Perpustakaan Digital ITB

Natuna adalah kepulauan di Indonesia yang memiliki cadangan gas alam sangat melimpah, dengan cadangan terukur yang diperkirakan mencapai 222 trillion standard cubic feet (TSCF), menjadikannya salah satu wilayah dengan potensi gas alam terbesar di negara ini. Gas alam merupakan sumber energi berbasis bahan bakar fosil yang melimpah di alam. Dry reforming of methane (DRM) merupakan salah satu teknologi pada pemrosesan gas alam menjadi gas hidrogen. Steam methane reforming (SMR) merupakan proses yang mendasar dalam produksi gas sintesis (syngas) dari hidrokarbon. Reverse water gas shift reaction (RWGSR) adalah proses lanjut dari DRM dan SMR untuk meningkatkan produksi hidrogen (H2). Namun, penerapan DRM secara komersial masih memiliki kendala seperti pengendapan karbon, rasio H2/CO yang rendah (1:1) dan sintering katalis pada suhu tinggi, yang menyebabkan penonaktifan katalis. Salah satu cara untuk mengurangi pembentukan karbon pada DRM adalah dengan menambahkan H2O ke dalam umpan. Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan model reaktor dan melakukan kajian untuk memodelkan proses konversi gas alam Natuna menjadi hidrogen dengan mengombinasikan DRM dan SMR. Reaktor disederhanakan dengan plug flow reactor (PFR) atau model aliran sumbat yang bersifat tunak (steady state) dan kajian kinetika dengan model pseudo-homogenous. Pemodelan dilakukan pada reaktor sepanjang 0,10 m dengan diameter dalam 0,04 m. Rasio laju alir molar untuk komposisi umpan pada reaktor CH4/CO2/H2O = 0,3/0,7/0,1?0,5 mol/detik. Untuk itu dilakukan dengan mempertimbangkan berbagai aspek, termasuk karakteristik gas alam Natuna, kinetika reaksi, neraca massa, serta penggunaan katalis. Simulasi digunakan untuk mengkaji kinerja proses konversi dalam berbagai kondisi operasional dan mempelajari pengaruh parameter proses. Model persamaan neraca massa dalam bentuk persamaan diferensial parsial diselesaikan menggunakan FlexPDE V.7 untuk mengkaji pengaruh penambahan umpan H2O pada dry reforming of methane (DRM), juga potensi pembentukan karbon, rasio H2/CO, dan temperatur optimum. Katalis yang digunakan pada DRM adalah Ni berbasis ?-Al2O3 dengan model kinetika reaksi Langmuir-Hinshelwood-Hougen- Watson (LHHW). Kajian dilakukan dengan membuat plot data dari literatur dan model simulasi Hasil simulasi menunjukkan bahwa laju alir H2O sebesar 0,3 mol/detik pada temperatur 900 °C merupakan kondisi optimum untuk mengurangi pembentukan karbon tanpa dominasi methane cracking. Temperatur tinggi berkisar 700–1000 °C merupakan rentang optimal untuk reaksi DRM terutama pada tekanan tinggi untuk memaksimalkan hasil CO dan H2. Tekanan tinggi 5 bar dan10 bar meningkatkan konversi CH4 dan CO2 serta hasil produk H2 dan CO. Sebaliknya, tekanan rendah 1 bar menghasilkan konversi lebih rendah karena kompetisi antar reaksi dan kinetika yang lambat. Rasio H2/CO juga dipengaruhi oleh tekanan dan laju alir H2O, dengan rasio lebih stabil diperoleh pada laju 0,3 mol/detik dan 0,5 mol/detik. Simulasi ini menunjukkan bahwa penambahan umpan H2O secara optimal dapat meningkatkan efisiensi reaksi DRM dan SMR serta hasil gas sintesis dari gas alam Natuna.