Artikel penelitian
Vol 17 No 1 (2023): Volume 17, Number 1, 2023
Simulasi proses metanasi pada Power-to-Gas (PtG) dengan model TREMP
Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Katolik Parahyangan Jl. Ciumbuleuit 94, Bandung, 40142, Indonesia
Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Katolik Parahyangan Jl. Ciumbuleuit 94, Bandung, 40142, Indonesia
Abstrak
Peningkatan emisi gas rumah kaca telah menyebabkan pemanasan global dengan laju yang semakin cepat setiap tahunnya. Sementara itu, pemanfaatan pembangkit listrik terbarukan seperti dari tenaga angin dan tenaga surya mempunyai masalah akibat fluktuasi energi yang dihasilkan dan penyimpanan energi yang terbatas. Proses power to gas (PtG) dapat menjadi solusi alternatif untuk menyimpan energi listrik melalui proses elektrolisis air yang menghasilkan gas hidrogen dan mereaksikannya dengan emisi gas rumah kaca, yaitu gas karbon dioksida untuk menghasilkan gas metana. Gas metana selanjutnya dapat disimpan dalam infrastruktur gas alam. Fleksibilitas penerapan proses (PtG) ini memiliki tantangan tersendiri karena fluktuasi gas hidrogen hasil proses elektrolisis. Makalah ini mendiskusikan pengaruh variasi kondisi operasi dan modifikasi proses pada tahap metanasi proses PtG terhadap temperatur maksimum reaktor dan perolehan komposisi metana pada gas synthetic natural gas (SNG). Tahap metanasi dimodelkan dengan Topsoe’s Recycle Energy efficient Methanation Process (TREMP). Reaksi eksotermis dapat menyebabkan thermal runaway dengan peningkatan konsentrasi umpan akibat fluktuasi gas hidrogen. Berdasarkan simulasi menggunakan ASPEN Plus, umpan karbon dioksida berlebih dipilih karena rentang perubahan rasio umpan lebih lebar (0.25 – 0,5). Untuk meningkatkan fleksibilitas umpan, TREMP dengan karbon dioksida berlebih ini dapat menggunakan konfigurasi 3 (tiga) reaktor yang disusun secara seri. Kolom absorpsi dapa digunakan untuk pemisahan karbon dioksida berlebih dari aliran produknya dan menghasilkan gas SNG standar (94%).
Referensi
Balan OM, Buga MR, Bildea CS. 2016. Conceptual design, performance and economic evaluation of carbon dioxide methanation plant. Revista de Chimie. 67(11):2237 – 2242. https://www.scopus.com/inward/record.uri?eid=2-s2.0-85024093042{&}partnerID=40{&}md5=cb373f4226c99 bb871d9338bb87e559b.
Götz M, Lefebvre J, Mörs F, McDaniel Koch A, Graf F, Bajohr S, Reimert R, Kolb T. 2016. Renewable power-to-gas: A technological and economic review. Renewable Energy. 85:1371–1390. doi:10.1016/j.renene.2015.07.066.
Halder Topsøe. 2009. From solid fuels to substitute natural gas (SNG) using TREMP. Technical Report, Halder Topsøe:8. https://www.netl.doe.gov/sites/default/files/n etl-file/tremp-2009.pdf.
Held M, Schollenberger D, Sauerschell S, Bajohr S, Kolb T. 2020. Power to gas: CO2 methanation concepts for SNG production at the Engler‐Bunte‐Institut. Chemie Ingenieur Technik. 92(5):595–602. doi:10.1002/cite.201900181.
Hu D, Gao J, Ping Y, Jia L, Gunawan P, Zhong Z, Xu G, Gu F, Su F. 2012. Enhanced investigation of CO methanation over Ni/Al2O3 catalysts for synthetic natural gas production. Industrial & Engineering Chemistry Research. 51(13):4875–4886. doi:10.1021/ie300049f.
Jeong Y, Park J, Han M. 2021. Design and control of a fixed-bed recycle reactor with multicatalyst layers: methanation of carbon dioxide. Industrial & Engineering Chemistry Research. 60(12):4650–4667. doi:10.1021/acs.iecr.0c05784.
Lee WJ, Li C, Prajitno H, Yoo J, Patel J, Yang Y, Lim S. 2021. Recent trend in thermal catalytic low temperature CO2 methanation: A critical review. Catalysis Today. 368:2–19. doi:10.1016/j.cattod.2020.02.017.
Murena F. 2020. Synthesis gas methanation and its modelling by aspen plus software università degli studi di napoli federico II faculty of engineering. (July).
Ritchie H, Roser M, Rosado P. 2020. CO₂ and greenhouse gas emissions. Our World in Data.
Rönsch S, Schneider J, Matthischke S, Schlüter M, Götz M, Lefebvre J, Prabhakaran P, Bajohr S. 2016. Review on methanation – From fundamentals to current projects. Fuel. 166:276–296. doi:10.1016/j.fuel.2015.10.111.
Slivka RM, Chinn MS, Grunden AM. 2011. Gasification and synthesis gas fermentation: An alternative route to biofuel production. Biofuels. 2(4):405–419. doi:10.4155/bfs.11.108. Sobah S, Sulistyo H, Syamsiah S. 2013. Pengolahan gas CO2 hasil samping industri amoniak melalui gasifikasi batubara yang telah dipirolisis dengan menambahkan Ca(OH)2. Jurnal Rekayasa Proses. 7(1):25–29.
Songolzadeh M, Soleimani M, Takht Ravanchi M, Songolzadeh R. 2014. Carbon dioxide separation from flue gases: A technological review emphasizing reduction in greenhouse gas emissions. The Scientific World Journal. 2014:1– 34. doi:10.1155/2014/828131.
Tristantini D, Suwignjo RK, Kimia DT, Indonesia U. 2016. Suhu dan rasio kukus optimum pada proses gasifikasi kukus berkatalis K2CO3 terhadap arang batu bara lignit hasil pirolisis dengan laju pemanasan terkontrol. Jurnal Rekayasa Proses. 8(2):49–54.
