09_Synthesis Gas Processing

Synthesis Gas Processing

Natural Gas Processing

Condensate &Water Removal

Acid Gas Removal

GasDehydration

MercuryRemoval

NitrogenRejection

NGLRecovery

FractionatorTrain

SweeteningUnit

Natural Gas ProcessingCondensate &Water Removal

Acid Gas Removal

GasDehydration

MercuryRemoval

NitrogenRejection

NGLRecovery

FractionatorTrain

SweeteningUnit

Pengotor• H2S• H2O• CO2

• N2

• Hg

Natural Gas ProcessingSoal-1:

Dalam condensate and water removal dipisahkan gas dan cairan. Sebutkan:(a) Komponen senyawa gas(b) Komponen senyawa cairan


Acid Gas Removal

GasDehydration

MercuryRemoval

NitrogenRejection

NGLRecovery

FractionatorTrain

SweeteningUnit


Acid Gas Removal

GasDehydration

MercuryRemoval

NitrogenRejection

NGLRecovery

FractionatorTrain

SweeteningUnit

Mengandung H2S(Sour Gas)

Tanpa H2S(Sweet Gas)


Apa yang terjadi dalam proses acid gas removal?Gas

Dehydration

MercuryRemoval

NitrogenRejection

NGLRecovery

FractionatorTrain

SweeteningUnit


Acid Gas Removal


Acid Gas Removal

GasDehydration

MercuryRemoval

NitrogenRejection

NGLRecovery

FractionatorTrain

SweeteningUnit

Mengandung H2O(Humid Gas)

Tanpa H2O(Dry Gas)


Apa yang terjadi dalam proses dehydration?

MercuryRemoval

NitrogenRejection

NGLRecovery

FractionatorTrain

SweeteningUnit


Acid Gas Removal

GasDehydration


Acid Gas Removal

GasDehydration

MercuryRemoval

NitrogenRejection

NGLRecovery

FractionatorTrain

SweeteningUnit

Mengandung Hg Tanpa Hg


Apa yang terjadi dalam proses mercury removal?

NitrogenRejection

NGLRecovery

FractionatorTrain

SweeteningUnit


Acid Gas Removal

GasDehydration

MercuryRemoval


Acid Gas Removal

GasDehydration

MercuryRemoval

NitrogenRejection

NGLRecovery

FractionatorTrain

SweeteningUnit

Banyak N2 Sedikit N2


Acid Gas Removal

GasDehydration

MercuryRemoval

NitrogenRejection

NGLRecovery

FractionatorTrain

SweeteningUnit

Gas lain C2+

Gas Alam


Acid Gas Removal

GasDehydration

MercuryRemoval

NitrogenRejection

NGLRecovery

FractionatorTrain

SweeteningUnit

Gas C2+ Gas C2

C3

C4

C5+


Apa prinsip operasi proses fractionation?

SweeteningUnit


Acid Gas Removal

GasDehydration

MercuryRemoval

NitrogenRejection

NGLRecovery

FractionatorTrain


Acid Gas Removal

GasDehydration

MercuryRemoval

NitrogenRejection

NGLRecovery

FractionatorTrain

SweeteningUnit


Apa yang terjadi dalam proses sweetening unit?


Acid Gas Removal

GasDehydration

MercuryRemoval

NitrogenRejection

NGLRecovery

FractionatorTrain

SweeteningUnit

Synthesis Gas

• Amonia Plant: H2 + N2

• Methanol Synthesis: H2 + CO


PreparasiOksidasi Parsial Metana

1) CH4 + ½O2 CO + 2 H2 (cepat) H = -36 kJ/mol

2) CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O (cepat) H = -318 kJ/mol

3) CH4 + CO2 2CO + 2 H2 (lambat) H = +246 kJ/mol

4) CH4 + H2O CO + 3 H2 (lambat) H = +227 kJ/mol

Seluruh reaksi dilakukan pada kondisi 1300-1400 oC dan tekanan 60-80 atm dengan waktu tinggal 2-5 detik.Panas dari reaksi eksotermik (1 dan 2) dipakai untuk reaksi endotermik (3 dan 4)


PreparasiSteam Reforming HidrokarbonPrinsip: Reduksi air menjadi gas H2 dan CO

Reaksi1) Purifikasi dengan cara desulfurisasi (menghilangkan S)2) Primary Steam Reforming (menghasilkan H2+CO2+CH4sisa)

3) Secondary Steam Reforming (menghilangkan CH4, menambah N2 atau O2)

4) High Temperature Water-Gas-Shift (mengatur rasio H2/CO)

5) Low Temperature Water-Gas-Shift (menghilangkan CO)6) Metanasi


• Senyawa S dikonversi menjadi H2S dengan hidrodesulfurisasi (HDS) memakai katalis Co-Mo/Al2O3 pada 300-400 oC dan 35-atm

CnHmSH + H2 H2S + H2O

H2S yang dihasilkan diturunkan hingga kurang dari 10 ppb dengan scrubbing memakai adsorben (seperti ZnO)

H2S + ZnO ZnS + H2O

Khlorida diturunkan hingga kurang dari 5 ppb memakai Na/Al2O3

Synthesis Gas ProcessingPurification

PrimarySteam Reforming

SecondarySteam Reforming

Shift Converter

Methanation


(a) Apa tujuan pemurnian gas?(b) Bagaimana proses pemurnian berlangsung?

Purification



Shift Converter

Methanation

Reaksi

Di Indonesia digunakan gas alam (CH4)

Katalis Ni yang disangga oleh CaAl2O4 (untuk CH4) atau MgO (untuk hidropkarbon tinggi)




Shift Converter

Methanation

Begitu terbentuk CO dan H2 terjadi keseimbangan CO, H2, CH4, H2O




Shift Converter

Methanation

Aspek Termodinamika• Proses seluruh steam reforming sangat

endotermik dengan reaksi ke kanan harus pada T tinggi dan P rendah

• Konversi CH4 dilakukan pada rasio air terhadap metana yang besar dan suhu tinggi

• Reaksi endotermik pada WGC dilakukan pada T rendah dan rasio air/metana yang tinggi

• Pembentukan H2 dari CH4 dan CO yang maksimum berlawanan dengan proses secara keseluruhan, sehingga keseluruhan dirancang dengan tahap berbeda.




Shift Converter

Methanation




Shift Converter

Methanation

P = 1 atm




Shift Converter

Methanation

P = 20 atm

P = 20 atm

P = 1 atm

Synthesis Gas ProcessingMekanisme Steam Reforming

1) Dekomposisi Hidrokarbon (menjadi CH2, CH3,dll) dan atom C pada permukaan katalis

2) Adsorpsi disosiatif H2O menjadi atom O & H2

3) O teradsorpsi bergabung dengan atom C teradsorpsi membentuk CO

Purification



Shift Converter

Methanation

Synthesis Gas ProcessingKondisi Reaksi Steam Reforming• Gas alam bebas pengotor dan uap air digabung

pada rasio 2,5-4 dengan konsentrasi 20-25% mol.

• Campuran dipanaskan hingga 400 oC pada tekanan 20-30 atm dan dialirkan ke reaktor pipa yang berisi katalis Ni/MgO atau Ni/CaO pada suhu 800 oC.

• Konversi metana hingga 50% dalam reaktor primary reformer

Purification



Shift Converter

Methanation

Synthesis Gas ProcessingPembentukan Karbon• Pada suhu tinggi terbentuk C yang akanb

menempel pada permukaan katalis

• Dari aspek termodinamika, menghindari pembentukan C dengan kondisi T rendah dan rasio reaktan (air/HK) tinggi

• Dari aspek kinetika laju gasifikasi deposit C oleh steam harus melebihi laju deposisi C oleh disosiasi CH4 atau CO pada permukaan katalis.

Purification



Shift Converter

Methanation

Soal-8:(a) Apa tujuan primary steam reforming?(b) Bagaimana proses primary steam

reforming berlangsung?




Shift Converter

Methanation

Synthesis Gas Processing• Gas keluar dari primary steam reforming berisi

10-13% CH4 yang tidak bereaksi

• Dalam secondary steam reforming, CH4 dikonversi menjadi H2 dan CO2 sehingga keluaran hanya mengandung CH4 kurang dari 1% dan CO 10-13%.

Sintesis Amonia• Pada produksi amonia, yang membutuhkan

reaktan H2+N2 perlu ditambahkan sejumlah udara yang akan bereaksi dengan sisa CH4 dan CO.

Purification



Shift Converter

Methanation

Synthesis Gas ProcessingSintesis Metanol• Membutuhkan campuran H2+CO tertentu

• Ke secondary reformer ditambahkan O2 murni yang akan bereaksi dengan CH4 dan CO sehingga dapat mengatur rasio H2 : CO yang tepat

Katalis• Biasanya 12-15% Ni yang disangga -Al2O3

Purification



Shift Converter

Methanation

Soal-9:(a) Apa tujuan secondary steam reforming?(b) Bagaimana proses secondary steam reforming berlangsung?




Shift Converter

Methanation




Shift Converter

Methanation




Shift Converter

• Soal-10:(a) Apa tujuan shift converter?(b) Bagaimana proses shift converter

berlangsung?

Methanation




Shift Converter

Methanation

Synthesis Gas Processing• Soal-10:

(a) Apa tujuan methanation?(b) Bagaimana proses methanation

berlangsung?

Purification



Shift Converter

Methanation

09_Synthesis Gas Processing

Documents

Transcript of 09_Synthesis Gas Processing