Produksi Gas Sintetis Deskripsi Proses

basis kering Char yang dihasilkan 0,221 lblb TKKS basis kering Sumber : Technical Report NRELTP-510-37408 May 2005 Catatan : Efisiensi gasifier didefenisikan sebagai energi pembakaran dari gas sintesis dibagi dengan energi pembakaran dari biomassa Sejumlah kecil MgO harus ditambahkan bersama olivine untuk mencegah pembentukan aglomerasi penggumpalan seperti kaca yang dihasilkan dari interaksi kalium dalam TKKS dengan komponen silika. Tanpa penambahan MgO, kalium akan membentuk gelaskaca K 2 SiO 4 dengan silika dalam sistem tersebut. K 2 SiO 4 mempunyai titik lebur yang rendah 930 o F dan terbentuknya K 2 SiO 4 tersebut akan menyebabkan media olivine menjadi lengket, terjadi aglomerasi, dan cepat menjadi defluidisasi. Kadar abu dalam umpan diasumsikan terdiri atas 0,2 berat kalium. MgO ditambahkan sebanyak 2 kali aliran mol dari kalium. Steam bertekanan rendah digunakan sebagai media gasifikasi yang diperoleh dari siklus steam. Perbandingan steam untuk TKKS adalah 0,39725 lb steamlb TKKS kering. Suhu char combustor di set pada 1800 o F 982,22 o C. Laju alir sirkulasi olivine adalah 26.92652 lb olivinelb TKKS kering. Olivine segar ditetapkan pada laju 0,11 dari laju sirkulasi untuk menutupi kehilangan Olivine dari cyclone. Udara pembakaran dalam simulasi ini adalah 12 udara berlebih. Pemisahan partikel dilakukan melalui cyclone separator S-201 dan S-202. Mayoritas dari olivine dan char 99,9 dari keduanya dipisahkan dalam Gasifier cyclone S-201 dan selanjutnya dikirim ke char combustor. Combustor cyclone S- 202 memisahkan olivine 99,9 dari pembakaran gas dan olivine akan dikirim kembali menuju gasifier. Abu dan banyak partikel pasir yang dipindahkan dikirim menuju tempat pengolahan limbah. Gas dari gasifier cyclone S-201 akan dikirim ke unit reformer. Dalam reaktor unggun fluidisasi mendidih bubbling fluidized bed reactor ini, komponen CH 4 , C 2 H 4 dan C 2 H 6 akan dikonversi menjadi CO dan H 2 . Dalam simulasi ini, persen konversi dari tiap-tiap komponen akan di set dengan jumlah komponen yang dapat dilihat pada Tabel 2.7 tentang performa rancangan dari reformer yang telah di verifikasi secara eksperimen dari data yang dikumpulkan pada NREL’s bench-scale thermo-catalytic conversion system dan NREL’s Thermochemical Pilot Process Development Unit TCPDU. Tabel 2.9 Kinerja rancangan dari Reformer Komponen konversi menjadi CO H 2 CH 4 20 C 2 H 4 50 C 2 H 6 90 Phillips, dkk, 2004 Dalam rancangan ini, gas yang masuk kedalam reformer adalah pada suhu gasifier 870 o C dan suhu gas keluaran reformer adalah 1383 F 750,56 o C. Sebelum menuju tahapan pembersihan, gas panas akan didinginkan sampai 300 o F 148,9 o C dengan alat penukar panas H-201 dan H-202 yang terintegrasi dalam siklus steam.

2.8.2 Persiapan Gas Sintesis Gas Clean Up and Compression

Setelah pendinginan langsung dari gas sintesis pada suhu 300 o F, dilanjutkan dengan penambahan pendinginan yang dilakukan melalui Water Scrubbing M-301 dan M-302. Scrubber juga menghilangkan impuritis seperti partikulat dan residu. Sistem scrubbing terdiri dari Venturi Scrubber dan Quench Chamber. Quench water didinginkan melalui Heat Exchanger dan disirkulasi kembali menuju Venturi Scrubber M-302 dan Quench Chamber M-301. Laju alir quench water ditentukan dengan menyesuaikan laju sirkulasi suhu keluar dari air pendingin Heat Exchanger H-301 yaitu sebesar 110 F 43,33 o C. Kelebihan water scrubber akan dikirim menuju fasilitas pengolahan air limbah. Jumlah air untuk scrubber sekitar 2 galon per menit dari kelebihan air untuk pabrik ukuran 2000 ton material kering per hari. Untuk tujuan perancangan, kadar air dari aliran lumpur sludge diatur pada 50 berat. Suhu pendinginan pada tahap pembersihan gas sintesis adalah pada 140 o F. Gas sintesis kemudian dimampatkan atau dikompresi menjadi 2068 kPa menggunakan 3 tiga kompresor sentrifugal dengan pendingin interstage K-301AB, S-301, S- 302AB, S-303, H-302AB, dan H-303. Kompresor yang dimodelkan masing- masing bagian mempunyai efisiensi politropik 78 dan dengan suhu intercooler 140 o F. Setelah syngas mencapai tekanan 2068 kPa maka aliran keluar kompresor masuk ke dalam Heater H-401 untuk dinaikkan suhunya mencapai 250 o C

2.8.3 Pembuatan Dimetil Eter

Gas sintesis yang telah dibersihkan dan diatur perbandingan COH2 = 1,0, akan memasuki reaktor sintesis DME. Reaksi yang terjadi di dalam reaktor ini adalah: CO + 2H 2  CH 3 OH CH 3 OH  CH 3 OCH 3 + H 2 O CO + H 2  CO 2 + H 2 O Umumnya dimetil eter dapat diperoleh melalui dua cara, yaitu melalui proses langsung dan proses tidak langsung. Melalui proses tidak langsung, metanol disintesis terlebih dahulu, diikuti dengan reaksi dehidrasi metanol, dan pada reaktor terpisah Dimetil Eter akan disintesis. Pada proses pembentukan langsung, gas sintetis H 2 CO disintesis menjadi Dimetil Eter Sumahamijaya, 2008. Gas sintesis yang telah dibersihkan, diatur perbandingan COH 2 = 1,0, masuk ke reaktor sintesis Dimetil Eter. JFE mengembangkan teknologi untuk mengkonversi gas sintesis menjadi Dimetil Eter. Reaksi ini dilangsungkan dalam reaktor sintesis DME. Konversi kesetimbangan pada temperatur 250 o C dan tekanan 2 Mpa. Di dalam reaktor, reaksi sintesis metanol terjadi bersamaan dengan reaksi dehidrasi metanol menjadi Dimetil Eter. Gambar 2.2 Reaktor Sintesis Dme Ohno, 2001 Kondisi operasi standar yang diterapkan dalam reaktor sintetis Metanol sintesis Dimetil Eter ditunjukkan di bawah ini Ogawa, 2003: