TUGAS TEKNIK REAKSI KIMIA 2Topik 2: Reaktor Primary Reforming

Kelompok 11:Aisyah Nur RidhaDanar AdityaEndra PanreskiEric Adelwin

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIAFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS INDONESIADEPOK2015TUGAS:Resume dari Kuliah Tamu PT. PUPUK KUJANG1. Tinjauan unit Reaktor dan fungsi utamanya dilengkapi dgn berbagai Gambar/Foto. Dilengkapi dgn berbgai skema, ilustrasi gambar, blok diagram untuk mendukung uraian/penjelasannya. Sebutkan Lisensi; Lurgi, BASF, Kellog, ICI, dll.2. Tinjauan katalis serta berbagai permasalahannya, bisa dikutip dr HandBook of Catalyst (Martyn V. Twigg) atau buku Commercial Catalyst (H.F Rasse).3. Reaksi dgn tinjauan termodinamis dan kinetisnya dan kondisi operasinya.4. Kupas fenomena, prinsip dasar beserta perumusan rumus, formula kinetikanya, formula mass transfer, bisa diacu Bab 10, 11 dan 12 Fogler Atau Buku 5. Bisa dilengkapi dgn data sekunder: Profil Suhu, Profil Konsentrasi, profil Tekanan, dll sepanjang Reaktor .... Dan dibahas

Resume dari Kuliah Tamu PT. PUPUK KUJANG

PRODUKSI AMONIA DAN UREAProses produksi AmoniaGambar dibawah ini merupakan keseluruhan proses produksi amonia yang didesain oleh M. W. Kellogg. Pabrik Pengolahan Amomnia dioperasikan menggunakan bahan baku dasar Gas Alam, Air dan Udara. Reaksi berbeda dalam proses membutuhkan katalis tertentu. Gas alam adalah metana, dan digunakan sebagai bahan bakar di tungku furnace untuk memanaskan bagian luar tabung reformer utama (primary). Ini digunakan sebagai bahan proses di dalam tabung reformer utama untuk produksi hidrogen, dan dikirim dengan pipa pada tekanan 25 bar. Untuk menjalankan proses harus ditekan ke lebih 40 bar. Air yang dikirim ke situs (site) dengan pipa dari pemerintah daerah, harus di demineralisasi sebelum konversi uap. Hal ini digunakan dalam primary reformer uap dengan gas alam di mana mereka akan bereaksi membentuk hidrogen dan karbon oksida. Perlakuan yang tepat pada air sangat penting untuk terus beroperasi pabrik.

Gambar 1. Proses produksi amonia dirancang oleh KelloggSumber: Kellog

Gas alam dibagi menjadi dua aliran, bahan bakar gas dan gas proses. Gas proses adalah sumber utama dari hidrogen dan pertama terlebih dahulu ditekan sampai 42 bar menggunakan dua kompresor gas alam. Gas alam tidak berbau ketika diambil dari sumber gas tetapi sesuai peraturan harus diberi bau khas. Senyawa Sulphur seperti Methyl, Etil dan Tersier-Butyl Mercaptan ditambahkan untuk memberikan gas bau yang dikenali. Senyawa Sulfur adalah racun katalis di pabrik amonia dan proses harus menghapus sulfur ini untuk menghindari kerusakan katalis.

Gambar 2. Diagram blok proses produksi amonia Sumber: presentasi kuliah tamu

Reaktor pabrik ammonia:Fixed Bed Reactor Desulphurizer Primary Reformer (Tubular Reactor) Secondary Reformer High Temperatur Shift Converter Low Temperatur Shift Converter Methanator Ammonia Converter

1. Desulphurizer

Gambar 3. Seksi desulfurisasiSumber: presentasi kuliah tamu

Hydrogenator : Merubah Sulfur Organik menjadi H2S Katalis: Cobalt-Molybdenum (Co Mo) atau Nickel-Molybdenum (Ni-Mo) Reaksi :

Sulphur Absorber/Desulphurizer: Absorbsi H2SKatalis : Zinc-Oxide (ZnO) ; Zinc-Oxide + Cupper (Cu) 2. Primary Reformer Fungsi : Untuk pembentukan gas sinthesa yaitu gas H2 dari reaksi Gas Alam (CH4) dengan Steam (H2O).

Reaksi:

tiga tipe utama reformer berdasarkan cara suplai panasnya, Terrace Firing, Side Firing, Top3. Secondary reformer Fungsi : Untuk pembentukan gas sinthesa yaitu gas Nitrogen (N2) dari reaksi udara bebas (O2) dengan gas Hidrogen (H2). Terdiri dari tiga komponen utama : Burner, Mixing Volume, Catalyst Temperatur operasi : 950 - 1050 C Reaksi:

Kendala: Hotspot dan deformasi katalis4. HIGH TEMPERATUR SHIFT CONVERTER-LOW TEMPERATURE SHIFT CONVERTER

Gambar 4. HTSC dan LTSCSumber: presentasi kuliah tamu High Temperature Shift Converter (HTSC) Reaksi Eksotermis Temperatur reaksi/inlet: 370oC Kandungan CO outlet: 2-3,5% mol. Katalis : Komponen utama: Besi Oksida (Fe2O3) ; Promotor : Khromium oksida (CrO3) Reaksi:

Low Temperature Shift Converter (LTSC) Reaksi Eksotermis Temperatur reaksi/inlet = 200oC Kandungan CO2 outlet = 0,2-0,4% mol. Katalis : Tembaga (Cu), reaktif pada temp. rendah Reaksi:

5. MethanatorKatalis: Ni base

Gambar 5. Metanasi Sumber: presentasi kuliah tamu6. Ammonia converter Katalis: Oksida Besi (Fe3O4 / magnetite). Promotor: oksida Ca, Al dan K Reaksi:

Gambar 6. Ammonia converterSumber: presentasi kuliah tamu

PROSES PRODUKSI UREA Total reaksi pembentukan Urea dari ammonia & carbondioxide:

2 tahap reaksi : - Carbamate (exothermics & fast, equlibrium)

- Carbamate dehydration to Urea (endothermics & slow)

Parameter -Temperature T > : convertion> , vel. reaksi> (fast) -Pressure @T constant, convertion> if P> until certain limit -NH3/CO2 N/C> (excess NH3), convertion (CO2)> -H2O/CO2 H/C>, convertion < -ReactorVolume/Retention Time V> (retention time>), convertion> (~equilibrium) Optimum ~~ 95% eq. convertionTOPIK 2 : PRIMARY REFORMERPrimary ReformerPada tugas kali ini kelompok kami akan langsung membahas sesuai dengan topik yang diberikan yaitu reaktor primary reformer. Pada kuliah tamu dari PT. PUPUK KUJANG, proses sintesa amonia menggunakan primary reformer (reaktor tubular) yang berfiungsi untuk pembentukan gas sinthesa yaitu gas H2 dari reaksi Gas Alam (CH4) dengan Steam (H2O). Primary reformer berfungsi juga seperti Heat Exchanger untuk menaikkan temperatur gas proses. Pertukaran panas yang dominan dengan radiasi. Reaksi yang terjadi:

Secara keseluruhan reaksi sangat endothermis. Konversi Methane bertambah pada kondisi : 1. Tekanan Rendah2. Temperatur Tinggi3. Rasio Steam/Carbon Tinggi. Gambar dibawah ini merupakan proses primary reformer pada produksi amonia yang dibuat oleh M.W. Kellogg

Gambar 7. Proses primary reformerSumber: KelloggDalam uap reformer primer dan gas alam, ditambahkan uap untuk rasio gas dari 3: 1. Sehingga 100te uap dan 33te gas alam per jam ditambahkan ke tabung reformer utama pada tekanan 32 bar. Sebelum memasuki tabung katalis, diisi campuran dan dipanaskan sampai 500 C dengan gas pembakaran meninggalkan tungku. Reformasi berlangsung di 520 tabung diisi dengan katalis oksida nikel (22te) dan suhu reaksi 820 C. Reaksi ini membutuhkan panas. Panas dipasok dengan membakar gas alam di 198 pembakar di atap tungku. Ada juga 11 pembakar dikelilingi oleh firebricks di lantai tungku pada akhir outlet tabung reformer. Gas-gas proses dan arus uap ke bawah dalam tabung katalis diisi. Tabung dibagi menjadi sepuluh baris dari 52 tabung. 51 tabung di setiap baris tabung diisi dengan katalis tapi satu tabung di tengah-tengah setiap baris adalah riser dan tidak mengandung katalis.Gas-gas proses dan arus uap ke bawah dalam tabung katalis diisi. Tabung dibagi menjadi sepuluh baris dari 52 tabung. 51 ini di setiap baris tabung diisi dengan katalis tapi satu tabung di tengah-tengah setiap baris adalah riser dan tidak mengandung katalis. Tabung ini tidak memiliki batasan dan mampu mengangkut total aliran dari 51 katalis tabung diisi lainnya ke atas. Tabung dilas ke header umum di sepanjang bagian bawah untuk memungkinkan gas meninggalkan tabung katalis diisi lari ke tabung kosong yang membawa gas dalam arah yang berlawanan hingga sundulan lain memenuhi gerai lain dari baris lainnya. Jadi ada 10 anak tangga mengambil gas direformasi untuk header umum terjadi untuk memberi makan reformer sekunder. Gas meninggalkan reformer utama sebagai campuran gas tapi kebanyakan hidrogen pertama unsur yang dibutuhkan untuk sintesis amonia, komposisi perkiraan pada tahap ini adalah, 70% H2, 10% CO2, 10% CO, dan 10% metana. Sekitar 30 te air dan 30te gas alam dikonversi menjadi hidrogen dan karbon oksida pada tahap ini sehingga lebih banyak uap harus ditambahkan. Penting untuk diingat bahwa reaksi yang lebih disukai dalam reformer primer & sekunder tergantung pada kelebihan air yang tersedia.Ada tiga tipe utama reformer berdasarkan cara suplai panasnya, Terrace Firing, Side Firing, Top Firing.1. Terrace Firing : Merupakan dua sel yang masing masing dengan pipa yang berbaris panjang Punya auxilary burner Hampir semua transfer panas dengan radiasi, terutama radiasi dari dinding refractory ke tube Temperatur tube di bottom lebih tinggi dari top tube Tipikal Lurgi firing management dilengkapi ID Fan

Gambar 8. Terrace FiringSumber: GBH Enterprises2. Top Firing : Hampir seluruh transfer panas dari radiasi, radiasi dari fluegas ke tube Sedikit radiasi dari refractory ke tube Temperatur pada top tube lebih tinggi dibanding bottom tube Tipikal Kellog firing management dilengkapi ID Fan

Gambar 9. Top FiringSumber : GBH Enterprises

3. Side firing : Hampir semua transfer panas dengan radiasi, terutama radiasi dari dinding refractory ke tube Pengaturan temperatur tube merata. Temperatur tube di bottom lebih tinggi dari top tube Tipikal Topsoe firing management dilengkapi ID Fan

Gambar 10. Side FiringSumber : GBH EnterprisesTinjauan KatalisPersyaratan Katalis Primary Reformer: Aktivitas tinggi dan stabil Pressure Drop Rendah Transfer panas baik Perlawanan Tinggi ke pembentukan karbon Kekuatan Tinggi Operasi SederhanaSejak hidrokarbon yang lebih tinggi rentan terhadap catalytic cracking dalam kondisi primary reformer, penting untuk memilih katalis dengan sedikit atau tidak ada bagian yang asam. Catalytic cracking juga dapat mulai terjadi di dekat bagian inlet tabung. Katalis yang sangat aktif di dekat bagian inlet tabung akan membantu dalam mengkonversi banyak hidrokarbon yang lebih berat untuk menurunkan berat molekul yang tidak jenuh pada suhu yang lebih rendah sebelum daerah suhu yang lebih tinggi tercapai dan retak termal, bersama dengan catalytic cracking, dapat terjadi. Katalis ini harus didasarkan pada dukungan rendah asam untuk mencegah catalytic cracking dari intermediet tak jenuh dan karbon atau pembentukan coke berikutnya.

Gambar 11. Katalis Ni/AlSumber: Guest Lecture PT. PUPUK KALTIM

Contoh Komposisi dan Ukuran NiO: 16-18%w Carrier: Balance (Magnesium Aluminate) Ni Surface area: 3.5-5 m2//g Diameter: 16 mm Height: 8 mm Hole size: 3.4 mm Hole: 7 Terdapat beberapa perlakuan khusus sebelum katalis dituangkan (diloadingkan) ke dalam Reaktor (baik Reaktor berbentuk tubular ataupun berbentuk Vessel). Salah satu kegiatan yang masuk di dalamnya adalah pelaksanaan screening katalis (bila terdapat banyak debu dan pecahan katalis) dan pengantongan katalis Primary Reformer (bila ada kegiatan penggantian katalis Primary Reformer). Perihal Screening Katalis sudah diketahui secara umum sebagai kegiatan pemisahan katalis yang utuh dari pecahan-pecahan katalis, debu, maupun benda-benda asing yang lain sehingga tidak terbawa masuk ke dalam vessel Reaktor atau tube Reformer yang dapat mengganggu berlangsungnya proses produksi.Sedangkan untuk Primary Reformer sebagai Reaktor yang berbentuk tubular, diperlukan pengantongan Katalis untuk menjamin terdistribusinya secara merata katalis ke dalam tube katalis yang jumlahnya bisa lebih dari seratus (100) buah tube. Ketidakmerataan distribusi akan mempengaruhi kinerja katalis Primary Refomer yang akhirnya juga berpengaruh kepada Konsumsi Energi maupun Relialibity Pabrik setelah pabrik beroperasi. Ketidakmerataan jumlah atau lebih tepatnya disebut volume katalis di dalam masing-masing tube, salah satunya akan ditunjukkan oleh tingginya deviasi pressure drop tube individual terhadap pressure drop rata-rata seluruh tube yang ada. Bila deviasi tube mencapai > +5 % maka katalis harus diunload kembali, sedangkan bila < - 5 % katalis perlu ditambah dan dilakukan vibrasi sehingga tercapai angka yang diinginkan.

Gambar 12. Pengantongan KatalisSumber: Bontang, 2011Sepertinya Pengantongan katalis terlihat merupakan pekerjaan yang mudah, namun beberapa hal penting perlu diperhatikan dalam melakukan pekerjaan pengantongan ini. Tindakan Pengantongan katalis ini bukan sekedar untuk menimbang berat, namun untuk memperkirakan secara lebih akurat volume katalis yang masuk ke dalam masing-masing tube. Perlu diketahui bahwa Bulk Density katalis tidak selalu = 1 kg/liter, bahkan biasanya kurang dari 1 kg/liter karena struktur katalis sebenarnya berpori. Kantong katalis beberapa tahun yang lalu masih menggunakan kantong kresek biasa, yang mempunyai banyak kelemahan antara lain mudah sobek (sehingga banyak katalis terbuang), memungkinkan volume katalis yang tidak seragam pada setiap kantongnya, dan harus dibantu dengan cute jeans atau sejenisnya untuk memasukkannya ke dalam tube, dan peluang terjadi kesalahan perhitungan jumlah kresek katalis saat dituang ke dalam cute untuk setiap tube menjad lebih besar. Kekurangan-kekurangan ini mengurangi efisiensi dan efektifitas kerja pada saat loading katalis Primary Reformer.Perbaikan yang dilakukan untuk prosedur pengantongan dengan cara membuat pilot tube dengan ketinggian tertentu yang terbuat dari pralon bekas yang mempunyai diameter hampir sama dengan tube yang akan diloading. Kemudian dilakukan uji coba untuk menuang katalis dengan beberapa kali vibrasi untuk meyakinkan Bulk Density dari katalis (walau dari manufacture telah mencantumkan Buk Density katalis). Kemudian menghitung kebutuhan katalis untuk tiap tube (dengan data-data yang =sudah diperoleh). Berat katalis ditentukan. Kemudian dilakukan penimbangan dilanjutkan dengan mengantonginya di dalam kantong plastik (polyethilene) silinder transparan dengan diameter tertentu yang cukup kuat (tidak mudah sobek) dengan panjang tertentu sehingga mudah diangkat. Beberapa kantong dengan berat (volume) yang sama disiapkan, kemudian kantong-kantong ini dijadikan acuan untuk pengantongan katalis-katalis berikutnya. Kemasan katalis yang mirip guling ini disimpan dalam jumbo bag sehingga mudah dibawa ke lokasi (lapangan) saat loading katalis dilakukan.Pada saat pelaksanaan loading, kebutuhan seberapa banyak kantong plastik untuk setiap tube diketahui, sehingga di lapangan tinggal disiapkan seberapa banyak guling katalis yang akan diloadingkan ke dalam setiap tube pada saat loading tahap pertama dan selanjutnya. Prosedur loading dengan cara mengikat guling katalis dengan tali, dan kantong plastik bagian atas diikat, namun bagian bawah dilengketkan dengan bantuan sedikit selotip, sehingga saat mencapai kedalaman tube tertentu, selotip akan terbuka karena hentakan tali. Dengan cara ini, jumlah katalis yang terbuang menjadi lebih sedikit karena kantong tidak mudah sobek dan kuat, pelaksanaan loading menjadi lebih mudah, dan kemungkinan dilakukan unload katalis kembali akibat terlalu padatnya (terlalu banyaknya) katalis yang diloading akan sangat kecil sehingga pekerjaan berlangsung lancar.Masalah pada katalisKasus terbentuknya pola Leher Jerapah (Girrafe Necking) dan pola-pola lain seperti Tiger Tailing, Hot Band, dan Hot Tube di Tube Katalis Reformer pada umumnya disebabkan oleh terbentuknya Carbon dan/atau terikutnya Sulfur yang terkandung dalam gas proses.

Gambar 12. Pola pada tube katalis primary reformerSumber: Bontang, 2011

Mengapa Sulfur menjadi racun katalis Steam Reforming. Pada umumnya katalis yang dipakai di Steam Reforming adalah Nikel. Nikel merupakan sulfur absorbent yang sangat baik. Dalam jumlah sangat sedikit saja akan menyebabkan deaktivasi katalis total. Deaktivasi artinya berkurangnya keaktifan katalis. Dapat terjadi secara kimiawi dan secara fisik.

A. Deaktivasi secara kimiawi:Oksidasi katalis: katalis mengalami oksidasi kembali ke NiO. Dapat terjadi apabila H2 pada umpan kurang.Ni bereaksi dengan H2O membentuk NiO. Keracunan (poisoning): terjadi apabila senyawa aktif (Ni) bereaksi dengan senyawa racun (misal S, Cl membentuk NiS, NiCl2) sehingga senyawa aktif tersebut tidak dapat mereaksikan gas bumi.

B. Deaktivasi secara fisik Terjadi apabila katalis menjadi tidak aktif karena perubahan fisik atau adanya suatu benda/padatan yang menutupi senyawa aktif sehingga tidak dapat kontak dengan reaktan, antara lain Karbonisasi dan Sintering.Yang perlu diperhatikan agar hal tersebut di atas tidak terjadi adalah : Ratio S/C ( steam to carbon ratio), Pressure drop, Temperatur outlet gas, CH4 leak dijaga dalam kisaran yang dianjurkan. T approach (Tapch) yaitu selisih Tout gas dengan T kesetimbangan, Tapch < 40oC (performance katalis masih baik). Kandungan Sulfur gas proses yang masuk ke Reformer harus < 0,01 ppm.

Bila kejadian tersebut terlanjur terjadi, maka tindakan yang dilakukan disebut mereaktivasi Katalis. Prinsip dari Reaktivasi Katalis yaitu mereduksi kembali katalis yang telah teroksidasi. Reaktivasi katalis Reformer antara lain adalah dengan metode :DecokingProses penghilangan karbon (coke) pada katalis. Dapat dilakukan dengan Steam namun Reaksi berjalan lambat, Udara (O2) maka Reaksi cepat namun perlu hati-hati karena reaksi sangat eksotermis atau kenaikan T tinggi. Dapat juga dengan Sulfur Removal / Regenerasi yaitu dengan proses penghilangan racun Sulfur dari katalis atau dengan cara steaming atau reaksi dengan udara (O2).Dengan tindakan di atas, diharapkan kinerja katalis akan membaik, karena Carbon dan Sulfur yang menempel telah hilang / berkurang sehingga reaksi Steam Reforming berlangsung dengan baik, dan selanjutnya tube katalis bebas dari hot spot dan sejenisnya karena biang penyebab hot spot telah dihilangkan.

Berikut reaksi sederhana dari istilah tersebut di atas : Reduksi / Pengaktifan Katalis : NiO + H2 Ni + H2O Deaktivasi oleh Sulfur : Ni + S NiS Regenerasi Katalis (dari Sulfur) : NiS + H2O NiO + H2S H2S + 2H2O SO2 + 3H2 NiO + H2 Ni + H2O

4. Reaksi dan kondisi operasi

Seksi pembuatan gas alam dibagi menjadi tahapan reformer dari tahapan shift converter, reformer dibagi menjadi dua tahap yaitu primary reformer dan secondary reformer. Primary reformer bertujuan untuk mendapatkan gas nitrogen yang juga digunakan untuk sintesa ammonium jadi tahapan reformasi secara tidak langsung mengatur hasil ammonia, karena pada tahapan ini perbandingan H2 dan N2 yang diinginkan didapatkan, sedangkan shift converter dimaksudkan untuk mengubah senyawa CO menjadi CO2, senyawa CO2 akan diabsorb pada seksi pemurnian gas sintesa. Gas CO da CO2 tidak diinginkan karena merupakan racun katalis pada sintesa ammonia.Proses yang terjadi di unit adalah pembuatan gas sintesa, yaitu H2 dan N2 dengan perbandingan 3:1 sebagai umpan ammonia converter. Gas alam mula-mula akan mengalami reformasi menjadi CO, CO2, dan H2, kemudian gas CO dikonversi menjadi CO2 dan sebagian kecil dari aliran dikirim ke unit Cosorb.a. Primary reformer (101-B)Reaksi yang terjadi di Primary Reformer 101-B adalah reaksi pembentukan hidrogen dari senyawa hidrokarbon dan steam. Gas alam yang keluar dari Zinc Oxide Guard Chamber dicampur dengan steam dan dipanaskan dengan Mix Feed Preheater Coil di seksi konveksi Primary Reformer. Gas yang keluar diharapkan mempunyai suhu 483oC dan tekanan 36,8 kg/cm2, yang kemudian dimasukkan dalam tube-tube katalis di seksi radiant. Pada seksi radiant terdapat 9 buah sub header yang masing-masing memiliki 42 buah tube yang berisi katalis NiO yang berbentuk cincin, sehingga semuanya 378 tube. Tube-tube katalis terdiri dari campuran logam: 25% chorme, 35% nikel dan 1,225% niobium dengan diameter tube 3 inch.Pada primary reformer 101-B terjadi reaksi steam reforming yaitu reaksi antara gas alam dengan steam menjadi CO dan H2. Sebagian CO yang dihasilkan akan bereaksi dengan steam untuk membentuk CO2. Gas H2 yang dihasilkan berfungsi untuk sintesa amoniak di ammonia converter. Mekanisme reaksi yang terjadi dalam primary reformer 101-B adalah sebagai berikut:Reaksi utama yang bersifat endotermis dengan suhu sekitar 823C : CH4 + H2O CO + 3H2H= +49,27 Kcal/mol Reaksi samping yang bersifat eksotermis :CO + H2O CO2 + H2H= - 9,83 Kcal/molReaksi keseluruhan adalah endotermis dan panas yang dibutuhkan berasal dari panas pembakaran gas alam diluar tube katalis pembakaran gas alam di seksi radiant. Reaksi pembakaran tersebut dapat dituliskan sebagai berikut :CH4 + 4O2 CO2 + 2H2OH= +191,7 kkal/molBurner-burner fuel gas ini terletak diantara dua baris tube katalis. Ada 10 baris burner, masing-masing terdiri dari 20 burner.Gas alam dan steam yang akan masuk ke primary reformer harus diatur agar memiliki perbandingan mol S : C = 3,5 : 1, karena jika pemakaian steam kurang maka dibutuhkan temperatur yang lebih tinggi agar reaksi berlangsung ke arah kanan kesetimbangan. Pemakaian steam yang kurang akan menyebabkan reaksi samping sebagai berikut:CH4 C + 2H2 2CO2 C + CO2 Deposit karbon yang terbentuk ini akan melapisi permukaan katalis, sehingga akan mengurangi keaktifan katalis dan terjadi local overheating pada tube. Efisiensi perpindahan panas juga dapat berkurang dan merusak tube. Perbandingan mol S : C ini diatur oleh suatu alat yang disebut ratio relay (RRI).Gas yang bereaksi dalam tube akan keluar melalui bagian bawah tube dan disatukan dalam sebuah pipa besar untuk masing-masing baris yang disebut riser. Gas dari riser dikirim ke Secondary Reformer 103-D melalui suatu pipa besar yang disebut transfer line, suhu gas yang keluar sekitar 810-815 oC dengan tekanan 32,5 kg/cm2. Transfer line dipasangi jacket water sebagai pelinding dan pendingin. Gas CH4 yang lolos dari Primary Reformer diharapkan kurang dari 10 %. Gas hasil pembakaran (fuel gas) yang suhunya makin tinggi dihisap oleh Induced Fan melalui seksi konveksi, dimana panasnya dimanfaatkan untuk memanaskan umpan gas alam, udara untuk Secondary Reformer, Boiler Feed Water dan Superheated Steam untuk power generator. Fuel gas dari seksi konveksi dibuang ke udara melalui suatu cerobong (stack), suhu gas buang ini masih sekitar 250 oC.

Unit ProsesJenis katalisBentukVolume katalis (m3)Start-up

Primary ReformerNikel OksidaRasching Ring18,8Agustus 2002

Tugas secondary reformer adalah untuk melanjutkan reaksi reforming. Reaksi yang terjadi sama dengan reaksi yang terjadi di primary reformer, tetapi panas yang diperlukan diperoleh dari pembakaran langsung dengan udara di dalam reaktor. Gas dan campuran udara steam masuk ke secondary reformer secara terpisah dari bagian atas yang disebut mixing zone atau combustion zone dan bagian bawah disebut reaction zone. Reaction zone berupa packed bed yang terdiri dari tiga buah bed katalis nikel.Persamaan Laju Reaksi :

Neraca massa dapat dijabarkan dengan mengambil elemen volum dan alirannya diasumsikan sebagai plug flow. Elemen volum ditunjukkan oleh gambar berikut:

Persamaan-persamaan yang digunakan oleh model ini adalah :

Profil temperatur di reforming catalytic zone dapat ditentukan dengan menjabarkan neraca panas pada elemen volum tertentu dan menggunakan asumsi plug flow. Elemen volum yang digunakan dapat ditunjukkan pada gambar berikut :

Dengan penurunan rumus sebagai berikut :

Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan oleh Sigit Abdurakhman (FT Teknik Kimia UGM) terhadap primary reformer di PT Pupuk Kujang adalah :

Dari grafik dapat dilihat semakin tinggi temperatur inlet maka semakin rendah konsentrasi sisa metana outlet reformer. Hal ini menunjukkan semakin banyak metana yang bereaksi dan berubah menjadi gas hidrogen. Terjadinya reaksi merupakan akibat adanya tumbukan antar molekul yang kemudian bergabung membentuk senyawa baru. Temperatur yang semakin tinggi akan meningkatkan energi kinetik yang dimiliki oleh molekul-molekul sehingga semakin cepat pula molekul untuk bertumbukan sehingga semakin cepat terjadinya reaksi. Menurut teori kinetika gas (Folger,1992) faktor e(-E/RT) pada persamaan Arrhenius menunjukkan fraksi bergabungnya molekul. Oleh karena itu semakin besar temperatur maka akan semakin besar pula faktor e(-E/RT) yang mana kecepatan reaksi akan semakin bertambah.

Untuk variasi tekanan inlet reformer dapat dilihat pada gambar di atas. Hal tersebut menunjukkan bahwa semakin tinggi tekanan, akan semakin tinggi pula konsentrasi metana di outlet reformer. Hal ini menunjukkan bahwa semakin banyak metana yang bereaksi dan berubah menjadi hidrogen. Hal ini dapat dilihat pada reaksi (1) dan (3), dimana sisi reaktan mempunyai koefisien reaksi yang lebih kecil dari sisi produk, sehingga dengan kenaikan tekanan kesetimbangan reaksi akan bergeser ke arah reaktan. Akan tetapi setiap reaksi mempunyai batas operasional tekanan yang memungkinkan terjadinya reaksi dan juga dibatasi oleh keterbatasan alat sesuai dengan desain awal.