TK- 4090 KERJA PRAKTEK

EVALUASI PROSES DAN KINERJA KATALIS PADA SECONDARY

REFORMER

LAPORAN TUGAS KHUSUS

PT PUPUK SRIWIJAYA PALEMBANG

KELOMPOK TEKNIK PROSES

DEPARTEMEN TEKNIK PRODUKSI

Oleh:

Deriano Vidyatama (13010076)

Pembimbing:

Dr. CB Rasrendra

Alfa Widyawan, ST, M.Eng

M. Rio Rinaldy

SEMESTER I 2013/2014

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

i

LEMBAR PENGESAHAN

LAPORAN KHUSUS

EVALUASI PROSES DAN KINERJA KATALIS PADA SECONDARY

REFORMER

Deriano Vidyatama (13010076)

Catatan/komentar:

Tempat Kerja Praktek : PT Pupuk Sriwijaya Palembang Palembang Sumatera Selatan

Periode kerja Praktek : 27 Mei 2013 26 Juli 2013

Telah diperiksa dan disetujui,

Pembimping Lapangan I Pembimping Lapangan II Supervisor Diklat

Alfa Widyawan, ST, M.Eng

No. Badge: 04.0410

M. Rio Rinaldy

No. Badge: 11.2516

Akhmad Noerdin A., S.Sos

No. Badge: 81.4451

Tanggal:_____________ Tanggal:_____________ Tanggal:_____________

ii

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................................................. i

DAFTAR ISI ................................................................................................................................... ii

DAFTAR GAMBAR ..................................................................................................................... iii

DAFTAR TABEL .......................................................................................................................... iv

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................................................ 1

1.1 Latar Belakang .................................................................................................................. 1

1.2 Permasalahan .................................................................................................................... 1

1.3 Tujuan ............................................................................................................................... 1

BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................................................................................. 3

2.1 Termodinamika reaksi steam reforming ........................................................................... 3

2.2 Secondary Reformer ......................................................................................................... 4

2.3 Katalis reaksi steam reforming ......................................................................................... 5

BAB III METODE PENYESELAIAN ........................................................................................ 8

3.1 Evaluasi kinerja unit Secondary Reformer (103-D) ......................................................... 8

3.2 Evaluasi kinerja dan estimasi lifetime katalis unit Secondary Reformer (103-D) .......... 10

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................................... 12

4.1 Hasil evaluasi kinerja unit Secondary Reformer (103-D) .............................................. 12

4.1.1 Hasil evaluasi neraca massa .................................................................................... 12

4.1.2 Hasil evaluasi konversi metana ................................................................................... 13

4.2 Hasil evaluasi kinerja dan estimasi lifetime katalis unit Secondary Reformer (103-D) . 15

4.2.1 Hasil perhitungan estimasi lifetime katalis unit Secondary Reformer (103-D) ....... 15

4.2.2 Hasil perhitungan evaluasi kinerja katalis ............................................................... 17

4.2.2.1 Pressure drop katalis unit Secondary Reformer (103-D) ..................................... 17

4.2.2.2 Konversi metana keluaran unit Secondary Reformer (103-D) ............................ 17

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................................................... 19

5.1 Kesimpulan ........................................................................................................................ 19

5.2 Saran .................................................................................................................................. 19

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................................... 20

LAMPIRAN A SPESIFIKASI DAN DESAIN ......................................................................... 21

A.1 Skema unit Secondary Reformer (103-D) ...................................................................... 21

A.2 Spesifikasi katalis unit Secondary Reformer (103-D) .................................................... 22

LAMPIRAN B DATA MENTAH ............................................................................................. 23

B.1 Data laju alir dan steam to carbon ratio ......................................................................... 23

B.2 Data komposisi ............................................................................................................... 23

B.3 Data temperatur .............................................................................................................. 24

iii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Konsentrasi gas metana dalam kesetimbangan pada berbagai nilai S/C (Appl, 1999)

......................................................................................................................................................... 3

Gambar 2.2 Konsentrasi metana dalam kesetimbangan pada berbagai nilai tekanan (Appl, 1999)

......................................................................................................................................................... 4

Gambar 3.1 Algoritma evaluasi kinerja unit Secondary Reformer (103-D) .................................. 8

Gambar 3.2 Algoritma estimasi lifetime katalis pada unit Secondary Reformer (103-D) ........... 10

Gambar 3.3 Sketsa unit Secondary Reformer (103-D) dan letak indikasi temperatur ................ 11

Gambar 3.4 Grafik selisih temperatur unggun katalis terhadap waktu ....................................... 11

Gambar 4.1 Grafik fraksi temperatur terhadap waktu periode Mei 2009 Mei 2013 ................ 16

Gambar 4.2 Grafik pressure drop terhadap waktu periode Mei 2009 Mei 2013 ..................... 17

Gambar 4.3 Grafik CH4 leakage terhadap waktu periode Mei 2009 Mei 2013 ........................ 18

Gambar A.1 Desain reaktor unit Secondary Reformer (103-D) .................................................. 21

iv

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data S/G hasil perhitungan neraca massa .................................................................... 12

Tabel 4.2 Hasil perhitungan laju alir per tanggal 24 Juni 2013 .................................................... 13

Tabel 4.3 Hasil perhitungan konversi kesetimbangan dan konversi aktual metana ..................... 14

Tabel A.1 Spesifikasi katalis Secondary Reformer (103-D) ........................................................ 22

Tabel B.1 Data laju alir dan steam to carbon ratio ...................................................................... 23

Tabel B.2 Data komposisi (dry basis) .......................................................................................... 23

Tabel B.3 Data temperatur unggun katalis unit Secondary Reformer (103-D) ............................ 24

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Salah satu tahap penting dalam pembuatan pupuk urea adalah proses sintesis amonia. Untuk

membuat amonia dibutuhkan gas nitrogen dan gas gas hidrogen. Gas nitrogen dan gas hidrogen

didapatkan dari tahap pembuatan gas sintesis. Untuk itu tahap pembuatan gas sintesis merupakan

tahapan yang sangat penting dalam proses pembuatan amonia.

Gas sintesis dapat dihasilkan dengan reaksi steam reforming pada tahap pembuatan gas sintesis.

Reaksi steam reforming dilakukan dalam 2 tahapan, yaitu pada unit Primary Reformer (101-B)

dan secondary reformer (103-D). Pada unit primary reformer, proses yang terjadi adalah kontak

antara gas alam yang telah melalui dimurnikan dengan kukus hingga terjadi reaksi. Kemudian,

pada unit secondary reformer reaksi steam reforming disempurnakan sehingga dihasilkan gas

sintesis berupa gas hidrogen. Selain gas hidrogen, gas nitrogen juga dihasilkan dari proses

pembakaran dengan udara.

Reaksi steam reforming bersifat endotermik dan dapat berlangsung dengan bantuan katalis

berbasis nikel. Katalis tersebut merupakan salah satu komponen paling penting untuk menjalankan

proses dengan baik. Untuk itu dibutuhkan suatu evaluasi untuk mengetahui unjuk kerja reaksi

steam reforming dan aktivitas katalis yang digunakan sehingga dapat diambil langkah strategis

yang akan menjaga kelancaran proses produksi

1.2 Permasalahan

Menurut kelompok Process Engineer (PE) Pabrik PUSRI III PT Pupuk Sriwidjaja Palembang,

unit secondary reformer membutuhkan evaluasi kinerja terutama pada katalis yang telah

digunakan. Katalis yang digunakan unit secondary reformer adalah NiO/Al2O3 dan mulai

digunakan sejak Turn Around (TA) pada bulan April tahun 2009. Saat ini, katalis pada unit

secondary reformer sudah berumur 4 tahun sejak pertama digunakan. Sedangkan menurut

produsen katalis unit secondary reformer, katalis NiO/Al2O3 memiliki lifetime lebih dari 5 tahun.

Untuk itu, dibutuhkan evaluasi kinerja katalis dan estimasi lifetime katalis Ni/Al2O3 yang

digunakan. Selain itu, menurut PE Pabrik PUSRI III, sebelumnya belum pernah dilakukan evaluasi

kinerja terhadap unit secondary reformer. Sehingga dibutuhkan analisis terhadap proses yang

terjadi pada unit secondary reformer. Oleh karena itu, pada tugas khusus ini permasalahan yang

akan diselesaikan adalah evaluasi kinerja katalis, estimasi lifetime katalis Ni/Al2O3 yang

digunakan, dan analisis proses pada unit secondary reformer.

1.3 Tujuan

Tujuan dari tugas khusus ini adalah sebagai berikut:

1. Evaluasi kinerja dan estimasi lifetime katalis Ni/Al2O3 pada unit Secondary Reformer (103-D)

dengan data aktual pada bulan Mei 2009 Mei 2013.

2

2. Evaluasi neraca massa pada unit Primary Reformer (101-B) dan secondary reformer (103-D)

dengan data aktual pada tanggal 24 Juni 2013.

3. Evaluasi konversi metana pada unit Secondary Reformer (103-D) dengan data aktual pada

tanggal 24 Juni 2013.

4. Analisis proses (meliputi proses reaksi pembakaran dan reaksi steam reforming) pada unit

Secondary Reformer (103-D) dengan data aktual.

3

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Reaksi steam reforming adalah reaksi pembentukan gas sintesis dari hidrokarbon dengan

memanfaatkan kukus. Hidrokarbon yang biasanya digunakan adalah gas alam, karena gas alam

memiliki kandungan dominan berupa hidrokarbon ringan seperti gas metana. Jika dibandingkan

dengan hidrokarbon yang lebih berat (hidrokarbon yang memiliki rantai karbon lebih panjang dari

gas metana), gas metana menghasilkan perolehan gas hidrogen yang lebih banyak. Reaksi steam

reforming terdiri reaksi utama yaitu reaksi antara gas metana dengan kukus, dan reaksi pergeseran

gas-air (Water-Gas Shift Reaction/WGSR). Reaksi steam reforming ditunjukkan pada persamaan

berikut:

CH4 + H2O CO + 3H2 H0

298 = + 206 kJ/mol

CO + H2O CO2 + H2 H0

298 = - 41,1 kJ/mol

Dengan kedua reaksi diatas, reaksi steam reforming total akan berlangsung secara endotermik dan

ditunjukkan pada persamaan berikut:

CH4 + 2H2O CO2 + 4H2 H0298 = + 206 kJ/mol

2.1 Termodinamika reaksi steam reforming

Reaksi steam reforming bersifat endotermik, sehingga untuk mendapatkan konversi yang tinggi

reaksi dijalankan pada suhu yang tinggi. Kukus pada reaksi steam reforming berperan untuk

menggeser kesetimbangan reaksi kea rah produk, sehingga dihasilkan gas CO2 dan gas H2. Selain

itu kukus juga berperan untuk menekan pembentukan deposit karbon pada pori-pori katalis pada

temperatur tinggi. Untuk itu, perbandingan antara jumlah kukus dengan gas metana dijaga pada

perbandingan yang melebihi perbandingan stoikiometriknya agar menghasilkan produk yang lebih

besar. Perbandingan kukus terhadap metana biasa disebut dengan istilah steam to carbon ratio

(S/C). Pengaruh S/C terhadap konsentrasi metana dalam kesetimbangan ditunjukkan pada Gambar

2.1 berikut.

Gambar 2.1 Konsentrasi gas metana dalam kesetimbangan pada berbagai nilai S/C (Appl, 1999)

4

Dari Gambar 2.1 dapat dilihat bahwa semakin tinggi nilai S/C konsentrasi metana akan semakin

rendah, atau dengan kata lain konversi metana akan semakin tinggi. Namun, jika nilai S/C semakin

tinggi, pemakaian bahan bakar juga akan semakin meningkat. Oleh karena itu nilai S/C dijaga pada

nilai yang optimal.

Selain pengaruh temperatur terhadap konversi metana, terdapat pula pengaruh tekanan terhadap

konversi metana pada reaksi steam reforming yang ditunjukkan pada Gambar 2.2 berikut.

Gambar 2.2 Konsentrasi metana dalam kesetimbangan pada berbagai nilai tekanan (Appl, 1999)

2.2 Secondary Reformer

Gas proses yang keluar dari primary reformer masih mengandung metana, gas hidrogen, gas CO,

dan gas CO2. Untuk itu, Secondary reformer berfungsi untuk menyempurnakan reaksi steam

reforming yang telah berlangsung di unit primary reformer. Agar reaksi berjalan lebih sempurna,

temperatur ditingkatkan dari 8000C (primary reformer) menjadi sekitar 900 12000C. Reaksi yang

berlangsung di secondary reformer sama seperti yang terjadi pada primary reformer, sehingga

reaksi juga berlangsung pada keadaan endotermik. Karena reaksi endotermik membutuhkan panas,

pada unit secondary reformer juga dilangsungkan reaksi pembakaran dengan gas oksigen dari

udara sekitar untuk memenuhi kebutuhan panas reaksi.

Gas proses yang sudah bercampur dengan kukus dipertemukan dengan aliran udara yang telah

dipanaskan sehingga terjadi reaksi pembakaran secara cepat, sehingga menghasilkan panas yang

didistribusikan secara merata ke seluruh permukaan unggun katalis. Gas oksigen yang terkandung

di dalam udara akan habis bereaksi pada reaksi pembakaran, sedangkan gas N2 akan dimanfaatkan

sebagai bahan baku untuk membuat amonia. Setelah mengalami reaksi pembakaran, gas akan

mengalir melalui unggun katalis nikel untuk menyempurnakan reaksi steam reforming. Batasan

konsentrasi gas metana pada keluaran secondary reformer dijaga maksimal 0.54 %-mol (dry basis)

sesuai ketentuan desain.

Gambar unit secondary reformer ditunjukkan pada Gambar 2.3 berikut.

5

Gambar 2.3 Sketsa alat Secondary Reformer (103-D)

2.3 Katalis reaksi steam reforming

Katalis berperan untuk menurunkan energi aktivasi reaksi sehingga reaksi dapat berjalan lebih

cepat. Katalis yang digunakan untuk reaksi steam reforming adalah katalis berbasis nikel. Katalis

nikel ini digunakan oleh primary reformer dan secondary reformer. Namun kandungan nikel pada

katalis yang digunakan secondary reformer lebih kecil dibandingkan katalis nikel pada primary

reformer. Hal ini dikarenakan reaksi pada secondary reformer berlangsung pada temperatur yang

tinggi dan membutuhkan ketahanan mekanik katalis yang baik, sehingga kandungan penyangga

pada katalis secondary reformer ditungkatkan.

Seiring berjalannya waktu, unjuk kerja dari katalis akan mengalami penurunan karena semakin

lama katalis akan terdeaktivasi. Oleh karena itu parameter-parameter yang mempengaruhi unjuk

kerja katalis perlu diperhatikan sehingga bisa dilakukan evaluasi terhadap kinerja katalis. Dengan

evaluasi tersebut, dapat diketahui jika katalis mengalami gangguan dan kapan katalis harus diganti.

Perubahan unjuk kerja katalis dapat menyebabkan kondisi opimum dari katalis juga berubah.

Parameter yang digunakan untuk mengevaluasi unjuk kerja katalis antara lain:

1. Aktivitas Katalis

Aktivitas katalis adalah kemampuan katalis untuk mempercepat laju reaksi dan meningkatkan

konversi dari umpan menjadi produk. Tentunya dengan aktivitas katalis yang semakin

berkurang akan menghasilkan penurunan konversi produk.

2. Selektivitas Katalis

6

Selektivitas katalis adalah kemampuan katalis untuk menghasilkan produk yang diinginkan dari

semua produk yang kemungkinan akan dihasilkan.

3. Umur Katalis

Umur katalis adalah waktu katalis untuk dapat mempertahankan aktivitas dan selektivitasnya

pada tingkatan tertentu. Apabila katalis mengalami penurunan kekuatan mekanik, aktivitas dan

selektivitas juga akan berkurang sehingga akan berakibat pada berkurangnya konversi produk.

Katalis yang telah mencapai end of lifeI harus diganti dengan katalis yang baru.

Penurunan aktivitas katalis dapat disebabkan oleh beberapa hal, faktor-faktor tersebut antara lain:

1. Adanya racun dari pengotor umpan katalis

Pengotor yang terkandung di dalam umpan dapat berperan sebagai racun bagi katalis. Hal ini

disebabkan karena pengotor dan reaktan berusaha berinteraksi dengan katalis, dan jika interaksi

pengotor dengan katalis lebih kuat, unjuk kerja dari katalis akan menurun karena dapat

menghalangi interaksi reaktan dengan permukaan aktif katalis.

Proses peracunan katalis memiliki tahapan yang sama dengan proses katalitik heterogen.

Pengotor yang terkandung dalam umpan mula-mula akan berdifusi ke permukaan luar katalis

dan kemudian akan teradsorpsi ke permukaan aktif katalis. Dengan interaksi antara pengotor

dengan permukaan aktif katalis, pengotor tersebut akan bereaksi menjadi substansi yang baru.

Jika terdapat energi yang cukup untuk melakukan proses desorpsi, substansi tersebut akan

terlepas dari permukaan aktif katalis. Proses peracunan ini dapat dibilang sebagai peracunan

sementara karena katalis tidak tersumbat secara permanen (tidak terjadi action blocking

permanen). Namun jika tidak terdapat energi yang cukup untuk melakukan proses desorpsi,

substansi tersebut akan tetap tinggal di permukaan aktif katalis sehingga mengakibatkan action

blocking permanen (Twigg, 1989).

Peracunan sementara dapat diatasi dengan cara mengalirkan umpan bebas pengotor kedalam

unggun katalis selama periode waktu tertentu hingga dipastikan katalis sudah bebas dari racun.

Lama tidaknya periode waktu tersebut tergantung dari seberapa parah katalis tersebut teracuni.

Sedangkan peracunan permanen dapat diatasi dengan mengganti dengan katalis yang baru dan

melakukan optimasi proses sehingga umpan yang akan memasuki unggun katalis baru tidak

mengandung racun.

2. Adanya racun dari reaktan produk

Peracunan yang terjadi pada kasus ini adalah seperti terbentuknya produk samping berupa

deposit karbon atau coking. Deposit karbon yang terbentuk tidak diinginkan karena dapat

menempel dan menutupi permukaan katalis sehingga mengakibatkan unjuk kerja katalis

menurun. Reaksi pembentukan deposit karbon ditunjukkan pada persamaan berikut:

CO + H2 C + H2O

2CO + H2 C + CO2

CH4 C + 2H2

Reaksi diatas dapat berlangsung pada rending temperatur antara 650 8000C. Kasus yang

sering terjadi pada proses industry amonia adalah coking pada primary reformer. Kasus ini bisa

diatasi dengan mengalirkan jumlah kukus berlebih sehingga menyebabkan karbon yang

terbentuk bereaksi dengan kukus membentuk gas H2 dan gas CO melalui reaksi WGSR.

7

3. Perubahan fisik katalis (sintering)

Perubahan fisik dalam skala mikro dan makro pada katalis dapat menurunkan aktivitas

katalis. Contohnya adalah aglomerasi kristal pada fasa aktif katalis yang dapat menyebabkan

hilangnya permukaan aktif katalis yang berakibat pada penurunan aktivitas katalis (Twigg,

1989). Contoh lain adalah kerusakan katalis pellet dalam jumlah besar yang dapat

menghalangi laju gas melalui unggun katalis sehingga mengakibatkan penurunan tekanan

yang tinggi dan mengurangi keluaran reaktor.

4. Distribusi gas yang tidak merata

Distribusi gas yang tidak merata dapat disebabkan oleh unggun katalis yang tidak merata dan

kesalahan pengisian katalis. Hal ini dapat menyebabkan penurunan umur katalis karena beban

yang ditanggung katalis tidak merata. Biasanya hal ini terjadi pada reaktor yang memiliki

konversi tinggi.

Contohnya adalah pada primary reformer pendistribusian gas antar tube bisa tidak merata. Jika

laju umpan di suatu tube tinggi, komposisi metana di keluaran primary reformer akan memiliki

nilai yang lebih tinggi dari desain (Boumaza, 2010).

8

BAB III

METODE PENYESELAIAN

3.1 Evaluasi kinerja unit Secondary Reformer (103-D)

Algoritma evaluasi kinerja unit secondary reformer ditunjukkan pada Gambar 3.1 berikut.

Mulai

Laju alir dan

S/G masukan

dan keluaran

unit 103-D

Evaluasi neraca

massa

Perhitungan konversi

aktual dan konversi

kesetimbangan metana

Konversi aktual dan

konversi

kesetimbangan metana

pada unit 103-D

Selesai

Komposisi keluaran methanator

(106-D), primary reformer (101-B),

dan secondary reformer (103-D)

Komposisi masukan primary

reformer (101-B), dan secondary

reformer (103-D)

Laju alir kukus, udara, dan gas

Data steam to carbon ratio (S/C)

Gambar 3.1 Algoritma evaluasi kinerja unit Secondary Reformer (103-D)

Pada perhitungan neraca massa, terdapat beberapa asumsi yang digunakan, antara lain:

1. Gas proses sebelum masuk unit saturator tidak mengandung kukus.

2. Air yang terbentuk dalam fasa uap (kukus).

3. Hidrokarbon berat diatas senyawa metana habis bereaksi.

4. Udara yang digunakan mengikuti komposisi desain.

Metode yang akan digunakan untuk menghitung konversi berikut hanya berlaku untuk reaksi

kesetimbangan. Pendekatan terhadap kesetimbangan untuk pergeseran gas-air (Water Gas Shift

Reaction) dilakukan dengan mengevaluasi konstanta kesetimbangan dan konversi kesetimbangan.

Reaksi pergeseran gas air adalah sebagai berikut.

9

A + H2O B + C

Konstanta kesetimbangan reaksi pergeseran gas-air dievaluasi dengan menggunakan persamaan

berikut.

=()()

()(2)=

(). ()

(). 100 /

Dengan: b = Komposisi B keluaran basis kering (%)

c = Komposisi C keluaran basis kering (%)

a = Komposisi A keluaran basis kering (%)

S/G = Steam to dry gas ratio

Sedangkan konversi kesetimbangan reaksi pergeseran gas-air dapat dievaluasi dengan

menggunakan persamaan berikut.

2 1 . 01 1

s s

s s

m Kp p r mKp p rx x

Kp Kp

Dengan: m = H2O in/A in

p = B in/A in

r = C in/A in

Nilai m, p, dan r disubtitusi ke persamaan diatas sehingga membentuk persamaan kuadrat seperti

berikut.

2

2

0

14

2

x bx c

x b b c

Nilai x dipilih yang memenuhi ketentuan 0 x 1. Nilai x tersebut merupakan konversi

kesetimbangan dari reaksi yang dievaluasi.

10

3.2 Evaluasi kinerja dan estimasi lifetime katalis unit Secondary Reformer (103-D)

Algoritma estimasi lifetime katalis unit secondary reformer ditunjukkan pada Gambar 3.2 berikut:

Mulai

Temperatur masuk, keluar, dan unggun katalis I-III

pada unit secondary reformer (103-D)

Perhitungan selisih temperatur ( T)

antar unggun katalis

T antar unggun katalis

Plot T terhadap waktu. Didapat

persamaan regresi polinomial

Estimasi lifetime katalis

menggunakan persamaan regresi

Data lifetime katalis, dimana katalis sudah tidak aktif lagi

Selesai

Gambar 3.2 Algoritma estimasi lifetime katalis pada unit Secondary Reformer (103-D)

Metode yang digunakan untuk mengestimasi lifetime dari katalis adalah metode selisih temperatur

atar bagian unggun katalis. Tahapan untuk melakukan estimasi lifetime adalah sebagai berikut:

1. Unit secondary reformer diasumsikan memiliki 3 termokopel untuk mengukur temperatur di

bagian atas, tengah, dan bawah unggun. Sketsa letak termokopel ditunjukkan pada Gambar 3.3

berikut.

11

Udara

Gas

T

T Top Bed

T

T Middle Bed

T

T Bottom Bed

T

T Inlet

T

T Outlet

Gambar 3.3 Sketsa unit Secondary Reformer (103-D) dan letak indikasi temperatur

2. Fraksi beda temperatur bed dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:

T = T outlet T inlet

T1 = (T middle bed T top bed) /T

T2 = (T bottom bed T middle bed) /T

3. Data T, T1, dan T2 dialurkan terhadap waktu sehingga membentuk grafik seperti pada

gambar 3.4 berikut.

Gambar 3.4 Grafik selisih temperatur unggun katalis terhadap waktu

Secara teoritis, semakin tua umur katalis maka reaksi bergerak menuju unggun katalis yang ada

dibawahnya. Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa saat T1 menurun, T2 mengalami

peningkatan. Hal ini menunjukkan bahwa bagian atas unggun katalis sudah mulai terdeaktivasi.

Dengan teori ini, lifetime katalis dapat diperkirakan dengan meilhat waktu pada saat T2

mengalami penurunan hampir mendekati nilai nol.

12

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil evaluasi kinerja unit Secondary Reformer (103-D)

Evaluasi kinerja unit secondary reformer dilakukan untuk melihat konversi aktual metana terhadap

konversi kesetimbangan metana. Selain itu, dengan membandingkan kondisi aktual dengan

kondisi ideal, dapat dianalisis proses yang terjadi pada reaksi pembakaran dan reaksi steam

reforming pada unit secondary reformer.

4.1.1 Hasil evaluasi neraca massa

Evaluasi neraca massa dilakukan untuk mendapatkan nilai steam to dry gas ratio (S/G) dan nilai

laju alir pada inlet dan outlet unit secondary reformer. Untuk mendapatkan nilai S/G tersebut perlu

dilakukan evaluasi neraca massa dari unit primary reformer karena pada data aktual tidak tersedia

besarnya laju alir untuk inlet dan outlet unit secondary reformer. Nilai S/G yang didapat dari hasil

perhitungan dan nilai S/G desain ditunjukkan pada Tabel 4.1 berikut.

Tabel 4.1 Data S/G hasil perhitungan neraca massa

Unit S/G S/G Desain Galat

103-D Inlet 0.48 0.522 8.1 %

103-D Outlet 0.59 0.542 8.9 %

Terdapat 2 kasus yang dapat dilihat dari perbandingan diatas, yaitu nilai S/G aktual lebih kecil dari

desain dan S/G aktual lebih besar dari desain. Nilai S/G aktual lebih kecil dari desain kemungkinan

disebabkan oleh kurangnya jumlah kukus yang masuk. Hal ini dapat menyebabkan reaksi tidak

berjalan optimal karena kekurangan kebutuhan kukus, sehingga methane leak meningkat dan syn

gas yang dibentuk juga berkurang. Tentunya hal ini tidak diinginkan karena dapat berakibat buruk

untuk proses-proses selanjutnya. Kemudian, nilai S/G aktual lebih besar dari desain kemungkinan

disebabkan oleh berlebihnya jumlah kukus yang masuk. Hal ini baik karena dapat meningkatkan

konversi reaksi steam reforming. Namun jika nilai S/G terlalu besar, hal ini dapat menyebabkan

pemakaian steam sangat boros. Hal ini tentunya tidak menguntungkan bagi perusahaan karena

biaya operasi meningkat.

Dari Tabel 4.1, dapat dilihat bahwa pada inlet 103-D nilai S/G aktual lebih kecil dibandingkan

desain. Namun galatnya masih dapat diterima karena nilainya masih dibawah 10 %. Selain itu pada

outlet 103-D nilai S/G aktual lebih besar dibandingkan desain dan galatnya masih menunjukkan

nilai yang masih dapat diterima. Oleh karena itu kinerja unit secondary reformer jika ditinjau dari

nilai S/G masih cukup baik dan nilai S/G masih dapat diterima.

Selain nilai S/G, nilai laju alir juga di evaluasi untuk mengetahui proses pada secondary reformer

dan untuk digunakan dalam perhitungan konversi metana. Laju alir yang didapatkan dari hasil

perhitungan ditampilkan pada Tabel 4.2 berikut.

13

Tabel 4.2 Hasil perhitungan laju alir per tanggal 24 Juni 2013

Unit 103-D FEED 103-D EX

Stream 1 2

Laju Alir Molar (Dry Basis) kmol/jam 5559.01 5277.81

Laju Alir Molar (Steam) kmol/jam 2669.01 3115.20

Laju Alir Molar kmol/jam 8228.01 8393.01

Laju Alir Massa (Dry Basis) kg/jam 89783.29 81745.06

Laju Alir Massa kg/jam 137865.42 137865.42

MW Campuran (Dry Basis) g/mol 16.151 15.488

(S/G) Massa 0.536 0.687

S/G Desain 0.522 0.542

S/G 0.480 0.590

Komposisi Dry Basis

MW (g/mol)

CH4 16.043 5.74% 0.22%

O2 32 6.34%

CO 28.01 6.45% 12.60%

CO2 44.01 8.10% 9.00%

H2 2.016 49.08% 53.75%

N2 28.013 23.98% 24.13%

Ar 39.95 0.31% 0.30%

Laju Alir Wet Basis

100.00% 100.00%

CH4 16.043 319.04 11.61

O2 32 352.33

CO 28.01 358.63 665.00

CO2 44.01 450.22 475.00

H2O 18.015 2669.01 3115.20

H2 2.016 2728.51 2836.82

N2 28.013 1333.11 1273.54

Ar 39.95 17.17 15.83

8228.01 8393.01

Dari Tabel 4.2 dapat dilihat bahwa laju alir molar masukan unit secondary reformer tidak sama

dengan laju alir molah keluaran unit secondary reformer. Hal ini dapat disebabkan karena

terjadinya reaksi sehingga nilai laju alir molar berubah. Nilai laju alir molar menjadi lebih kecil

karena terjadinya konversi dari senyawa yang lebih berat (CH4 dan H2O) menjadi senyawa yang

lebih ringan (H2 dan CO).

4.1.2 Hasil evaluasi konversi metana

Evaluasi konversi metana dilakukan untuk mendapatkan konversi kesetimbangan dari reaksi yang

berlangsung di dalam unit secondary reformer. Konversi kesetimbangan ini akan dibandingkan

dengan konversi aktual untuk mendapatkan analisis mengenai proses pada unit secondary

reformer. Reaksi yang terjadi di dalam unit secondary reformer ditunjukkan pada persamaan

berikut:

Reaksi 1: CH4 + H2O CO + 3H2

Reaksi 2: CO + H2O CO2 + H2

14

Untuk mendapatkan konversi kesetimbangan, dibutuhkan data S/G dan komposisi dry basis. Data

tersebut didapatkan dari perhitungan neraca massa sebelumya. Hasil perhitungan konversi metana

ditunjukkan pada Tabel 4.3 berikut.

Tabel 4.3 Hasil perhitungan konversi kesetimbangan dan konversi aktual metana

Reaksi 1 Reaksi 2

Kps 15.068 0.650

m 8.366 4.684

p 1.124 0.714

r 25.657 4.266

Persamaan Kuadrat

a 1 1

b 11.935 24.826

c 6.910 2.54E-15

Konversi Kesetimbangan

Cara 1 (Rumus abc):

x1 11.325 24.826

x2 0.610 0

Cara 2 (Goal Seek):

y -0.00017 -8.3E-07

x 0.610 3.35E-08

Konversi Aktual

X 0.964 0.019

Dari Tabel 4.3 dapat dilihat bahwa konversi kesetimbangan metana pada reaksi 1 sebesar 0.61 dan

konversi kesetimbangan karbon monoksida pada reaksi 2 mendekati nilai nol. Sedangkan konversi

metana dan karbon monoksida aktual sebesar 0.964 dan 0.019. Hal ini merupakan kasus yang tidak

mungkin terjadi, karena seharusnya konversi aktual lebih kecil atau sama degan konversi

kesetimbangan. Namun hal ini dapat terjadi secara teoritis karena proses yang sesungguhnya

terjadi tidak seperti yang di perkirakan secara teori. Selain reaksi steam reforming, terdapat reaksi

pembakaran di bagian atas unit secondary reformer. Reaksi pembakaran tersebut menurut teori

adalah pembakaran gas H2. Reaksi pembakaran H2 ditunjukkan pada persamaan berikut:

Reaksi pembakaran gas H2: H2 + O2 CO2 + H2O

Namun, selain gas hidrogen terdapat gas metana yang juga memungkinkan untuk mengalami

reaksi pembakaran oleh udara. Jadi asumsi yang dapat digunakan untuk analisis ini adalah

terjadinya 2 reaksi pembakaran, yaitu pembakaran gas H2 dan gas CH4. Asumsi ini yang akan

digunakan untuk melakukan analisis terhadap reaksi yang terjadi pada unit secondary reformer.

Untuk melanjutkan analisis, terdapat beberapa asumsi yang harus dinyatakan, antara lain:

1. Pertama, pada reaksi 2 nilai konversi kesetimbangan dari gas karbon monoksida dapat

dikatakan bernilai nol. Hal ini menunjukkan bahwa hampir tidak ada senyawa CO yang

terkonversi menjadi CO2 dan dapat diasumsikan bahwa reaksi 2 tidak terjadi atau terjadi dengan

konversi CO yang sangat kecil.

2. Kedua, selain pembakaran gas H2 terdapat pula reaksi pembakaran gas CH4 seperti yang sudah

dijelaskan sebelumnya.

3. Ketiga, reaksi pembakaran metana dapat diasumsikan tidak berjalan sempurna karena

kebutuhan oksigen dari udara tidak cukup, sehingga menghasilkan sebagian besar CO dan

sebagian kecil CO2.

Dengan ketiga asumsi tersebut, dapat dilakukan analisis sebagai berikut:

15

1. Pertama, konversi aktual dari senyawa karbon monoksida pada reaksi kedua tidak valid. Karena

dengan asumsi pertama, reaksi kedua tidak mungkin terjadi dengan nilai konversi

kesetimbangan sama dengan nol atau hampir mendekati nol. Oleh karena itu, dapat disimpulkan

bahwa gas karbon dioksida yang dihasilkan pada keadaan aktual tidak semuanya berasal dari

reaksi 2.

2. Kedua, Konversi aktual metana sebesar 0.96 jauh lebih besar dibandingkan konversi

kesetimbangan metana pada reaksi 1 dari perhitungan sebesar 0.61. Hal ini disebabkan karena

pada perhitungan konversi aktual metana, diasumsikan tidak ada metana yang terbakar dan

semua metana bereaksi pada reaksi 1. Sedangkan pada kenyataannya, dengan asumsi kedua,

dapat dinyatakan bahwa tidak semua senyawa metana mengalami reaksi steam reforming

melainkan ada senyawa metana yang juga ikut terbakar. Sehingga dapat disimpulkan bahwa,

nilai konversi aktual yang lebih besar dibandingkan nilai konversi kesetimbangannya

disebabkan oleh adanya senyawa metana yang hilang akibat mengalami reaksi pembakaran.

3. Ketiga, dengan kedua analisis diatas, masih terdapat satu hal yang belum terjawab yaitu

manakah reaksi yang menghasilkan senyawa CO2 pada keadaan aktual. Dengan asumsi ketiga,

dapat disimpulkan bahwa terjadi reaksi pembakaran metana yang tidak sempurna. Reaksi

pembakaran metana ditunjukkan pada persamaan berikut:

CH4 + 1,5O2 CO + 2H2O

CO + O2 CO2

Dengan asumsi ketiga, dapat dinyatakan bahwa dari reaksi pembakaran metana, gas CO lebih

banyak dihasilkan daripada gas CO2. Selain itu, dapat dilihat bahwa gas CO2 dihasilkan

sebagian dari reaksi pembakaran metana. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa seluruh

gas CO2 yang dihasilkan sebagian berasal dari reaksi pembakaran metana dan sebagian lainnya

dari reaksi 2 pada reaksi steam reforming.

Selain itu, reaksi 1 pada reaksi steam reforming menghasilkan gas CO. Sedangkan dari hal

reaksi pembakaran diatas, CH4 yang terbakar juga menghasilkan gas CO. Hal inilah yang

menyebabkan konversi aktual metana tinggi, yaitu sebesar 0.96, karena senyawa CO dihasilkan

dari reaksi pembakaran metana dan reaksi steam reforming.

Dengan analisis dan asumsi diatas, fenomena lebih besarnya konversi aktual dibandingkan

konversi kesetimbangan metana sudah dapat dijelaskan.

4.2 Hasil evaluasi kinerja dan estimasi lifetime katalis unit Secondary Reformer (103-D)

Evaluasi kinerja dan estimasi lifetime katalis perlu dilakukan karena terdapat beberapa masalah

pada unit secondary reformer Pabrik PUSRI III. Masalah tersebut antara lain pressure drop yang

semakin meningkat dan umur katalis secondary reformer sudah mendekati akhir lifetime yang

diduga, yaitu lebih dari 5 tahun. Evaluasi kinerja katalis dilakukan dengan memperhatikan

variabel-variabel seperti pressure drop dan CH4 leakage. Sedangkan estimasi lifetime katalis

dilakukan dengan metode grafik selisih temperatur.

4.2.1 Hasil perhitungan estimasi lifetime katalis unit Secondary Reformer (103-D)

Perhitungan estimasi lifetime katalis menggunakan metode grafik yang membutuhkan data fraksi

temperatur dan waktu. Alur dari data tersebut ditunjukkan pada Gambar 4.1 berikut.

16

Gambar 4.1 Grafik fraksi temperatur terhadap waktu periode Mei 2009 Mei 2013

Pada Gambar 4.1, T1 menunjukkan daerah unggun katalis diantara temperatur top bed dengan

middle bed dan T2 menunjukkan daerah unggun katalis diantara temperatur middle bed dengan

bottom bed. Dari grafik tersebut, dapat dilihat bahwa profil dari T1 mula-mula mengalami sedikit

kenaikan dan kemudian mengalami penurunan. Di saat yang bersamaan profil dari T2 mengalami

kenaikan hingga mencapai puncaknya pada saat T1 mencapai nilai fraksi temperatur sebesar 0.1.

Hal ini menunjukkan bahwa keaktifan dari katalis diantara top bed dengan middle bed (T1)

mengalami penurunan seiring berjalannya waktu. Sehingga dapat dilihat pada grafik bahwa

unggun katalis diantara top bed dengan middle bed mengalami end of life pada bulan ke-37 sejak

pertama kali digunakan, atau lebih tepatnya pada bulan Mei 2012.

Kemudian keaktifan katalis diantara middle bed dengan bottom bed (T2) memiliki kecenderungan

naik mengikuti trend bed diatasnya dan kemudian mengalami penurunan. Sehingga kondisi katalis

secara umum pada bagian ini masih cukup baik. Apabila end of life katalis diperkirakan pada fraksi

temperatur bernilai 0.1 (mengikuti end of life T1), maka dengan metode ekstrapolasi grafik,

unggun katalis diantara middle bed dengan bottom bed mengalami end of life pada bulan ke-58

sejak pertama kali digunakan, atau lebih tepatnya pada bulan Februari 2014. Secara menyeluruh

dapat disimpulkan bahwa unggun katalis dapat dioperasionalkan sampai dengan bulan Februari

2014. Terdapat beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam menentukan kapan katalis harus

diganti. Pertama, jika katalis diganti pada waktu yang berdekatan dengan end of life dari katalis

tersebut dikhawatirkan terjadi penurunan kondisi katalis secara drastis dan secara tiba-tiba yang

dapat menyebabkan proses tidak berjalan dengan baik. Kedua, jika katalis diganti jauh sebelum

waktu end of life, perusahaan akan mengalami kerugian seperti kehilangan produksi amoniak

selama waktu pergantian tersebut. Oleh karena itu, waktu pergantian katalis harus

dipertimbangkan dengan jadwal Turn Around (TA) yang sudah ditentukan.

y1 = 2E-05x3 - 0.0013x2 + 0.0126x + 0.4663R = 0.8889

y2 = -3E-05x3 + 0.0022x2 - 0.0298x + 0.263R = 0.8134

0.000

0.100

0.200

0.300

0.400

0.500

0.600

0.700

0.800

0.900

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Frak

si T

emp

erat

ur

Waktu (Bulan)

T1

T2

Poly. (T1)

Poly. (T2)

17

4.2.2 Hasil perhitungan evaluasi kinerja katalis

Kinerja katalis dipengaruhi oleh beberapa hal, antara lain dapat dilihat dari pressure drop dan

konsentrasi CH4 yang lolos dari unit secondary reformer. Dengan memperhatikan dan

mengevaluasi variabel-variabel tersebut, dapat dianalisis kinerja dari katalis yang sedang

digunakan. Oleh karena itu, selain mengestimasi lifetime menggunakan metode grafik selisih

temperatur, perlu dilakukan juga evaluasi dengan melihat trend dari variabel-variabel seperti

pressure drop dan methane leakage.

4.2.2.1 Pressure drop katalis unit Secondary Reformer (103-D)

Dari data yang didapatkan dari bulan Mei 2009 hingga Mei 2013, didapatkan alur pressure drop

terhadap waktu seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.2 berikut.

Gambar 4.2 Grafik pressure drop terhadap waktu periode Mei 2009 Mei 2013

Dari Gambar 4.2 dapat dilihat bahwa profil pressure drop mengalami peningkatan seiring dengan

berjalannya waktu. Hal ini menunjukkan bahwa kinerja katalis semakin berkurang yang

kemungkinan disebabkan oleh faktor-faktor lain. Nilai kenaikan pressure drop masih dapat

diterima dengan wajar jika masih berada pada batas desain yang ditentukan. Secara desain, nilai

pressure drop pada unit secondary reformer dijaga maksimal pada nilai 0.54. Namun, jika

diperhatikan dari grafik, mulai terjadi peningkatan pressure drop secara drastis mulai bulan

Februari 2012. Hal ini berakibat buruk bagi proses di pabrik amonia karena dapat meningkatkan

beban pada instrumen selanjutnya. Kenaikan pressure drop ini kemungkinan dapat disebabkan

oleh terbentuknya senyawa karbon pada unggun katalis atau biasa disebut dengan coking.

4.2.2.2 Konversi metana keluaran unit Secondary Reformer (103-D)

Dari data yang didapatkan dari bulan Mei 2009 hingga Mei 2013, didapatkan alur CH4 leakage

terhadap waktu seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.3 berikut.

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

Dec-08 Jul-09 Jan-10 Aug-10 Feb-11 Sep-11 Apr-12 Oct-12 May-13 Nov-13

Pre

ssu

re D

rop

Waktu (Bulan)

18

Gambar 4.3 Grafik CH4 leakage terhadap waktu periode Mei 2009 Mei 2013

Variabel lain yang menjadi parameter kinerja katalis adalah kadar CH4 pada outlet unit secondary

reformer. Evaluasi ini dibutuhkan untuk menjadi bahan pertimbangan lain dalam menentukan

penggantian katalis. Jika nilai CH4 leakage melebihi kadar maksimum (0.54 menurut desain) dan

tidak memenuhi syarat, maka hal ini dapat menjadi pertimbangan penting dalam penggantian

katalis.

Dari grafik dapat dilihat bahwa nilai CH4 leakage masih dibawah batasan desain. Walaupun

demikian, dari grafik dapat dilihat bahwa nilai CH4 leakage cenderung mengalami peningkatan

seiring dengan berjalannya waktu. Jika dilakukan metode ekstrapolasi dengan persamaan regresi,

nilai CH4 leakage akan mencapai batas kadar desain pada bulan November 2016.

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

Dec-08 Jul-09 Jan-10 Aug-10 Feb-11 Sep-11 Apr-12 Oct-12 May-13 Nov-13

Met

han

e Le

akag

e

Waktu (Bulan)

19

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Kesimpulan dari tugas khusus mengenai evaluasi kinerja unit Secondary Reformer (103-D) dan

evaluasi kinerja katalis serta estimasi lifetime katalis adalah sebagai berikut:

1. Kinerja katalis pada bagian atas unggun katalis secondary reformer masih cukup baik hingga

bulan Januari 2012. Mulai Februari 2012 kinerja katalis menurun dilihat dari nilai pressure

drop yang meningkat secara drastis. Jika dilihat dari konversi metana, kinerja katalis masih

menunjukkan kinerja yang cukup baik hingga sekarang (Mei 2013).

2. Dari hasil estimasi lifetime katalis, didapatkan kesimpulan bahwa katalis secondary reformer

akan mencapai end of life pada bulan Februari 2014 (dari waktu end of life bagian bawah

unggun katalis).

3. Dari evaluasi neraca massa didapatkan nilai S/G pada inlet dan outlet secondary reformer

sebesar 0.48 dan 0.59. Nilai ini memiliki galat sebesar 8.1% dan 8.9% dibandingkan dengan

desain. Oleh karena itu nilai S/G tersebut masih dapat diterima karena masih dibawah 10%.

Selain itu nilai laju alir molar pada inlet dan outlet secondary reformer didapatkan sebesar

5559.01 kmol/jam dan 5277.81 kmol/jam. Pengurangan nilai laju alir molar ini disebabkan oleh

adanya konversi senyawa yang lebih berat (gas metana dan air) menjadi senyawa yang lebih

ringan (H2 dan CO).

4. Dari perhitungan konversi kesetimbangan metana pada reaksi steam reforming, didapatkan 3

buah kesimpulan, yaitu: Pertama, kasus konversi aktual metana (sebesar 0.964) yang lebih besar

dari konversi kesetimbangan metana (sebesar 0.61) disebabkan adanya gas metana yang

terbakar, dan dari proses pembakaran ini juga menghasilkan senyawa CO dengan asumsi reaksi

pembakaran gas metana jauh dari sempurna akibat kurangnya kebutuhan gas oksigen. Oleh

karena itu konversi metana menjadi CO terlihat sangat tinggi. Kedua, reaksi pergeseran gas-air

pada reaksi steam reforming hampir tidak terjadi dilihat dari nilai konversi kesetimbangan

metana yang mendekati nol. Ketiga, gas karbon dioksida yang dihasilkan berasal dari reaksi

pembakaran metana dan reaksi pergeseran gas-air pada reaksi steam reforming.

5. Dari perhitungan dan analisis yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa proses reaksi

yang terjadi pada secondary reformer terdiri dari reaksi pembakaran gas hidrogen, reaksi

pembakaran gas metana, dan reaksi steam reforming.

5.2 Saran

Dari tugas khusus mengenai evaluasi kinerja unit Secondary Reformer (103-D) dan evaluasi

kinerja katalis serta estimasi lifetime katalis, terdapat beberapa saran yang ingin diberikan, antara

lain:

1. Dilakukan pengecekan terhadap katalis unit secondary reformer dilihat dari lifetime yang sudah

mendekati end of life dan nilai pressure drop yang meningkat sangat drastis. Selain itu

pertimbangkan juga untuk dilakukan pergantian katalis karena dengan alasan yang sama.

2. Dilakukan pemeriksaan terhadap posisi termokopel pada reaktor, karena posisi tersebut dapat

berguna untuk melakukan estimasi lifetime katalis yang lebih mendetail dan lebih akurat.

20

DAFTAR PUSTAKA

Appl, M., Ammonia principles and industrial practice, Wiley-VCH, Weinheim, 1999.

Boumaza, M., Effects of catalyst tubes characteristics on a steam reforming process in

ammonia, World Academy of Science, Engineering and Technology 71, hal 181-186,

2010.

Twigg, M. V., Catalyst handbook, Wolfe Publishing Ltd., London, 1989.

Levenspiel, O., Chemical reaction engineering, 3rd Ed., John Wiley and Sons, New York,

1999.

21

LAMPIRAN A

SPESIFIKASI DAN DESAIN

A.1 Skema unit Secondary Reformer (103-D)

Gambar A.1 Desain reaktor unit Secondary Reformer (103-D)

22

A.2 Spesifikasi katalis unit Secondary Reformer (103-D)

Tabel A.1 Spesifikasi katalis Secondary Reformer (103-D)

No. Parameter Keterangan

1 Tipe INS G-0110-7H/C

2 Komposisi (wt. %) NiO min 10.5

SiO2 max 0.1

3 Ukuran (mm) D = 16.5

H = 18

n x dh = 7 x 3.4

4 Bulk Density (kg/dm3) 0.90.1

5 Kekuatan Mekanik (daN/ring) 60

6 Abrasi (wt. %) 2

23

LAMPIRAN B DATA MENTAH

B.1 Data laju alir dan steam to carbon ratio

Tabel B.1 Data laju alir dan steam to carbon ratio

Kode Laju Alir Keterangan

FI-106 1700 Nm3/jam Syn gas masuk ke 101-D

FRC-1 19200 Kg/jam Gas proses masuk ke 101-D

FRCA-2 68370 Kg/jam Steam proses masuk ke 101-B

FRCA-3 37582 Nm3/jam Udara masuk ke 103-D

FIa-51 1000 Kg/jam Emergency steam masuk ke 103-D

S/C 3.42 Steam to Carbon Ratio

B.2 Data komposisi

Tabel B.2 Data komposisi (dry basis)

Unit 106-D

EX

101-B

FEED

101-B

EX

AIR

FEED

103-D

FEED

103-D

EX

Stream 1 2 3 4 5 6

MW (g/mol)

CH4 16.043 0.54% 83.65% 8.22% 5.74% 0.22%

C2H6 30.07 6.61%

C3H8 44.097 2.74%

n-C4H10 58.124 0.49%

i-C4H10 0.39%

n-C5H12 0.11%

i-C5H12 0.17%

C6+ 0.10%

O2 32 21.00% 6.34%

CO 28.01 9.24% 6.45% 12.60%

CO2 44.01 0.00% 0.75% 11.60% 8.10% 9.00%

H2O 18.015

H2 2.016 72.63% 4.15% 70.30% 49.08% 53.75%

N2 28.013 26.50% 0.83% 0.63% 78.00% 23.98% 24.13%

Ar 39.95 0.33% 0.01% 0.01% 1.00% 0.31% 0.30%

TOTAL 100.00% 100.00% 100.00% 100.00% 100.00% 100.00%

24

B.3 Data temperatur

Tabel B.3 Data temperatur unggun katalis unit Secondary Reformer (103-D)

#

Stream

Flo

w U

da

ra P

rose

s

Flo

w S

tea

m t

o A

ir C

oil

Tem

p.

(Ud

ara

+S

tea

m)

Tem

p.

Inle

t G

as

Tem

p.

To

p b

ed

Tem

p.

Mid

dle

bed

Tem

p.

Bo

ttom

bed

Tem

p. O

utl

et

Pre

ssu

re D

rop

CH

4 L

eak

age

Satuan Nm3/jam Kg/jam C C C C C C Kg/cm2 %-mol

Desain 41985 2888-9379 459 815 1200 1100 999 979 0.54 0.54

1

Ta

hu

n k

e-1

May-09 33852 5000 462 788 1066 984 965 911 0.4 0.33

2 Jun-09 40753 20000 456 789 1075 1005 970 920 0.4 0.24

3 Jul-09 41449 20000 452 787 1070 985 960 910 0.4 0.21

4 Aug-09 40603 20000 457 770 1073 1005 979 930 0.6 0.18

5 Sep-09 40557 21500 453 737 1074 1004 977 930 0.2 0.21

6 Oct-09 39903 20000 453 770 1075 1002 967 927 0.2 0.17

7 Nov-09 40425 20200 451 775 1073 1002 972 927 0.2 0.14

8 Dec-09 38542 24250 454 789 1073 1008 596 937 0.4 0.2

9

Tah

un

ke-

2

Jan-10 39439 24000 454 775 1062 998 585 926 0.4 0.21

10 Feb-10 40254 21500 448 772 1080 1015 987 941 0.5 0.23

11 Mar-10 40112 19500 450 775 1078 1018 985 943 0.2 0.17

12 Apr-10 39294 19000 452 790 1081 1019 995 946 0.2 0.16

13 May-10

14 Jun-10

15 Jul-10

16 Aug-10

17 Sep-10 40920 21500 455 786 1070 997 967 921 0.3 0.17

18 Oct-10 40584 25500 454 787 1068 1002 973 919 0.2 0.2

19 Nov-10 37490 28750 459 790 1064 1011 983 927 0.2 0.18

20 Dec-10 36445 28500 462 790 1059 1016 978 929 0.3 0.15

21

Ta

hu

n k

e-3

Jan-11

22 Feb-11 39005 25500 460 790 1041 1011 971 917 0.3 0.17

23 Mar-11 40016 23000 458 788 1028 1007 965 912 0.5 0.19

24 Apr-11

25 May-11

26 Jun-11 37322 20500 457 790 1020 1001 952 905 0.5 0.36

27 Jul-11 39302 16000 463 788 1020 988 939 904 0.5 0.43

28 Aug-11 38375 12500 454 790 1020 992 936 906 0.5 0.39

29 Sep-11 38044 12500 456 789 1020 989 935 898 0.5 0.51

30 Oct-11 39049 11000 465 788 1020 978 929 886 0.4 0.39

31 Nov-11 39214 11000 474 792 1020 990 935 889 0.4 0.51

32 Dec-11 39575 10000 472 791 1020 998 945 887 0.3 0.34

33

Tah

un

ke-4

Jan-12

34 Feb-12 39651 469 791 1020 1002 925 890 0.8 0.34

35 Mar-12 28052 467 790 1020 994 886 879 0.6 0.34

36 Apr-12 33839 456 793 1020 1103 973 928 1 0.29

37 May-12 31069 0 467 792 1020 1012 899 845 0.6 0.25

38 Jun-12 40660 0 464 790 1020 1004 892 830 0.4 0.38

39 Jul-12

40 Aug-12

25

41 Sep-12 40815 0 457 790 1020 1014 901 797 0.5 0.31

42 Oct-12 40908 472 790 1020 1006 895 782 0.9 0.34

43 Nov-12 38187 23000 455 796 1020 1003 887 776 1 0.26

44 Dec-12 36312 15000 452 788 1020 997 878 752 1.1 0.27

45

Ta

hu

n k

e-5 Jan-13 41616 30500 475 786 1020 979 889 870 0.9 0.49

46 Feb-13 41161 10000 372 790 1020 1021 897 755 1.1 0.2

47 Mar-13 42931 9500 457 782 1020 989 878 738 1.2 0.38

48 Apr-13 43891 7500 466 784 1020 986 887 740 1.1 0.36

49 May-13 43308 9000 471 781 1020 942 878 732 1.2 0.36