hidrogen editw

7/26/2019 Hidrogen Editw

http://slidepdf.com/reader/full/hidrogen-editw 1/15

“Dry And Steam Reforming Of Biomass Pyrolysis Gas

For Rich Hydrogen Gas”

Kelompo ! "

Anggota "Ahmad Pinandita #$ K %!&'()&&'*

Prana +aya R %!&'()&,-*

Odisap.tra !hsan P %!&'(/&/-*

0hristian.s Denny S %!&'(,&(/*#.hamad !12al P.tra %!&'(,&/-*

#KP 34K5O6OG! H!DROG45 F746 0466

PROD! SAR+A5A 34K5!K K!#!A F3 75S)&(-($ Pendah.l.an

Gas hasil pyrolisis yang terdiri dari H)8 0O8 0H,8 0O)8 0)H,8 0)H- dapat

diprod.si dengan pyrolisis hasil sisa pertanian$ Pada .m.mnya tenologi pyrolisis



ini dig.naan .nt. on9ersi 2iomassa8 dan hasil dari pirolisis 2iomassa adalah bio-

char 8 bio-oil 8 dan gas pirolisis$ Gas pirolisis hasil on9ersi 2iomassa8 dapat dig.naan

se2agai s.m2er panas pada pirolisis 2iomassa dengan cara reasi pem2aaran$ Selain

it. gas hasil pirolisis dapat dig.naan .nt. memrod.si hidrogen ata. dapat

langs.ng dig.naan se2agai 2ahan .nt. f.el cell$

Saat ini8 pem2ent.an steam dengan 2ahan 2aar gas alam ata. 2ahan 2aar

fosil telah terse2er l.as se2agai tenologi .nt. memrod.si hidrogen$ Selain it.8

dalam :anga ;at. yang lama8 hidrogen diprod.si dari 2ahan yang dapat

diper2ahar.i ata. t.r.nan 2iomassa mer.paan metode yang le2ih men:an:ian8

h.s.snya .nt. 2iogas$ Pengg.naan sisa 2ahan organi se2agai s.2strat .nt.

pem2.atan 2iogas sangat ramah ling.ngan dan dapat meng.rang gas r.mah aca$

Selain it.8 Herdin et al8 and Gr.2er et al8 telah mengonfirmasi 2ah;a gas hidrogen

se2agai 2ahan 2aar mesin memilii effisiensi le2ih tinggi di2andingan

mengg.naan gas 0H,8 dan memilii emisi nitrogen osida yang le2ih rendah$

Karena it.8 pem2ent.an 2iogas se2el.m pem2aaran pada mesin gas sepertinya

meng.nt.ngan$

Dietah.i :.ga 2ah;a atalis 2er2asis 5i pada Al)O/ secara l.as dig.naan

.nt. mem2ant. pem2angit steam dari 2iogas$ !ni m.rah nam.n memilii ati9itas

tinggi .nt. steam reforming dan dry reforming$ !ni :.ga dig.naan di ind.stri

stream reforming$ Sayangnya8 atalis 2er2asis 5i dapat r.sa dengan m.dah dan

cepat diarenaan masalah coing dan sintering$

Be2erapa penelitian mencatat 2ah;a ceria adalah promotor yang 2ermanfaat

pada 2e2erapa proses imia seperti reforming8 osidasi 0O8 ;ater gas shift reaction8

dan red.si 5O$ secara esel.r.han ceria mimilii peran yang dominan dalam

meningatan effisiensi reasi pada 2e2erapa proses dengan mengam2il osigen

di2a;ah fase osidasi dan melepasnya di2a;ah fase red.si$

Selain it.8 2esi osida 2ermanfaat .nt. memrod.si hidrogen8 dengan reasi"



Fe<Oy=( > H)O Fe<Oy > H)

%)n>m*Fe<Oy > 0nH)m %)n>m*Fe<Oy=( > n0O) > mH)O

Pada penelitian ini8 hasil dari pirolisis seam padi pada '&&o0 menghasilan

gas yang dengan and.ngan ,? H)8 /@$? 0O8 ('$? 0H,8 /$-? 0O)8 ($? 0)H,8

($? 0)H-$ Saat ini8 ita persiapan atalis Fe C5iCAl)O/ dan mas.an dalam ar.s

pirolisis gas dan dry reforming reaction$3arget dari perco2aan ini adalah .nt.

mencari tah. pengar.h dari 2er2agai omposisi pada pirolisi gas selama proses reasi

dan pem2ent.an hidrogen pada 2er2agai ondisi operasi .nt. memasimalan

effeti9itas atalis FeC5iCAl)O/ pada proses pirolisis gas reforming$

)$ Perco2aan

)$($ Persiapan atalis

Katalis 5iCFeCAl)O/ dipersiapan dengan cara mengisi =Al)O/ dengan

lar.tan 5i%5O/*)$-H)O8 0e%5O/*/$-H)O8 dan Fe%5O/*/$-H)O8 diad. selama ) :am

pada temperat.r r.angan8 dilan:.tan dengan pengeringan pada s.h. @&o0 selama

semalam$ 6al. material yang telah dialsinasi dengan .dara selama / :am dengan

temperat.r '&&8 ''&8 -&&8 dan @&&o0$ +.mlah 5i yang dim.at dalam atalis diontrol

dengan rasio 5iCAl E &$&@ " ($ Rasio la:. dari 5iCFeC0eCAl adalah &$&@ " &$&' " &$&' "

($ Proses persiapan 5iC0eO)C =Al)O/ hampir sama dengan 5iC =Al)O/$ Komposisi

dari =Al)O/ adalah SiO) >Al)O/ '?8 Fe)O/ (?8 =Al)O/ /?8 dan diameter

partielnya adalah /$-=,$@mm$

)$)$ Karateristi Katalis

Scanning electron michroscopy %S4#* dig.naan .nt. mengetah.i lapisan

morfologi dari atalis dan deposit ar2on pada atalis yang dig.naan$ Pada la:.



panas (&o0Cmenit dan la:. .dara ering / cm/Cmenit8 thermal analysis %3G* pada

atalis yang dila.an pada Al)O/ yang dig.naan mengand.ng seitar &$@ mg

sample$

)$/ reasi atalitis

3es ataliti dila.an pada teanan atmosfer dalam reactor fi<ed=2ed t.2.lar

1.art yait. /& mm diameter dalam dan pan:ang @& cm$ Katalis ditempatan di 2ed

atalis dalam 1.art t.2e reator yang dipasang di tengah tempat pem2aaran

pirolisis$ 7nt. tes ataliti8 sem.a atalis dired.si dalam camp.ran H) C 5) %(& C &

? 9ol.me* dan dipanasan sampai @&&o

0 pada tingat pemanasan ),o

0 C menit dan 2erlangs.ng selama ) :am$ S.h. ataliti 2ed dipanta. oleh termoopel$ Reatan

yang 2el.m teron9ersi dan sem.a prod. reasi di.mp.lan oleh gas 2ag setiap (&

menit selama ( :am dan em.dian dianalisa G0 dengan thermal cond.cti9ity

detectors %30D*$

Analisis G0 dengan thermal cond.cti9ity detectors %30D* dila.an oleh

Agilent -)& romatografi gas %.nt. H)8 0O8 0H,8 0O)8 0)H,8 0)H-*

atalis di.:i dalam d.a ondisi" reformasi langs.ng gas pirolisisI reformasi gas

pirolisis dengan rasio H)O C 0 yang 2er2eda$

%(* Konsentrasi gas dihit.ng ses.ai dengan r.m.s 2eri.t"



dimana "

a" Ji mas.8 ata. Ji8 el.ar adalah onsentrasi masing=masing omponen di

.mpan ata. el.aran8 Jtotal adalah onsentrasi total efl.en gas$

(8)

(7)b



2" 0)" onsentrasi total 0)H, dan 0)H-$

c" Setelah reformasi pada persamaan %'* .nt. menghit.ng seleti9itas H)

2erdasaran reasi ering reformasi dan etena reta$

d" Ketia steam reforming persamaan %-* 2erdasaran .ap reasi reformasi8 reasi

pergeseran air=gas dan etena steam reforming$

%)* Gas Ho.rlr Space Jelocity %GHSJ*

Dimana "

Jtar E ecepatan 2ahan 2a. gas pirolisis %-&&& ml C h*$

Jcat E 9ol.me partiel dalam reator %ml* $

0atatan " 5ilai 2er9ariasi tergant.ng pada atalis yang dimas.an e dalam

reator$

)$, em.nginan reasi



Reasi yang termas. dalam proses dry reforming dan steam adalah se2agai

2eri.t"

Sem.a reasi 2er:alan 2ersmaan selama proses setiap tes dari reasi ataliti$

5am.n8 reasi yang dominan m.ngin 2er2eda dengan atalis yang 2er2eda dan

ondisi reasi yang 2er2eda arena tergant.ng dari pemic. ata. ham2atan antara

omposisi yang 2er2eda$

/$ hasil dan pem2ahasan

/$( peforma atalis

/$($( Pengar.h s.h. alsinasi

/$($($( Pengar.h s.h. alsinasi pada dry reforming gas pirolisis$ Hal ini dapat dilihat

dari Gam2ar$ ) 2ah;a s.at. omposisi prod. gas mengalami fl.t.asi yang

signifian$ Ketia s.h. alsinasi meningat men:adi8 adar 0O men.r.n men:adi dan



adar dari H) :.ga men.n:.an tren yang men.r.n$ 6e2ih tepatnya8 etia s.h.

alsinasi adalah '&&o08 menghasilan adar H) ter2esar %),8@)?*$Se2alinya8 adar

0O) dan 0H, men.n:.an tren yang 2erla;anan etia s.h. alsinasi di naian dari

'&&o0 sampai ''&o0$

Seleti9itas dan on9ersi dari omponen setelah proses reformasi ataliti

dengan ondisi alsinasi yang 2er2eda s.h. dit.n:.an pada 3a2el ($ Hal ini

men.n:.an 2ah;a on9ersi 0H, dan 0O) men.r.n seiring dengan ondisi s.h.

alsinasi$ 5am.n8 seleti9itas 0O nai$ Hal ini :elas 2ah;a s.h. alsinasi yang le2ih

tinggi tida meng.nt.ngan 2agi Reasi reformis 0H, tapi .nt. seleti9itas 0O$

dapat disimp.lan 2ah;a nilai rasio molar H) C 0O aan le2ih tinggi di2andingan

dalam ondisi normal etia s.h. alsinasi '&&o0$

/$($($)$ Pengar.h s.h. alsinasi pada steam reforming gas pirolisis$ Persentase 0O

dan 0H, men.n:.an tren men.r.n8 saat s.h. alsinasi meningat ses.ai dengan

Gam2ar /$ Selain it.8 omposisi 0) dengan persentase yang ecil8 mengalami sediit

fl.t.asi



Selan:.tnya8 peningatan on9ersi 0O dan pen.r.nan on9ersi 0H,

men.n:.an ompetisi antara 0H, dan 0O air pada 3a2el )$ !t. men.n:.an it.

e.nt.ngan saat pergeseran air=gas etia s.h. alsinasi nai$ Bahan8 selama proses

steam reforming gas pirolisis8 reasi yang dominan 2er9ariasi tergant.ng dengan s.h.

alsinasi atalis$ Steam reforming 0H, dan reasi pergeseran air=gas mer.paan

reasi .tama etia s.h. alsinasi '&&& 0$ 5am.n8 dengan peningatan s.h.

alsinasi8 hanya reasi pergeseran air=gas memainan peran penting dan mengham2at

reasi lainnya8 mesip.n se2agian 2esar reasi :.ga 2er:alan secara 2ersamaan$ Ada

em.nginan 2ah;a atalis dialsinasi pada 2er2agai s.h. men.n:.an l.as

perm.aan yang 2er2eda8 str.t.r pori=pori dan diameter ristal8 yang mempengar.hi

seleti9itas .nt. reasi yang 2er2eda

Di2andingan dengan dry reforming8 steam men.n:.an

reasi steam reforming" 0H, > )H)O E 0O) > ,H)

reasi pergeseran gas air " 0O > H)O E 0O) > H)

inhi2its dry reforming reaction " 0H, > 0O) E H) > 0O

e2alian dari reasi pergeseran gas air" H) > 0O) E 0O > H)O$

Secara esel.r.han8 steam 2ermanfaat .nt. memprod.si H) tetapi tida

.nt. 0O arena saling persaingan antara reasi yang 2er2eda$ reasi 0H , dry dan

steam reforming hanya ter:adi etia s.h. alsinasi '&&& 0$ Di 2a;ah ondisi yang

lain8 and.ngan 0H, dalam reforming gas di:aga pada tingat yang mendeati dengan



gas pirolisis %(/8'?*$ Dan persentase H) p.nca pada nilai /-8? pada alsinasi

s.h. '&&& 0$

/$($)$)$ Pengar.h temperat.r reasi pada pem2ent.an steam dengan pyrolysis gas$

Pengenalan steam epada pyrolysis gas meng.2ah distri2.si prod. secara drastis$

Fig$' terlihat 2ah;a onsentrasi gas H) mencapai masim.m yait. /)$? pada

-&&o0$ Dan and.ngan 0H, men.n:.an ecender.ngan yang 2erla;anan8 yang

mencapai minim.m pada -&&o0$ Pen.r.nan prod.si H) m.ngin dise2a2an oleh

perlemahan 0H, steam dan reasi pem2ent.an ering dan reasi adisi etan$

Selain it.8 onsentrasi 0O 2er.rang dengan 2ertam2ahnya temperat.r$Karena pem2ent.an steam 0H, mer.paan reasi .tama selama ondisi operasi dan

memprod.si le2ih dan le2ih 0O) dan H) dengan 2ertam2ahnya temperat.r$

Disamping it.8 per2andingan H)C0O pada ehadiran steam 2ertam2ah c..p

2esar :ia di2andingan dengan per2andingan dari esperimen tanpa pengenalan steam

%dari ("@ e ("/*$

3a2el , men.n:.an hasil dari pyrolysis gas atalitis pem2ent.an steam

pada temperat.r reasi yang 2er2eda$ Kon9ersi 0O 2ertam2ah secara 2erangs.r=

angs.r disisi lain on9ersi 0H, men.r.n dengan :elas$ GSR m.ngin" 0H, >) H)O

⇌ 0O) > ,H) dan reasi Bo.do.ard" )0O ⇌ 0 > 0O) memainan peran yang

dominan dalam proses se:a per2andingan 0OC0O) mele2ihi ("($ Seletifitas H)

mencapai masim.m pada -&&o0$ Oleh arena it.8 temperat.r tinggi tida coco

dengan pem2ent.an steam melal.i pyrolysis gas$

/$($/$ Pengar.h GHSJ

/$($/$($ Pengar.h GHSJ pada pem2ent.an dry dengan pyrolysis gas$ GHSJ % gas

hourly space velocity* 2er.2ah=.2ah dengan 2er.2ahnya la:. alir persediaan .mpan

total$ Sepan:ang dengan pertam2ahan ecepatan8 ..ran 0H, dan 0O) secara



2erangs.r=angs.r 2ertam2ah yang dapat dilihat dalam Fig$-8 secara 2ert.r.t=t.r.t$ !ni

diarenaan men.r.nnya reasi pem2ent.an$

Fatanya 2ah;a and.ngan H) masim.m ter:adi pada GHSJ && h=( dapat

dit.:.an pada optimasi perpindahan massa dan pengendalian ineti arena dif.si

esternal %perpindahan massa* ata. pengendalian ineti ter2atas pada rendah ata.

tingginya la:. alir$

Selan:.tnya8 mem2andingan dengan pyrolysis gas8 ita dapa lihat dari ta2el '

2ah;a per.2ahan per2andingan H) dan 0O) diatas ("( etia GHSJ le2ih rendah dari

()&& h=(

8 dan 2ertam2ah sampai masim.m pada && h=(

8 yait. )$&"($ !ni dise2a2an

oleh peristi;a %)n>m*Fe<Oy > 0nH)m ⇌ %)n>m*Fe<Oy=( > n0O) > mH)O ma.p.n

reasi Bo.do.gard )0O ⇌ 0 > 0O) yang aan memper2aii s.s.nan dan

endapan ar2on$ Oleh arena it.8 GHSJ le2ih rendah meng.nt.ngan .nt. s.s.nan

ar2on$

/$($)$)$ Pengar.h GHSJ pada pem2ent.an steam dengan pyrolysis gas$ Ketia

memperenalan steam8 omposisi pem2ent.an gas secara signifian 2er.2ah

seperti terlihat pada Fig$@$ 3epatnya8 persentase H) 2ertam2ah dari )-$)(? pada -&&

h=( men:adi /-$? pada && h =( dan em.dian men.r.n men:adi )$/(? pada ()&& h =

($ Bahan tetap sta2il pada /(? etia GHSJ meningat dari ()&& h =( men:adi (&&

h=($ Per2andingan 0O men.r.n secara onsisten dari /@$)? men:adi @$,)?

sementara GHSJ meningat dari -&& h=( men:adi (&& h=($ 7nt. mem2andingan8

persentase 0H, terlihat 2erla;anan ecender.ngannya8 yang meningat dari $,/?=

('$@&?$ Persentase 0O)8 2agaimanap.n8 t.r.n nai antara ,)? dan ,'?$

#enyat.an dengan ta2el -8 dapat di:elasan 2ah;a reasi pem2ent.an steam

memainan peran dominan etia GHSJ -&& h=($ Ketia GHSJ meningat men:adi

&& h=(8 2ai GSR dan reasi pem2ent.an steam ed.anya mer.paan reasi

.tama$ Bagaimanap.n8 etia GHSJ 2ertam2ah dari && h=( men:adi (&& h=(8 reasi



pem2ent.an steam men.r.n dan hanya GSR yang men:adi reasi dominan$

#em.nginan 0O menempati sisi atalis yang le2ih atif8 yang menghalangi reasi

pem2ent.an steam$$

Diatas sem.a8 etia GSR dan reasi pem2ent.an steam 2ersama8

and.ngan H) mencapai masim.m yait. /-$?

3.1.4. Effect of H2O/C ratio

Gam2ar$ 3a2el$@

Dari Gam2ar$ ita dapat melihat efe per2andingan dari H)OC0 pada

ons.msi steam mem2ent. gas em2ali$ !t. dapat terlihat dari persentase H)

melon:a dari )-$-/? sampai /-$&? dengan per2andingan H)OC0 meningat dari

&$' sampai &$)$ Dan em.dian8 it. t.r.n secara onstan men:adi sampai $(?



etia per2andingan H)OC0 adalah ($,$ Dan persentase 0O sagat men.r.n dari

/,$-? sampai $&)? dan em.dian nai sampai )@$/?$ Selain it.8 persentasi 0H ,

dan 0O) meningat secara 2ertahap dari $? dan )$? sampai (-$((? dan ,/?

2ert.r.t=t.r.t$ Diom2inasian dengan 3a2el$@8 it. dapat men:elasan etia

per2andingan H)OC0 adalah &$'8 air tida c..m .nt. reasi mem2ent. em2ali

steam "

0H, > )H)O L 0O) > ,H)

Dan reasi perpindahan air=gas "

0O > H)O L 0O) > H)

Oleh se2a2 it.8 masih ada 2agian dari 0H, mengam2il reasi pem2ent.an ering "

0H, > 0O) L H) > 0O

Dan 2anyanya 0O) diprod.si dari reasi perpindahan air=gas le2ih rendah

di2andingan ons.msi tepat reasi pem2ent. ering$ Oleh se2a2 it.8 presentase

dari 0O8 0H,8 dan 0O) sem.a t.r.n$ Ketia per2andingan H)OC0 mencapai &$)8

airnya c..p .nt. 0O dan 0H,$ Bagaimanap.n8 dengan per2andingan H)OC0 ($('8

reasi pem2ent.an steam terham2at$ Selain it.8 reasi :.ga men.r.n etia

per2andingan H)OC0 nai sampai ($('$ 6e2ih h.s.s8 2anya 0O yang 2ereasi

men.r.t dari (@$(? dengan per2andingan H)OC0 ($,$ !ni mem.nginan 2ah;a8

salah sat. sisi8 terlal. 2anya penyerapan air terlal. 2anya panas .nt. gasifiasi8

dimana memilii pengar.h yang tida 2ai pada reasi yang lain8 di sisi lain8 terlal.

2anya air yang memen.hi 2agian atif dari atalis8 dimana menye2a2an t.r.nnya

efisiensi atalis$

3.2. Sample characterization



3a2el$

Selain it.8 pem2ent.an oas telah di.tip se2agai permasalahan .tama dari

5i 2er2asis atalis$ Hasil 3G men.n:.an 2ah;a ehilangan massa dari

mengha2isan 5iCg=Al)O/ dan 5iCFeC0eO)Cg= Al)O/ atalis se2anya )$-? dan

)$(,? dalam 2erat$ !t. dapat diindiasian 2ah;a f.ngsi .tama dari promotor 0eO)

adalah penean car2on8 Di samping it.8 ita :.ga memperhatian 2anyanya endapan

car2on se2esar )$(,?8 )$'?8 )$'&?8 dan )$-? ses.ai dengan dialsinasi atas

pada '&&O08 ''&O08-&&O08 dan @&&O0 dari 3a2el$8 dimana di9ariasian dengan

..ran partiel 5i yang dianalisis dengan MRD % Diameter atalis 5i se2esar ), nm8

)@ nm8 dan ) nm dengan nainya temperat.rs alisinasi$ 7.ran 5i dihit.ng dengan

difrasi gar.s 5i%)&&* mengg.naan persamaan Scherrer$

Gasifiasi car2on dienal 2ai 2ah;a endapan .tama car2on dari deomposisi

metana dan reasi Boudouard selama proses pem2ent.an syngas$ 5am.n8

2anyanya endapan car2on dalam pirolisis pem2ent.an gas terlal. sediit daripada

pem2ent.an 0H, sa:a$ Ada em.nginan 2ah;a ompetisi reasi antara per2edaan

omponen memainan peran penting8 dimana sangat menean reasi deomposisi

metana dan reasi Bo.do.ard$

4. Kesimpulan

($ Pada pem2ent.an ering dari gas pirolisis8 and.ngan H) meningat dengan

meningatnya temperat.r$ 5am.n8 and.ngan H) mencapai titi tertinggi dengan



/-$? etia temperat.r reasi se2esar -&&O0 selama pem2ent.an steam$ Dalam

ed.a pem2ent.an ering dan steam dari gas pirolisis8 etia GHSJ && h=(8

and.ngan H) ma<i.m ),$@)? dan /-$&?8 masing=masing$ Per2andingan H)OC0

%&$)* c..p .nt. pem2ent.an steam dari 0O dan 0H,$

)$ Sel.r.h reasi 2erdampingan selama test dari reasi atalis$ 5am.n8 reasi yang

dominan m.ngin 2er2eda dengan per2edaan atalis dan per2edaan ondisis reasi

menaian ata. mengham2at interasi antara omposisi dan ati9itas atalis$

/$ Selesi hidrogen optimal etia reasi pem2ent.an ering dan reasi perpindahan

air=gas 2erdampingan$

,$ atalis 5iCFeC0eO)Cg=Al)O/ dialsinasi pada temperat.r '&&O0 2ermanfaat .nt.

meningatan seleti9itas H) .nt. ed.a pem2ent.an ering dan steam dari gas

pirolisis$ 3G men.n:.an rata=rata la:. memasa se2esar &$&)(, g$gcat=($h=( selama (

:am dari esperimen$

hidrogen editw

Documents