GIRRAFE NECKING DI TUBE KATALIS REFORMER

Oleh : Manik Priandani
Process Engineering, PT Pupuk Kaltim, Bontang


Reformer adalah reaktor tempat terjadinya reaksi “steam reforming”. Yakni reaksi yang melibatkan gas bumi dengan steam atau air, dengan persamaan reaksi sebagai berikut :

CnHm + n H2O === n CO + (n + m/2) H2 (-∆Ho298<0)
CH4 + H2O === CO + 3H2 (-∆Ho298 = -49.27 kcal/mol)
CO + H2O === CO2 + H2 (-∆Ho298 = 9.84 kcal/mol)

Reaksi steam reforming membutuhkan panas karena reaksinya endotermis. Kebutuhan panasnya sangat besar sehingga dibutuhkan perpindahan panas yang baik. Untuk mendapatkan perpindahan panas yang baik dibutuhkan luas permukaan yang besar. Oleh karena itu reaktor reformer dibuat dalam bentuk buluh (tubular).

Yang dimaksud tubular reformer adalah reaktor (tempat terjadinya reaksi) dimana katalis dimasukkan ke dalam tube kemudian ditempatkan dalam furnace yang dilengkapi dengan burner lalu dibakar dengan menggunakan fuel gas / gas bumi pada umumnya.

Kasus terbentuknya pola Leher Jerapah (Girrafe Necking) dan pola-pola lain seperti Tiger Tailing, Hot Band, dan Hot Tube di Tube Katalis Reformer pada umumnya disebabkan oleh terbentuknya Carbon dan/atau terikutnya Sulfur yang terkandung dalam gas proses.

Mengapa Sulfur menjadi racun katalis Steam Reforming?
Pada umumnya katalis yang dipakai di Steam Reforming adalah Nikel. Nikel merupakan sulfur absorbent yang sangat baik. Dalam jumlah sangat sedikit saja akan menyebabkan deaktivasi katalis total. Deaktivasi artinya berkurangnya keaktifan katalis. Dapat terjadi secara kimiawi dan secara fisik.

A. Deaktivasi secara kimiawi:
- Oksidasi katalis: katalis mengalami oksidasi kembali ke NiO.
Dapat terjadi apabila H2 pada umpan kurang. Ni bereaksi dengan H2O membentuk NiO

- Keracunan (poisoning): terjadi apabila senyawa aktif (Ni) bereaksi dengan senyawa racun (misal S, Cl membentuk NiS, NiCl2) sehingga senyawa aktif tersebut tidak dapat mereaksikan gas bumi.

B. Deaktivasi secara fisik terjadi apabila katalis menjadi tidak aktif karena perubahan fisik atau adanya suatu benda/padatan yang menutupi senyawa aktif sehingga tidak dapat kontak dengan reaktan, antara lain :
- Karbonisasi
- Sintering

Yang perlu diperhatikan agar hal tersebut di atas tidak terjadi adalah :
*) Ratio S/C ( steam to carbon ratio), Pressure drop, Temperatur outlet gas, CH4 leak dijaga dalam kisaran yang dianjurkan.
*) T approach (Tapch) yaitu selisih Tout gas dengan T kesetimbangan, Tapch < 40oC (performance katalis masih baik).
*) Kandungan Sulfur gas proses yang masuk ke Reformer harus < 0,01 ppm.


Bila kejadian tersebut terlanjur terjadi, maka tindakan yang dilakukan disebut mereaktivasi Katalis. Prinsip dari Reaktivasi Katalis yaitu mereduksi kembali katalis yang telah teroksidasi. Reaktivasi katalis Reformer antara lain adalah dengan metode :
a). Decoking
- Proses penghilangan karbon (coke) pada katalis.
Dapat dilakukan dengan:
# Steam: Reaksi berjalan lambat.
# Udara (O2): Reaksi cepat, perlu hati-hati karena reaksi sangat eksotermis atau kenaikan T tinggi.

b). Sulfur Removal / Regenerasi
- Proses penghilangan racun Sulfur dari katalis.
- Dengan cara steaming atau reaksi dengan udara (O2).

Dengan tindakan di atas, diharapkan kinerja katalis akan membaik, karena Carbon dan Sulfur yang “menempel” telah hilang / berkurang sehingga reaksi Steam Reforming berlangsung dengan baik, dan selanjutnya tube katalis bebas dari hot spot dan sejenisnya karena biang penyebab hot spot telah dihilangkan.

Berikut reaksi sederhana dari istilah tersebut di atas :

Reduksi / Pengaktifan Katalis : NiO + H2 <=> Ni + H2O

Deaktivasi oleh Sulfur : Ni + S <=> NiS

Regenerasi Katalis (dari Sulfur) : NiS + H2O <=> NiO + H2S
H2S + 2H2O <=> SO2 + 3H2
NiO + H2 <=> Ni + H2O


Selamat mempelajari dan menikmati fenomena alam yang luar biasa. Hasil ciptaan Yang Maha Kuasa !


Bontang, Manik Priandani, 04 Januari 2011