Hasil Pencarian  ::  Simpan CSV :: Kembali

"Hidrogenasi katalitik CO2 menjadi CH3OH memiliki prospek yang cerah seiring dengan permintaan pasar yang tinggi. Metanol CH3OH dibutuhkan sebagai bahan baku di industri petrokimia untuk memproduksi formaldehida, klorometana, amina asetat dan juga sebagai alternatif energi baru yang ramah lingkungan. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan pengaruh katalis CuO/ZnO/Al2O3 dan pengaruh temperatur umpan dalam bentuk konversi CO2, selektivitas CH3OH, dan yield CH3OH. Preparasi katalis CuO/ZnO/Al2O3 dilakukan dengan metode kopresipitasi menghasilkan persentase rasio komposisi logam Cu-Zn-Al yaitu 66,7: 27,4: 4,29 dan luas permukaan katalis sebesar 98,3411 m2/g. Komposisi perbadingan gas umpan H2 : CO2 yaitu sebesar 3 : 1. Reaktor unggun tetap dengan diameter dalam 1,5 cm; panjang 19 cm bed katalis 5 cm, dan furnace 5 cm. Reaksi dilakukan pada tekanan 30 bar dan laju alir dijaga konstan. Variasi yang dilakukan dalam reaksi yaitu variasi temperatur umpan pada 220, 250, 280 oC. Didapatkan nilai konversi CO2 yang tertinggi terjadi pada saat temperatur umpan 250 oC dengan waktu reaksi hingga mencapai kondisi stabil yaitu selama 240 menit. Sehingga kondisi reaksi pada temperatur 250 oC dikatakan sebagai kondisi optimal dengan didapatkan nilai konversi CO2 sebesar 21,8, selektivitas CH3OH sebesar 82,76, dan yield CH3OH sebesar 18,04.

---

The catalytic hydrogenation of CO2 to CH3OH has a bright prospect along with high market demand. Methanol CH3OH is needed as raw material in the petrochemical industry to produce formaldehyde, chloromethane, amine acetate and also as an alternative new environmentally friendly energy. This study aims to obtain the effect of CuO ZnO Al2O3 catalyst and the influence of feed temperature in the form of CO2 conversion, CH3OH selectivity, and yield of CH3OH. Preparation of CuO ZnO Al2O3 catalysts by coprecipitation method resulted in percentage ratio of Cu Zn Al metal composition of 66,7 27,4 4,29 and catalyst surface area of catalyst 98,3411 m2 g. H2 CO2 gas ratio composition of 3 1. Fixed bed reactor with 1.5 cm inner diameter length of 19 cm bed catalyst 5 cm, and furnace 5 cm. The reaction is carried out at a pressure of 30 bar and the flow rate is kept constant. Variations made in the reaction are variation of feed temperature at 220, 250, 280 oC. The highest CO2 conversion value occurs when the 250 oC feed temperature with reaction time reaches a stable condition of 240 minutes. So that the reaction condition at 250 oC is said to be the optimal condition with a CO2 conversion value of 21.8, CH3OH selectivity of 82.76, and CH3OH yield of 18.04."

"Dimetil eter adalah senyawa organik dengan rumus kimia CH3OCH3 yang dapat dijadikan bahan bakar alternatif LPG. Tujuan dari penelitian ini adalah mendapatkan model reaktor unggun diam heterogen yang valid untuk sintesis DME dari CO2 pada katalis Cu-Fe-Zr/HZSM-5 sehingga diperoleh parameter kinetika yang dipakai untuk merancang reaktor unggun diam skala komersial. Model yang telah dikembangkan disimulasikan menggunakan software COMSOL Multiphysics 5.5. Validasi model dilakukan pada kondisi isotermal sehingga tidak ada neraca energi. Validasi model dilakukan dengan menyamakan konsentrasi luaran reaktor simulasi dan eksperimen dengan mengubah-ubah parameter kinetika. Faktor pra-eksponensial yang diperoleh untuk hidrogenasi CO2, hidrogenasi CO, RWGS, dan dehidrasi metanol masing-masing sebesar 6,3376 x 103 mol/kg.s, 5,12 x 10-2 mol/kg.s, 1,20863 x 105 mol/kg.s, dan 6 x 1029 mol/kg.s serta energi aktivasi masing-masing sebesar 1,8919 x 104 J/mol, 0 J/mol, 7,629 x 103 J/mol, dan 1 x 105 J/mol dengan range AARD (average absolute relative deviation) antara 6,3111-13,4582%. Parameter kinetika tersebut dipakai untuk merancang reaktor unggun diam skala komersial untuk target produksi DME sebesar 150.000 ton per tahun dengan memvariasikan suhu, tekanan, GHSV (gas hour space velocity), rasio H2/CO2, diameter katalis, dan geometri reaktor sehingga diperoleh volume reaktor terendah. Variasi suhu sebesar 240-280 oC, variasi tekanan sebesar 1-5 MPa, variasi GHSV sebesar 500-2500 mL/g.h, variasi rasio H2/CO2 sebesar 1:1-7:1, variasi diameter katalis sebesar 1-5 mm, variasi diameter unggun sebesar 5-20 cm, dan variasi panjang unggun sebesar 8-16 m. Hasil yang optimal diperoleh pada suhu 260 oC, tekanan 3 MPa, GHSV 2000 mL/g.h, rasio H2/CO2 4:1, diameter katalis 2 mm, diameter unggun 10 cm, dan panjang unggun 12 m dengan konsentrasi DME 12,1 mol/m3, laju alir massa DME 107,3 kg/d, dan jatuh tekan 0,20384 bar dengan jumlah tube sebanyak 3995 di dalam satu reaktor.

---

Dimethyl ether is an organic compound with the chemical formula CH3OCH3 which can be used as an alternative fuel for LPG. The objective of this study is to obtain a valid heterogeneous fixed bed reactor model for DME synthesis from CO2 on a Cu-Fe-Zr/HZSM-5 catalyst to obtain the kinetic parameters and used to design a commercial scale fixed bed reactor. The developed model was simulated using COMSOL Multiphysics 5.5 software. Model validation was carried out under isothermal conditions so there is no energy balance. Model validation was carried out by fitting the simulation and experimental concentration reactor output by varying the kinetic parameters. The pre-exponential factors obtained for CO2 hydrogenation, CO hydrogenation, RWGS, and methanol dehydration were 6.3376 x 103 mol/kg.s, 5.12 x 10-2 mol/kg.s, 1.20863 x 105 mol/kg.s, and 6 x 1029 mol/kg.s and the activation energies were 1.8919 x 104 J/mol, 0 J/mol, 7.629 x 103 J/mol, dan 1 x 105 J/mol with the AARD range (average absolute relative deviation) between 6,3111-13,4582%.These kinetic parameters are used to design a commercial scale fixed bed reactor for a DME production target of 150,000 ton per year by varying temperature, pressure, GHSV (gas hourly space velocity), H2/CO2 ratio, catalyst diameter, and reactor geometry to obtain the lowest reactor volume. Temperature variation of 240-280 oC, pressure variation of 1-5 MPa, GHSV variation of 500-2500 mL/g.h, H2/CO2 ratio variation of 1:1-7:1, catalyst diameter variation of 1-5 mm, reactor diameter variation of 5-20 cm, and reactor length variation of 8-16 m is used. Optimal results were obtained at 260 oC, pressure 3 MPa, GHSV 2000 mL/g.h, H2/CO2 ratio 4:1, catalyst diameter 2 mm, reactor diameter 10 cm, and reactor length 12 m with DME concentration of 12.1 mol/m3, mass flow rate of 107.3 kg/d, and pressure drop of 0.20384 bar with 3995 tubes in one reactor."

"Perubahan iklim dunia menuju pemanasan global menjadi isu kritikal saat ini yang sangat mendesak untuk mendapatkan penyelesaian. Pada industri minyak dan gas, unit pemisahan gas asam atau acid gas removal unit (AGRU) masih banyak melepaskan gas CO₂ ke atmosfer yang akan merusak lingkungan. Proses teknologi hidrogenasi CO₂ menjadi metanol menggunakan katalis tembaga dipandang dapat menjadi salah satu solusi mengolah buangan CO₂ unit AGRU. Reaktor sebagai alat proses yang sangat penting tempat reaksi kimia berlangsung harus dapat didesain sebaik mungkin agar hasil produksi dapat mencapai spesifikasi yang diinginkan. Studi ini bertujuan untuk mendesain reaktor proses hidrogenasi CO₂ menjadi metanol dengan metode simulasi menggunakan COMSOL multiphysics dan UniSim. Konversi CO₂ menjadi metanol relatif kecil dan dibatasi oleh konversi kesetimbangan serta panas reaksi yang harus dikendalikan karena reaksi eksotermis. Oleh karena itu rancangan reaktor diupayakan dapat menaikkan konversi dan mengendalikan panas yang terbentuk dengan cara penerapan reaktor unggun diam bertahap dengan pendinginan dan pemisahan metanol-air antar tahap unggun reaktor. Validasi dengan data literatur berupa hasil eksperimen An Xin et.al. yang menggunakan reaktor unggun diam pada tekanan 50 Bar pada berbagai temperatur operasi yaitu 210 °C, 230 °C, 250 °C dan 270 °C. Hasil eksperimen menunjukan adanya kesesuaian hasil simulasi dengan data eksperimen tersebut untuk konversi CO₂ dan yield metanol. Validasi dengan menggunakan data pabrik metanol skala komersial pada literatur juga menunjukkan hasil yang cukup memuaskan dengan deviasi di bawah 9.99%. Konversi tertinggi CO₂ untuk produksi metanol hasil simulasi didapat pada temperatur 232 °C. Hasil simulasi menunjukkan bahwa sintesis metanol kurang efisien pada temperatur yang lebih tinggi dari 232°C dikarenakan sifat reaksi yang eksotermis. Dimensi reaktor yang dirancang dalam penelitian ini dengan diameter 1.5 meter, dengan 5 tahap unggun dan tinggi tiap unggun ( bed ) pada rentang 0,5 - 1 meter, dapat menghasilkan metanol sebesar 5698 kg/jam (136.75 ton/hari) dari hasil olahan aliran CO₂ gas buangan AGRU sehingga hasil konversi total CO₂ menjadi metanol meningkat sebesar 71.5% dibandingkan dengan reaktor satu tahap. 

---

A world climate change towards global warming has been a critical issues which currently need a sustainable solution. In the oil and gas industry, acid gas removal unit releases a significant amount of   into the atmosphere which critical to the environment. The process technology of CO₂ hydrogenation into methanol using copper catalyst has been considered as a potential solution to treat the released CO₂. Reactor is the key process equipment where the chemical reaction is performed thus must be designed properly to ensure the product will meet the required specification. This study aims to design a reactor for CO₂ hydrogenation into methanol utilizing COMSOL multiphysics and UniSim process simulation. CO₂ conversion to methanol has a relatively small value as limited by its equilibrium and was inhibited by the exothermic heat reaction released that shall be well managed. Therefore a novel reactor design is developed to increase the overall conversion of CO₂ into methanol as well as to control the released heat with implementation of an adiabatic multistage fixed bed reactor with inter-stage cooling and methanol-water removal. Validation of the model with experiment from AnXin et.al was performed at pressure of 50 Bar and varied temperature of  210 °C, 230 °C, 250 °C and 270 °C to ensure simulation accuracy. The simulation result shows a good agreement with the reference data in term of the CO₂ conversion as well as methanol yield for both laboratory scale and industrial benchmark data. The highest conversion was achieved at the temperature of 232 ^oC at 50 Bar and it was found that that methanol synthesis was not efficient to be conducted at a higher temperature than 232^oC due to its exothemic nature of the reaction. A fixed bed reactor with the dimension of 1.5 meter diameter and 5 stages of multibed configuration can process a 5 MMSCFD feed gas from AGRU to produce methanol at rate of 5698 kg/h (136.75 ton/day) which is 5 times higer than can be produced from a single stage fixed bed reactor."

"Modifikasi dilakukan pada sistem katalis yang terdiri dari logam Ni dan Zn sebagai promotor dengan penyangga karbon aktif agar dapat menurunkan keasaman dalam menghidrogenasi CO dan CO2 secara simultan menjadi metanol. Karbon aktif berasal dari batubara bituminous yang mengandung unsur Si, Al, Fe, Ca, S dan Mg. Katalis dibuat secara impregnasi dilanjutkan dengan pengeringan dalam oven 110oC selama 20 jam dan kalsinasi pada suhu 400oC selama 4 jam. Tahap awal uji aktivitas katalis didahului oleh reduksi secara in-situ dalam fixed bed reactor dengan massa katalis 0.5 gram selama 1.5 jam pada suhu 350oC menggunakan gas H2 sebagai pereduksi. Proses hidrogenasi CO dan CO2 dilangsungkan pada kondisi 20 bar dan suhu 270oC selama 4 jam kontinyu. Sebagai umpan digunakan campuran gas H2/CO/CO2/N2 dengan komposisi 69.98% H2, 17.78% CO, 6.41% CO2, 5.75% N2 dan 0.08% CH4. Katalis dengan loading Ni tertinggi (57.58% Ni dan 9.46% Zn) dengan keasaman 0.1565 mmol/g.Kat dan luas area permukaan 758.04 m2/gram menghasilkan konversi CO2 tertinggi sebesar 97.72% dan konversi CO sebesar 12.34% untuk membentuk CH4, C2H4, C2H6 dan metanol.

---

Modifications carried out on a catalyst system consisting of Ni metal and Zn as a promoter with activated carbon as a support in order to lower the acidity in the hydrogenate of CO and CO2 that simultaneously produce methanol. Activated carbon derived from bituminous coal containing elements of Si, Al, Fe, Ca, S and Mg. The catalyst is made by impregnation followed by drying in an oven 110oC for 20 hours and calcination at a temperature of 400oC for 4 hours. The initial stage of the catalyst activity test was preceded by in-situ reduction in the fixed bed reactor with a catalyst mass of 0.5 grams for 1.5 hours at a temperature of 350oC using H2 as a reductant. The process of hydrogenation of CO and CO2 held in conditions of 20 bar and a temperature of 270oC for 4 hours continuously. gas mixture (H2 / CO / CO2 / N2) is used as a feedstock with each composition 69.98% H2, 17.78% CO, 6:41% CO2, 5.75% N2 and 0.08% CH4. Nickel catalyst with the highest loading (57.58% 9:46% Ni and Zn) with the acidity 0.1565 mmol /g.Kat and surface area 758.04 m2/gram have the highest conversion of CO2 97.72% and the conversion of CO reach 12.34% to form CH4, C2H4, C2H6 and methanol."

"Model reaktor pembentukan metanol merupakan faktor yang penting untuk menentukan parameter kinetika reaksi pembentukan metanol. Walaupun demikian, model yang digunakan dalam riset-riset mengenai kinetika metanol yang ada masih menggunakan model yang disederhanakan. Graaf et.al (1982) mengevaluasi kinetika percobaanya dengan model CSTRsatu dimensi, sementara Froment dan Bussche (1996) mengevaluasi parameter kinetikanya dengan model reaktor homogen-semu satu dimensi. Penelitian ini bertujuan untuk memodelkan reaksi pembentukan metanol dalam sebuah reaktor unggun diam multitubular tiga dimensidengan menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD) yang dikoplingdengan efek perpindahan panas dan perpindahan massa dalam reaktor multitubular. Evaluasi model berupa karakterisasi pola aliran dalam tube dan shell, karakterisasi temperatur tube dan shell, distribusi konsentrasi dalam tube. Kondisi operasi reaktor suhu inlet tube sebesar 230°C, tekanan 76.89 bar, dan komposisi inlet seperti yang ditentukan darivalidasi penelitian oleh Samimi et.al (2018). Dari hasil simulasi didapat nilai optimal kecepatan aliran pendinginan sebesar 3 m/s dan parameter faktor tumbukkan laju reaksi A1 dan A7 sebesar 1.685 dan 1.6, dengan kesalahan parameter terbesar adalah konsentrasi CO sebesar 33% error.

---

The methanol formation reactor model is an important factor for determining the kinetics parameters of the methanol formation reaction. Nonetheless, the model used on existing research in methanol kinetics still uses a simplified model. Graaf et.al (1982) evaluated the experimental kinetics with the one dimensional CSTR model, while Froment and Bussche (1996) evaluated the kinetic parameters with the model of one dimensional pseudo homogeneous reactor. This study aims to model the reaction of methanol formation in a three-dimensional multitubular fixed bed reactor using Computational Fluid Dynamics (CFD) coupled with the effects of heat transfer and mass transfer in multitubular reactors. Evaluation of the model in the form of characterization of flow patterns in the tube and shell, characterization of tube and shell temperature, and characterization of concentration distribution in the tube. The operating conditions of the reactor inlet tube temperature are 230 ℃, pressure 76.89 bar, and the composition of the inlet as determined from the validation of research by Samimi et.al (2018). The simulation results obtained an optimal value of flow velocity 3 m/s and the collision factor of A1 and A7 is 1.6685 and 1.6 respectively, with the biggest error being the CO concentration of 33% error."