BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Pembuatan hidrogen dengan reaksi steam reforming cukup populer dalam industri

bila dibandingkan dengan proses pembentukan hidrogen secara komersial lainnya, seperti

elektrolisa air, oksidasi parsial dari batubara (Koppers-Totzek coal gasification) atau

minyak berat (heavy oil), proses steam-iron dengan cara dekomposisi steam via reaksi

dengan FeO, dan pemisahan air secara kimia kompleks. Dari semua proses di atas, steam

reforming banyak digunakan oleh kalangan industri karena mudah, sederhana, dan

fleksibel dalam operasi.

Hidrogen yang diproduksi oleh steam reformer ini digunakan untuk menunjang

proses-proses dalam kilang, seperti Naphta Hydrotreater Unit (NHT), Hydrocracker

Unibon (HCU). Pada NHT, hidrogen digunakan untuk mendekomposisikan sulfur organik,

senyawa nitrogen dan oksigen yang tergantung pada hidrokarbon sedangkan pada HCU,

hidrogen digunakan untuk memecah ikatan hidrokarbon.

PT. PERTAMINA (Persero) RU V Balikpapan memiliki dua unit hydrogen plant,

yaitu Plant 8A dan 8B. Masing-masing unit ini mempunyai kapasitas desain sebanyak 8

ton/jam dengan kemurnian 97 %. Unit-unit yang terdapat dalam hydrogen plant adalah

desulphurizer, steam reformer, High Temperature Shift Converter (HTSC), Low

Temperature Shift Converter (LTSC), CO2 absorber, dan methanator.

Gas alam terlebih dahulu masuk ke desulphurizer, untuk menghilangkan

kandungan sulfurnya. Setelah itu umpan yang berupa campuran gas alam dan steam masuk

ke steam reformer, F-8-01 A/B, pada temperatur 538 oC dan keluar pada temperatur 849 oC. Produk dari unit ini adalah gas hidrogen, CO, CO2, CH4 (metana), dan steam. Lalu

produk tersebut masuk ke HTSC yang mempunyai temperatur inlet sebesar 357 oC dan

temperatur outlet sebesar 419 oC. Kemudian produk masuk LTSC yang mempunyai

temperatur inlet sebesar 216 oC dan temperatur outlet sebesar 237 oC. Kedua unit tersebut

digunakan untuk mengurangi kadar CO hingga 0,3 %-vol. Pengurangan kadar CO

dilakukan dengan dengan bantuan katalis chromiumoxide pada HTSC dan copperoxide

atau alumina pada LTSC.

CO2 absorber yang beroperasi pada temperatur 118 oC dan tekanan 15,75 kg/cm2

berguna untuk menyerap CO2 dengan menggunakan pelarut benfield. Selanjutnya sisa

senyawa CO2 dan CO dikonversi menjadi metana dalam unit methanator yang beroperasi

2

pada temperatur dan tekanan inlet sebesar 332 oC dan 15,05 kg/cm2 serta temperatur dan

tekanan outlet sebesar 371 oC dan 14,91 kg/cm2. CO2 dan CO harus dikonversi terlebih

dahulu menjadi metana karena hidrogen yang menuju reaktor hydrocracker unit tidak

boleh mengandung CO dan CO2, tetapi boleh mengandung metana dalam jumlah tertentu.

Hal ini dikarenakan CO dan CO2 merupakan racun bagi katalis di reaktor hydrocracker

unit. Selain itu, dengan keberadaan CO yang tinggi dapat mengakibatkan terjadinya reaksi

shift conversion yaang bersifat eksotermis. Hal ini dapat mengakibatkan suhu di dalam

reaktor tidak terkontrol.

Reaksi utama pembuatan hidrogen terjadi di dalam steam reformer. Steam reformer

mempunyai 168 tube yang berfungsi sebagai tempat terjadinya reaksi kimia antara gas

alam dengan steam dan 60 tube burner yang berfungsi sebagai tempat terjadinya reaksi

pembakaran fuel gas. Reaksi tersebut berlangsung dengan bantuan katalis nikel-alumina.

Gas alam yang digunakan berasal dari CHEVRON (Lawe-Lawe) Kalimantan. Agar

reaksi dapat berlangsung, steam reformer memerlukan panas yang sangat tinggi. Panas

tersebut dihasilkan oleh burner yang melakukan pembakaran fuel gas secara terkendali.

Karena penggunaan api tersebut maka steam reformer dikategorikan sebagai fired heater.

Gas alam merupakan campuran hidrokarbon fraksi ringan yang bersifat organik.

Ketika mengalir melalui suatu alat penukar panas, senyawa organik dapat membentuk

deposit pada dinding alat penukar panas (scaling and fouling furnace). Kerak akan

berperan sebagai thermal insulator yamg mengakibatkan berkurangnya efektifitas

perpindahan panas antara aliran panas dan dingin yang mengakibatkan berkurangnya

efisiensi perpindahan panas pada alat penukar panas tersebut.

Furnace akan dapat beroperasi dengan efisiensi yang tinggi apabila :

Terjadi reaksi pembakaran yang sempurna

Panas pembakaran fuel yang dapat diterima secara merata oleh fluida

Udara berlebih yang optimum

Aliran fluida di dalam tube turbulen

Permukaan luar/dalam dari pipa-pipa tube dalam keadaan bersih

Udara pembakaran dengan temperatur yang tinggi (dengan memakai Air Pre

Heater)

Mengingat pentingnya peran hidrogen dalam kilang ini, maka steam reformer

sebagai reaktor utama hydrogen plant harus terus dikontrol dan dijaga kondisinya agar

mampu memproduksi hidrogen dalam jumlah dan kualitas yang sesuai dengan spesifikasi.

Secara keseluruhan kinerja steam reformer tidak dapat dipisahkan dari pembakaran yang

3

terjadi di dalamnya. Pembakaran akan menghasilkan panas yang diperlukan untuk jalannya

reaksi. Dikarenakan panas yang dibutuhkan agar reaksi dapat berlangsung sangatlah besar

maka salah satu indikator kinerja steam reformer dapat ditinjau dari segi pembakarannya.

Kinerja steam reformer dapat terlihat dari panas yang terserap atau terbuang.

Semakin banyak panas yang terserap maka kinerja steam reformer dari segi pemanfaatan

panas semakin baik. Sebaliknya, semakin banyak panas yang terbuang maka kinerja steam

reformer semakin kecil. Kinerja steam reformer yang dilihat dari segi pembakaran disebut

efisiensi panas steam reformer. Oleh karena itu, evaluasi mengenai efisiensi steam

reformer perlu dilakukan untuk mengoptimalkan kinerja steam reformer.

I.2. Tujuan

Adapun tugas khusus ini bertujuan untuk :

1. Mempelajari prinsip kerja steam reformer

2. Mengevaluasi kinerja pembakaran dalam steam reformer (F-8-01-A) di Hydrogen

Plant

I.3. Ruang Lingkup

Ruang lingkup dari kajian yang dilakukan adalah steam reformer (F-8-01A) di

Hydrogen Plant, Kilang Balikpapan II, P.T. PERTAMINA (PERSERO) RU –V. Data

pengamatan diambil dari tanggal 5 Juli 2013 sampai 5 Agustus 2013.