Hydrogen management with mathematical modeling. Part 1

After targeting, then what?

Contoh sblmnya menunjukkan target minimal aliran H2 yg diperlukan. Di bawah ini adalah network dr contoh sebelumnya. Ada 2 aliran source dan 2 aliran sink utk kedua process A dan B. Sementara itu, aliran dr H2 plant ditargetkan minimal sekitar 182.9 MMSCFD. Pertanyaannya skrg adalah bagaimana networking antara aliran H2-nya agar process A tetap mendapatkan 400 MMSCFD dan process B 600 MMSCFD?

Mathematical model

Utk menyeleseikan masalah ini, diperlukan model matematika sederhana yg menghubungkan antara source dan sink streams. Model ini didasarkan pada satu konsep superstructure di mana setiap aliran source dpt dialirkan ke seluruh aliran sink dan setiap aliran sink mendapatkan suplai dr seluruh aliran source. Utk lebh jelasnya, liat gbr berikut.

Ketersediaan aliran source dibatasi oleh laju alirnya sendiri:

Sementara itu, kebutuhan aliran sink didefinisikan dgn keperluan laju alirnya dan ketentuan purity H2nya:

Di mana i = source, dan j = sink.

Hydrogen network

Solusi dr persamaan2 di atas diselesaikan di MS Excel dgn solver. Hanya saja, ada satu masalah numerik dgn file Excel yg saya kembangkan. Meskipun permasalahan ini merupakan permasalahan linear biasa saja, ternyata initial points yg berbeda bisa menghasilkan konfigurasi hasil yg berbeda. Hanya saja, total targeting “Fresh”nya tetap sama. Berikut ini salah satu screenshotnya:

Dari hasil perhitungan ini, diperoleh bbrp network yg memerlukan aliran “Fresh” dgn jumlah yg sama, 182.9 MMSCFD. Berikut ini adalah 2 network di antaranya. Dr kedua network ini, network kedua tampak lbh rumit. Oleh karena itu, network pertama lbh disukai sbg solusi.

 

Sampai titik ini, permasalahan H2 management terlihat selesei. Akan tetapi, model matematika ini dan pendekatan H2 pinch di tulisan sblmnya mempunyai satu kelemahan mendasar. Yaitu tekanan. H2 pinch analysis dan model di atas mengabaikan tekanan stream. Tentu saja stream hanya bisa dire-use/recycle jika tekanannya mencukupi. Jika tekanannya lbh tinggi, maka tekanan aliran tsb bisa dikurangi melalui valve. Atau jika tekanannya lbh rendah, maka aliran tsb mesti dikompres. Jika kompresor yg ada tidak mencukupi dr sisi kapasitas atau tekanan aliran tsb terlalu rendah utk dikirim ke satu kompresor, maka kompresor baru terpaksa harus dibeli. Sayangnya, kompresor adalah salah satu unit termahal. Permasalahan dgn mempertimbangkan tekanan akan dibahas di tulisan selanjutnya.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: