ANALISIS PASOKAN PANAS PADA PRODUKSI HIDROGEN PROSES STEAM REFORMING KONVENSIONAL DAN NUKLIR

Sari

ABSTRAK

ANALISIS PASOKAN PANAS PADA PRODUKSI HIDROGEN PROSES STEAM REFORMING KONVENSIONAL DAN NUKLIR. Telah dilakukan analisis pasokan energi panas pada produksi hidrogen dengan proses steam reforming gas alam. Tujuan studi adalah untuk memahami sistem pasokan energi panas konvensional dan dengan nuklir. Metodologi yang digunakan adalah kajian literatur dan analisis berdasar perbandingan. Hasil studi menunjukkan bahwa proses dengan sumber panas bahan bakar fosil (gas alam) mampu memberikan kondisi operasi optimum temperatur 850-900^oC dan tekanan 2-3 MPa, serta dengan perpindahan panas didominasi oleh perpindahan panas radiasi, sehingga fluks panas yang dapat dicapai pada tabung katalisator relatif tinggi (50-80 kW/m²) dan menghasilkan efisiensi thermal yang tinggi yaitu sekitar 85%. Sedang pada sistem dengan energi nuklir, karena tuntutan keselamatan, proses beroperasi pada kondisi yang kurang optimum temperatur 800-850^oC dan tekanan 4,5 MPa, serta dengan perpindahan panas didominasi oleh perpindahan panas konveksi, sehingga fluks panas yang dapat dicapai pada tabung katalisator jauh lebih rendah (10-20 kW/m²) dan menghasilkan efisiensi thermal yang rendah sekitar 50%. Modifikasi reformer dan utilisasi panas mampu meningkatkan fluks panas sampai 40 kW/m² sehingga efisiensi thermal dapat mencapai 78%. Meskipun demikian, aplikasi energi nuklir untuk produksi hidrogen dengan proses steam reforming mampu menghemat pembakaran bahan bakar fosil yang berimplikasi pada potensi penurunan laju emisi CO₂ ke lingkungan.

Kata kunci: produksi hidrogen, steam reforming, reformer, HTGR

ABSTRACT

HEAT SUPPLY ANALYSIS OF STEAM REFORMING HYDROGEN PRODUCTION PROCESS IN CONVENTIONAL AND NUCLEAR. The analysis of heat energy supply in the production of hydrogen by natural gas steam reforming process has been done. The aim of the study is to compare the energy supply system of conventional and nuclear heat. Methodology used in this study is an assessment of literature and analysis based on the comparisons. The study shows that the heat sources of fossil fuels (natural gas) is able to provide optimum operating conditions of temperature and pressure of 850-900^oC and 2-3 MPa, as well as the heat transfer is dominated by radiation heat transfer, so that the heat flux that can be achieved on the catalyst tube relatively high (50-80 kW/m²) and provide high thermal efficiency of about 85%. While in the system with nuclear energy, due to the demands of safety, process operating at less than optimum conditions of temperature and pressure of 800-850^oC and 4.5 MPa, as well as the heat transfer is dominated by convection heat transfer, so that the heat flux that can be achieved catalyst tube is relatively low (10- 20 kW/m²) and it provides a low thermal efficiency of about 50%. Modifications of reformer and heat utilization can increase the heat flux up to 40 kW/m² so that the thermal efficiency can reach 78%. Nevertheless, the application of nuclear energy to hydrogen production with steam reforming process is able to reduce the burning of fossil fuels which has implications for the potential decrease in the rate of CO₂ emissions into the environment.

Keywords: hydrogen production, steam reforming, reformer, HTGR