Reformer Syngas CoolerSteam Superheater 1 H-403 High Temperature Shift Reactor R-402

4.76 Reformer Syngas CoolerSteam Superheater 1 H-403

Fungsi : mendinginkan aliran keluar dari H-402 sampai suhu 350 o C a. Entalpi aliran 34-out, H 34out pada 750,580 o C = 222291738,284 kJ Aliran 34-out adalah aliran keluar dari H-402 yang ingin didinginkan. b. Menghitung entalpi aliran 34-out, H 34-out pada suhu 350 o C T 1 = 848,237 o C = 1121,387 K T 2 = 350 o C = 623,15 K Komponen m kg n mol CpdT, kJmol ∑Hi kJ H 2 5387,721 2672480,559 29,410 78597734,849 CO 2 14,725 334,586 47,955 16044,969 CO 22313,090 796585,964 30,614 24386587,558 H 2 O 45710,291 2537332,048 36,670 93043358,749 CH 4 2081,565 129749,920 53,644 6960349,430 C 2 H 4 0,020 0,712 73,211 52,104 C 2 H 6 0,231 7,673 91,565 702,604 C 3 H 8 2,967 67,286 132,801 8935,608 C 3 H 6 4,475 106,344 110,150 11713,791 C 4 H 10 0,204 3,515 172,220 605,290 C 4 H 8 0,209 3,721 150,611 560,362 H 35 203026645,314 c. Menghitung beban Cooler H-403 Q H-403 Besarnya panas yang perlu diserap agar suhu operasi dapat tercapai adalah : TC TI TI 35 H-403 T in = 750,580 o C Aliran 34-out Aliran 35 T out = 350 o C ΔH Universitas Sumatera Utara Q H-403 = H 35 – H 34out = 203026645,314 – 222291738,284 Q H-403 = -24586049,415 kJ d. Menghitung kebutuhan air pendingin H-403 Q H-403 Suhu steam masuk = 301,667 o C = 574,817K Suhu steam keluar = 537,778 o C = 810,928 K ∫ 928 , 810 574,817 CpdT = 8844,878 kJmol Maka jumlah air pendingin yang dibutuhkan adalah : N air = ∫ 810,928 574,817 402 - H CpdT Q = 8844,878 15 24586049,4 = 2779,694 kmol F air = = × Air Air BM N 2779,694 × 18,05 = 50076,457 kg Tabel LB-41 Neraca Energi pada Cooler H-403 Komponen Masuk kJ Keluar kJ H 34out H 35 H 2 82738670,850 78597734,849 CO 2 18699,979 16044,969 CO 26765308,024 24386587,558 H 2 O 108093543,582 93043358,749 CH 4 9965194,107 6960349,430 C 2 H 4 70,576 52,104 C 2 H 6 998,921 702,604 C 3 H 8 12451,806 8935,608 C 3 H 6 16156,190 11713,791 C 4 H 10 835,295 605,290 C 4 H 8 765,400 560,362 Jumlah 227612694,729 203026645,314 Q -24586049,415 Total 203026645,314 203026645,314 Universitas Sumatera Utara R-402 35 36

4.77 High Temperature Shift Reactor R-402

Reaktor High Temperature Shift HTS berfungsi untuk mengubah mayoritas dari CO, ketika direaksikan dengan H 2 O menjadi CO 2 dan H 2 melalui reaksi water-gas shift. Seperti yang ditunjukkan melalui mekanisme reaksi berikut : CO + H 2 O  CO 2 + H 2 Konversi CO untuk menghasilkan CO 2 dan H 2 adalah X = 70 Sumber : Technical Report NRELTP-510-37408 May 2005 a. Entalpi aliran umpan R-402, H 35 , pada 350 o C = 203026645,314 kJ b. Perhitungan panas reaksi HTS pada suhu 850 o C ∑ ∑ − = ∆ produk reaktan 25 i i i i C Hf n Hf n Hr Reaksi: CO + H 2 O → CO 2 + H 2 in : N 35 CO N 35 H2O N 35 CO2 N 35 H2 Reaksi : 557610,175 557610,175 557610,175 557610,175 out : N 36 CO N 36 H2O N 36 CO2 N 36 H2 = − × = CO CO CO X N r σ 35 0,7 × N 35 CO = 557610,1750 mol Komponen n i reaktan mol n i produk mol H f kJmol ∑H i kJ CO -557610,175 -110,615 61680192,257 H 2 O -557610,175 -241,997 134940011,827 CO 2 557610,175 -393,685 -219522652,458 H 2 557610,175 0,000 0,000 Universitas Sumatera Utara Hr , pada 25 o C -22902448,374 c. Menghitung perubahan entalpi aliran 35, H 35 dari suhu 25 o C sampai suhu optimum Setelah ditrial suhu optimum produk pada aliran 35 sampai Q = 0, diperoleh: T = 710,659 o C = 983,809 K Komponen m kg n mol CpdT, kJmol ∑H i kJ H 2 6511,863 3230090,734 30,182 97489992,041 CO 2 24554,982 557944,761 54,156 30216139,622 CO 6693,927 238975,789 33,113 7913165,452 H 2 O 35664,888 1979721,873 40,927 81023180,317 CH 4 2081,565 129749,920 71,346 9257157,593 C 2 H 4 0,020 0,712 93,766 66,733 C 2 H 6 0,231 7,673 121,781 934,462 C 3 H 8 2,967 67,286 174,149 11717,691 C 3 H 6 4,475 106,344 143,161 15224,275 C 4 H 10 0,204 3,515 225,473 792,453 C 4 H 8 0,209 3,721 194,337 723,048 H 35 225929093,688 Tabel LB-42 Neraca energi pada Reaktor HTS R-402 Komponen Masuk kJ Keluar kJ H 35 H 36 H 2 78597734,849 97489992,041 CO 2 16044,969 30216139,622 CO 24386587,558 7913165,452 H 2 O 93043358,749 81023180,317 CH 4 6960349,430 9257157,593 C 2 H 4 52,104 66,733 C 2 H 6 702,604 934,462 C 3 H 8 8935,608 11717,691 C 3 H 6 11713,791 15224,275 C 4 H 10 605,290 792,453 C 4 H 8 560,362 723,048 Jumlah 203026645,314 225929093,688 Universitas Sumatera Utara Sub total 203026645,314 225929093,688 ∆H r -22902448,374 Q 0,000 Total 203026645,314 203026645,314 4.78 Low Temperatura Shift PrecoolerBoiler Feed Water Preheater1 H-405 Fungsi : mendinginkan aliran keluar dari R-402 sampai suhu trial keluaran H-405 a. Entalpi aliran 36, H 36 pada 710,659 o C = 225929093,688 kJ Aliran 36 adalah aliran keluar dari R-402 yang ingin didinginkan. b. Menghitung entalpi aliran 36-out, H 36-out pada suhu trial keluaran H-405 Setelah di trial sampai jumlah kebutuhan air pada susunan seri cooler H-402 H-405 adalah sama, sehingga diperoleh suhu keluaran dari H-405 adalah: T = 232,222 o C = 505,3722 K Komponen m kg n mol CpdT, kJmol ∑Hi kJ H 2 6511,863 3230090,734 29,290 94609046,266 CO 2 24554,982 557944,761 44,815 25004046,685 CO 6693,927 238975,789 29,856 7134873,850 H 2 O 35664,888 1979721,873 35,446 70173881,636 CH 4 2081,565 129749,920 47,191 6123067,190 C 2 H 4 0,020 0,712 63,883 45,465 C 2 H 6 0,231 7,673 78,825 604,849 TC TC TI TI H-406 H-405 36 37 TI TI T in = 710,659 o C Aliran 36 Aliran 36 out T out = 232,222 o C ΔH Universitas Sumatera Utara C 3 H 8 2,967 67,286 114,186 7683,065 C 3 H 6 4,475 106,344 95,457 10151,260 C 4 H 10 0,204 3,515 148,249 521,040 C 4 H 8 0,209 3,721 130,429 485,271 H 36out 203064406,578 c. Menghitung beban Cooler H-405 Q H-405 Besarnya panas yang perlu diserap agar suhu operasi dapat tercapai adalah : Q H-405 = H 36out – H 36 = 203064406,578 – 225929093,688 Q H-405 = -22864687,110 kJ d. Menghitung kebutuhan air pendingin H-405 Q H-405 Suhu Air pendingin masuk = 110 o C = 383,15 K Suhu Air pendingin keluar = 301,111 o C = 574,261 K ∫ 574,261 383,150 CpdT = 6727,900 kJmol Maka jumlah air pendingin yang dibutuhkan adalah : N air = ∫ 574,261 383,150 405 - H CpdT Q = 6727,900 10 22864687,1 = 3398,488 kmol F air = = × Air Air BM N 3398,488 × 18,05 = 61224,102 kg Tabel LB-43 Neraca Energi pada Cooler H-405 Komponen Masuk kJ Keluar kJ H 36 H 36-out H 2 97489992,041 94609046,266 CO 2 30216139,622 25004046,685 CO 7913165,452 7134873,850 H 2 O 81023180,317 70173881,636 CH 4 9257157,593 6123067,190 C 2 H 4 66,733 45,465 C 2 H 6 934,462 604,849 C 3 H 8 11717,691 7683,065 Universitas Sumatera Utara C 3 H 6 15224,275 10151,260 C 4 H 10 792,453 521,040 C 4 H 8 723,048 485,271 Jumlah 225929093,688 203064406,578 Q -22864687,110 Total 203064406,578 203064406,578 Universitas Sumatera Utara

4.79 Low Temperatura Shift Precooler Deaerator Water Preheater 2