbentuk akan bereaksi dengan uap air membentuk carbon dioksida dan hydrogen dan reaksi bersifat eksotermis, dan dari kedua reaksi ini secara overall reaksi masih endotermis sehingga masih memerlukan pemanas untuk mempertahankan suhu reaksi tetap tinggi. Air diperlukan selain untuk merubah carbon monoksida menjadi carbon dioksida juga bisa berfungsi untuk membakar coke yang kemungkinan menutup permukaan katalisator.
Persamaan reaksi:
CH3OH ===> 2 H2 + CO
CO + H2O ===>
H2 + CO2
Reaksi dekomposisi methanol dengan menggunakan steam dan panas dijalankan pada kondisi tekanan 20 atm dan suhu 270-370°C. Konversi methanol mencapai 95%. Panas yang dibutuhkan untuk terjadinya reaksi diberikan oleh pemanasan dowterm A yang mengakir di sisi shell.
URAIAN PROSES
Methanol cair dari tangki penyimpan dipompa sehingga tekanannya naik menjadi sekitar 21 atm kemudian diumpankan ke dalam vaporizer untuk merubah fase cair menjadi uap jenuh. Uap methanol ini dengan suhu sekitar 170°C kemudian dicampur dengan steam yang berasal dari utilitas dengan tekanan yang sama kemudian dipanaskan di heater sehingga suhu campuran naik menjadi 270°C. sebagai pemanas adalah gas panas hasil reaksi yang keluar dari Reaktor. Campuran gas ini kemudian diumpankan ke dalam Reaktor untuk direaksikan dengan bantuan katalisator rhodium ataupun katalis yang lainnya sehingga konversi methanol sekitar 95%.
Hasil reaksi kemudian didinginkan di dalam rangkaian alat pendingin dan condenser parsial sampai suhu turun menjadi 40°C sehingga sebagian besar air dan methanol mengembun. Air dan methanol bisa direcycle ke dalam vaporizer. Setelah memisahkan air dan methanol di separator maka campuran gas H2, CO dan CO2 kemudian diumpankan ke dalam Pressure Swing Adsorption (PSA) untuk menyerap gas-gas CO dan CO2 sehingga diperoleh produk akhir gas hydrogen dengan kemurnian sangat tinggi.
DATA UNTUK REAKTOR
Jenis : Fixedbed Multitubular
Data-data :
Kondisi operasi
Suhu : 270 - 370°C
Tekanan : ± 20 atm
Sifat reaksi : endotermis
Kondisi proses : non adiabatis–non isothermal dengan pemanas berupa dowterm A
Katalisator
Jenis : Rhodium
Bentuk : silinder
Ukuran : 5 x 5 mm
Kinetika reaksi
Persamaan reaksi kimia:
CH3OH ===> 2 H2 + CO
CO + H2O ===>
H2 + CO2
Persamaan reaksi dekomposisi methanol adalah reaksi bolak-balik dengan orde 1 untuk reaksi ke kanan dan orde 3 untuk reaksi ke kiri dan dinyatakan dengan persamaan:
Menurut Kafarov dkk [ Ind.Chem.Eng., Vol.15 No.1 ]
Menurut Kafarov dkk [ Ind.Chem.Eng., Vol.15 No.1 ]
KS = 726.106 exp ( -18690 / T )
KM = exp (1049.3/ T – 1.4642 )
KC = exp (70.67/ T – 1.4642 )
KH = exp (10.26/ T – 1.4642 )
KE = ( 0.0018566 t² - 1.468887 t + 291.7713 ).10-5
ai = P.yi.γi
γi= exp [ ( πi.( 0.87445639/ φi² - 0.663913255/ φi + 0.186656208 ) ]
+ 0.062743254. πi.exp [ - 0.093506703 ( φi – 3.5 ) ² ]
πi = P/ Pci φi = T/ Tci. P = atm; t = °C T = Kelvin
Data US Patent untuk pembuatan hydrogen dari methanol adalah United States Patent No 4840783, 20 Juni 1989 dengan label Process for the production of hydrogen by catalytic reforming of methanol with water vapor
Process for producing carbon monoxide and hydrogen from methanol
Download United States Patent 4316880
Tidak ada komentar:
Posting Komentar