LAPORAN TUGAS I

MATA KULIAH :

PERANCANGAN PRODUK DAN PROSES KIMIA

Disusun Oleh :

Egananta Santoso 21030112130046

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG

2015

SOAL

Steam Reforming of Methane (SRM) akan dilakukan dalam tiga reaktor berdasarkan tahapan-

tahapan reaksi di bawah ini untuk menghasilkan utamanya gas hydrogen dan / atau gas sintesa

(H2 dan CO). Gas CO2 yang dihasilkan dari reaksi dikonversikan kembali menjadi gas

methane untuk meminimasi CO dan CO2. Gas methane tersisa dan dihasilkan dari recovery

harus di-recycle kembali ke bagian umpan. Perbandingan molar Steam terhadap Methane di

gas alam adalah 2.5. Produk atas dari Shift Reactor dipisahkan di Component Splitter dengan

Fraction to Overhead sama dengan 1.0 untuk methane, CO, hydrogen dan H2O, sedangkan

Fraction to Overhead untuk CO2 harusnya nol.

Reaksi-reaksi Kimia yang terjadi:

Reform 1 (equilibrium, 760 oC): CH4 +H2O > CO + 3H2

Reform 2 (equilibrium, 760 oC): CO + H2O > CO2 + H2

Shift 1 (equilibrium, adiabatis) : CO + H2O > CO2 + H2

Meth 1 (conversion 100%, adiabatis): CO + 3H2 > H2O + CH4

Equilibrium Constant:

Keq vs T Table for Reform 1:

Temperature, C (F) Keq

595C (1100F) 0.5

650C (1200F) 3

705C (1300F) 14

760C (1400F) 63

815C (1500F) 243

870C (1600F) 817

Keq vs T Table for Reform 2:

Temperature, C (F) Keq

675C (1250F) 1.6

705C (1300F) 1.5

730C (1350F) 1.3

760C (1400F) 1.2

790C (1450F) 1.1

815C (1500F) 1.0

PEMBAHASAN

Untuk mensimulasikan soal tersebut dengan program Hysys langkah pertama yang

harus dilakukan adalah menentukan komponen, fluid package, dan reaksinya, yang dapat

dilihat pada gambar berikut :

Gambar 1. Menentukan komponen

Gambar 2. Menentukan fluid package (Peng-Robinson)

Gambar 3. Menentukan reaksi

Hasil simulasi dengan menggunakan Hysys didapatkan hasil flow sheet simulasi sebagai berikut :

Gambar 4. Hasil simulasi dengan Hysys

PENJELASAN TAHAPAN PROSES :

1. Umpan masuk berupa Metane make up dan hasil recycle dari proses dilewatkan mixer

MIX-101 terlebih dahulu untuk mendapatkan umpan yang homogen dan sesuai kondisi

yang ditentukan.

2. Selain umpan berupa gas metana, juga diumpankan sejumlah steam, jumlah kebutuhkan

steam ditentukan berdasarkan pengaturan pada alat setting SET-1, kemudian kedua

umpan tersebut di masukkan kedalam mixer MIX-100 untuk mendapat mixed feed.

3. Mixed feed yang bersuhu 154.2oC sebelum dimasukkan ke Reaktor Reform dipanaskan

terlebih dahulu di heater untuk menaikkan suhu mendekati suhu reaktor yaitu 760oC. Di

dalam reaktor reform terjadi reaksi dan produk reform keluar dari atas reaktor menjadi

reform produk. Profil aliran dapat dilihat pada gambar berikut.

4. Reform product kemudian dimasukkan ke Reaktor Shift, tapi sebelumnya dilewatkan ke

cooler untuk menurunkan suhu dari 760oC menjadi 427

oC. Dalam reaktor shift, reaksi

bersifat equilibrium dan dalam kondisi adiabatic. Produk dari reaktor ini keluar dari atas

reaktor yaitu Shift Produk. Profil aliran dapat dilihat pada gambar berikut.

5. Shift product kemudian dimasukkan ke component splitter berupa amine plant untuk

memisahkan gas CO2. Sebelumnya shift product dilewatkan cooler untuk menurunkan

suhunya dari suhu 427oC menjadi 38.04

oC. Dari amine plant CO2 akan terpisah menjadi

produk bawah dan sisanya CH4, CO, H2O, dan H2 keluar menjadi produk atas berupa

Sweet gas. Profil aliran dapat dilihat di gambar berikut.

6. Sweet gas yang keluar dengan suhu 138oC dilewatkan di heater untuk memanaskan

suhunya mendekati suhu methanator yaitu 188oC. Di dalam methanator terjadi reaksi

untuk mengkonversi 100% CO menjadi CH4. Reaksi berlangsung secara adiabatic.

Produk keluar menjadi produk atas methanator yang mengandung komponen CH4, H2,

dan H2O dengan suhu 418.4oC. Kemudian suhu produk diturunkan dengan cooler

menjadi 280oC untuk mempermudah proses separasi. Profil aliran dapat dilihat pada

gambar berikut.

7. Produk yang sudah didinginkan dipisahkan dalam component splitter untuk

memisahkan produk utama H2 (produk atas) dan CH4 + H2O (produk bawah). Produk

bawah yang keluar dengan suhu yang sangat tinggi yaitu 730.4oC perlu didinginkan

menggunakan 2 cooler, sehingga suhu menjadi 30.37oC agar beban kolom separasi

berikutnya tidak terlalu besar. Profil aliran dapat dilihat pada gambar berikut.

8. Produk CH4 + H2O yang telah didinginkan dipisahkan antara komponen CH4 dan H2O

dalam kolom separator dengan suhu -100oC pada tekanan 22,47 kPa agar mendapatkan

CH4 dan H2O yang murni. Dari kolom separasi CH4 keluar menjadi produk atas dengan

suhu -100oC pada tekanan 22,47 kPa. Agar dapat diumpankan kembali, kondisinya

harus mendekati dengan kondisi umpan yaitu suhu 20oC dan tekanan 517kPa. Oleh

karena itu gas metana keluar dari separator dimasukkan ke dalam ekspander terlebih

dahulu. Keluar ekspander gas metana bersuhu 190oC dan tekanan 563,7 kPa. Untuk

menyesuaikan dengan kondisi umpan, maka gas yang telah dikompresi dilewatkan

cooler sehingga suhu dapat mencapai 20.3oC dan tekanan 517 kPa. Sehingga gas metena

sisa dari proses dapat diumpankan kembali.

PENUTUP

Sekian Laporan Tugas 1 Mata Kuliah P3K ini saya buat dengan usaha dan pemikiran

saya sendiri. Jika ada beberapa kesalahan dalam pembuatan simulasi proses tugas ini saya

mohon maaf dan harap maklum. Tidak lupa saya memohon kritik dan saran, agar saya dapat

memperbaiki kesalahan dan dapat menggunakan program Hysys dengan ahli.