Melia Stefani T / 5203010003Calista / 5203010004Ezra Ariella W / 5203010021Reinard Dona T / 5203010028Felicia Salim / 5203010032Rossiana Dwiki L / 5203010034Mario Ariesta M / 5203010047PROSES KELLOG

KELLOGG PROSESSintesis amonia dari gas alam dengan reformasi steam

Proses KelloggProses Kellogg membutuhkan energi BUKAN karena REAKSI tetapi untuk membuat STEAMPenyiapan Masukan(Sintesis gas)CO2 Removali) Desulfurisasi

ii) Reformasi steam primer

iii) Reformasi steam sekunderi) CO2 removal

ii) MetanasiSintesis NH3dan pemurniani) Sintesis NH3

ii) Proses Recycle

Bahan baku Gas Alam (Metana)Kadar CH4:85,76% volTemperatur:15,6 - 30CTekanan:19,3 kg/cm2Kandungan Total Sulfur:25 ppmBerat Molekul:19,66

Udara diambil N2 pada tekanan atmosfir 79%a. Unit persiapan gas umpan

ContdDesulfurisasiUntuk menghilangkan kandungan Sulfur dan klorin yang ada dalam feed gasProses ini berjalan pada tekanan 40 kg/cm2 dan suhu 350-400CSulfur dalam feed gas diadsorpsi dengan H2OBila temperatur di bawah akan terjadi reaksi metanasi yang menyebabkab kenaikan temperatur di Desulfurizer sendiri, Bila temperatur di atas akan terbentuk karbamat karena ada kandungan NH3 dalam gas H2 recycle dan CO2 dalam gas umpan

B. UNIT PEMBUATAN GAS SINTESAPrimary ReformingProses pemecahan gas alam dengan steam sehingga terbentuk CO2 dan H2Proses berjalan pada tekanan 33 kg/cm2 dan suhu 500 - 600C Katalis yang digunakan adalah nikel% konversi gas metana pada primary reformer 30-40%CH4 + H2O CO + 3H2 H0 = 206 kJ.mol-1CO + H2O CO2 + H2 H0 = -41 kJ.mol-1

ContdSecondary ReformingProses pemecahan gas alam dengan steam sehingga terbentuk CO, CO2 dan H2Proses pada tekanan 33 kg/cm2 dan temperature 827 - 1100C dengan katalis nikelGas H2 yang terbentuk sebagian dibakar dengan udara menghasilkan gas N2 dan H2O % konversi gas metana mencapai 99%CH4 + H2O 3H2 + CO 2H2 + [O2 + N2] 2H2O + N2

Contd Water-gas shift conversion( konversi reaksi CO)Untuk mengkonversi sisa gas CO (12-15%) dari bagian secondary reformer menghasilkan gas H2 dan H2O. Ada 2 tahapan proses :HTS ( High Temperature Shift)Mereaksikan CO dan steam menjadi CO2 pada suhu tinggi (351 - 435C) dengan tekanan setinggi 33 kg/cm2 dengan katalis Fe CO + H2O Fe CO2 + H2O

LTS (Low Temperature Shift)Mereaksikan CO dan steam menjadi CO2 pada suhu rendah (203 - 225C) dengan tekanan sama dengan HTS, yaitu 33 kg/cm2 dengan katalis Cu CO + H2O Cu CO2 + H2O Karena tidak semua CO dapat dikonversikan menjadi CO2 di HTS, maka reaksi tersebut disempurnakan di LTS setelah sebelumnya gas proses didinginkan

Contd Water-gas shift conversion (pemisahan CO2)Pada unit ini CO dan CO2 dipisahkan dari gas sintesa, karena CO dan CO2 dapat meracuni katalis ammonia konverterCO2 merupakan produk samping (side product) dari pabrik ammonia dan digunakan sebagai bahan baku pabrik urea

Unit Pemurnian Gas SintesaAbsorberMemisahkan CO2 dari kumpulan gasStripperMemisahkan antara CO2 dan absorben, contohnya MDEA (Methyl Diethanol Amine)MetanatorUntuk mengkonversi CO2 menjadi CH4

Absorber dan StrippingGas pada suhu 70CCO2 yang keluar pada suhu 48 C dengan komposisi 0,1 %volProses penyerapan CO2 di absorber dilakukan pada tekanan tinggi dan suhu rendah, sedangkan pada stripping dilakukan pada tekanan rendah dan suhu tinggi.

MetanatorReaksi :CO + 3H2 CH4 + H2OCO2 + 4H2 CH4 + 2H2OBeroperasi pada tekanan 26,7 kg/cm2G dan temperatur 330 C. Karena panas yang dihasilkan dari reaksi ini, maka temperatur naik menjadi 366 C.Absorber dibatasi maksimal 0,1% vol agar tidak terjadi overheating. Gas hasil keluaran (H2, N2, dan CH4) mempunyai batas kandungan 10ppm.

Unit Sintesa AmoniaKonverter amoniaMereaksikan H2 dan N2 menjadi NH3SeparatorMemisahkan cairan NH3 dengan gas CH4 (gas kilat)

Konverter AmoniaPerbandingan H2 dan N2 adalah 3:1.Ada 2 jenis kompresor yaitu LPC (Low Pressure Case) dan HPC (High Pressure Case).LPC :Masuk : suhu 38 C dan tekanan 24,1 kg/cm2GKeluar : sehu 67,4 C dan tekanan 63,4 kg/cm2GHPCMasuk : Gas campuran (H2, N2, dan CH4) bercampur dengan gas recycle dari konverter. Terjadi pada suhu 141 C dan tekanan 147 kg/cm2G melalui samping.

ContReaksi :N2 + 3H2 2NH3Menggunakan katalis Fe (Promoted Iron) dan dioperasikan pada temperatur 480 C dan tekanan 150 kg/cm2G

e. Unit Pendinginan Ammonia (Ammonia Referigration Unit)Proses refrigerasi adalah proses pencairan gas NH3 hasil reaksi. Dengan terkondensasinya NH3, gas-gas lain keluaran converter ammonia akan terpisah dari NH3 product. NH3 akan dicairkan pada suhu -33C tekanan 0,05 kg/cm2. Sebagian besar NH3 akan mencair. Untuk memberikan pendinginan pada ammonia diperlukan suatu system pendinginan untuk mengkondensasikan ammonia yang ada dalam gas sintesa, gas buang, serta gas pada interstage kompressor gas sintesa.

f. Unit Daur Ulang Ammonia ( Ammonia Recycle Unit )untuk menyerap NH3 yang terkandung didalam gas buang sehingga diperoleh effisiensi produk ammonia yang lebih tinggiPenyerapan kandungan ammonia yang ada dalam campuran gas buang dilakukan dalam dua packed absorber dengan sirkulasi yang berlawanan arah antara gas-gas dengan air.Gas-gas yang keluar dari menara absorber dikirim ke primary reformer sebagai bahan bakar.Kadar NH3 dalam gas yang dikembalikan (recycled) dalam proses sintesis ammonia sebesar 1,34%.

Komposisi keluaran = 21 sampai 24 (Volume)Katalis : Nikel / Alumina meningkatkan konversi CH4 pada dilute medium

Kondisi Reformasi Steam

ContTujuan : produksi H2 sampai N2 : H2 = 1 : 3 Mengapa?

Bagaimana?

Stokiometri reaksi N2 + 3 H2 2 NH3 Ho298 = -92 kJ/mol HoT = -77,24 54,24 T + 0,19 T2 Sehingga Ho500 = -107,8 kJ/molKonstanta ekuilibrium log (Kp) =

Berlaku, Jika salah satu gas Feed limited, maka proses harus bekerja pada tekanan tinggi. Suhu rendah konversi tinggi laju rendahAspek Termodinamika

ContKatalis sintesis N2 + 3H2 2 NH3 Fe (magnetit) dan support : Al2O3, K2O, MgO, CaOReaksi sangat bergantung pada T,PYield NH3 pada setimbang,

Variabel yang mempengaruhi sintesa ammoniaTemperatur tekanan, laju alir gas sintesis, perbandingan antara H2 dan N2, jumlah inert serta katalis.TemperaturJika suatu sistem berada dalam kesetimbangan, suatu kenaikan temperatur akan menyebabkan kesetimbangan bergeser ke arah zat yang menyerap kalor

ContdTekanan Kenaikan tekanan menyebabkan reaksi bergeser ke kanan, tetapi jika tekanan berkurang maka kecepatan tumbukkan molekul berkurang, sehingga kecepatan reaksi menurun.Laju gas sintesaKenaikkan laju alir gas akan meningkatkan kecepatan aliran gas melalui katalisator, sehingga mengurangi waktu reaksi.

ContdPerbandingan antara H2 dan N2 Menurut reaksi kesetimbangan pembentukkan ammonia dalam memproduksi 1 mol gas NH3 membentuk mol N2 dan 3/2 mol H2. Perbandingan N2 : H2 = 1 : 3.Jumlah gas inert Peningkatan gas inert dari metana dan argon mengakibatkan turunnya produksi pembentukan ammonia. Oleh karena itu, gas inert dibuang dari recycle secara kontinu melalui sistem purge gas.

ContdKatalis Katalis adalah zat yang dapat mempercepat jalannya reaksi (tidak ikut bereaksi). Peran katalis sebenarnya adalah menurunkan energi aktifasi reaksi.

YOUThankFor watching us ...