Hydrogen pinch analysis

Hydrogen (H2) sebagai salah satu bahan baku industri refinery dan petrochemical merupakan resource yg cukup berharga. Tulisan kali ini membahas mengenai hydrogen pinch analysis yg menunjukkan target minimum H2 make-up yg diperlukan.

Typical sources and sinks of hydrogen in process plants

Dlm refinery, unit catalytic reforming merupakan sumber (source) terbesar penghasil H2. Selain dr unit ini, H2 jg disuplai lewat pipeline ke refinery atau petrochemical plants, atau mungkin pabrik2 tsb memiliki unit H2 plant tersendiri. Sementara itu, unit pengguna H2 (sink) biasanya berupa hydrotreaters dan hydrocrackers. Tipikal unit pengguna H2 bisa dilihat di gbr berikut.

Hydrogen consumer model

Dalam berbagai studi mengenai resource conservation dlm ruang lingkup process integration, ada dua definisi yg mesti diperhatikan. Kedua hal tsb adalah source dan sink. Source bisa didefinisikan sbg aliran yg keluar dr satu unit operasi dan mengandung senyawa tertentu yg kita perhitungkan, dlm hal ini H2. Sementara sink adalah aliran yg masuk ke satu unit operasi dan mengandung H2. Kedua jenis aliran source dan sink ini memerlukan sejumlah laju alir tertentu (Fsource dan Fsink) dan kemurnian H2 tertentu (ysource dan ysink). Gbr berikut menunjukkan definisi aliran source dan sink.

Hydrogen source-demand

H2 pinch analysis dimulai dgn mengumpulkan data mengenai laju alir dan purity H2 di aliran tsb. Contoh sederhananya spt berikut di mana ada 2 aliran jenis source dan 2 aliran sink. Sebagai tambahan H2, stream “Fresh” dimasukkan utk mengatasi kekurangan H2. Di contoh ini utk mempersingkat tulisan, jumlah aliran “Fresh” sudah sedemikian rupa sehingga nilai tsb merupakan nilai minimum H2 yg diperlukan.

Masing2 jenis aliran source dan sink digambarkan lwt diagram source dan demand yg dimulai dr tingkat purity yg lbh tinggi di sumbu y. Sumbu x menunjukkan laju alir stream yg bersangkutan. Gbr di bawah menunjukkan diagram source dan demand. Sbg contoh, aliran “Fresh” memulai diagram source dgn purity 99% dan laju alir 182.5 MMSCFD. Aliran source berikutnya adalah aliran “S1” dgn purity 91% dgn laju alir 350 MMSCFD. Demikian seterusnya sampe membentuk diagram di bawah.

Nah, utk mengetahui seberapa banyak aliran “Fresh” yg kita perlukan, diagram source-demand di atas diubah menjadi diagram H2 surplus, spt gbr di bawah. Diagram H2 surplus diperoleh dgn menghitung kumulatif selisih antara source dan demand utk setiap level H2 purity. Laju alir “Fresh” yg diperlukan dicari dgn tebak2an sehingga tidak ada bagian dr diagram H2 surplus yg berada lbh rendah dr nilai 0 di sumbu x-nya. Dengan kata lain, tidak ada nilai negative H2 surplus. Level purity H2 yg menyentuh nilai 0 di sumbu x adalah titik H2 pinch-nya, spt gbr di bawah.

Dr sini kita ketahui bahwa H2 pinch ada di purity sekitar 85%. Titik pinch ini berguna utk menentukan lokasi optimum H2 purifier, jika diperlukan. Artinya, kita akan mengambil source stream yg memiliki purity di bawah 85%, memurnikannya di H2 purifier utk menghasilkan aliran source yg memiliki kemurnian di atas 85%. Dengan demikian, kita bisa mengurangi jumlah aliran “Fresh” yg disuplai dr luar pabrik.

H2 pinch analysis ini menunjukkan bahwa jumlah laju alir “Fresh” atau H2 make-up yg diperlukan adalah sekitar 182.9 MMSCFD. Nilai ini adalah target minimum H2 make-up yg mesti dipenuhi. Pertanyaan berikutnya adalah bagaimana aliran network streamnya? Pertanyaan ini akan dijawab di artikel 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: