Pemanfaatan emisi gas metana dari stasiun kompresor sistem perpipaan gas alam sebagai sumber energi termal

Abstract

Methane gas emmision utilization from natural gas piping system compressor station as thermal energy source

Emission of CH₄ gas to the atmosphere may result in a global warming effect 21 times larger than that of CO₂. One of the strategies to reduce this impact is to convert CH₄ to CO₂ in a Reverse Flow Reactor (RFR). RFR is a suitable apparatus to process gases with very low concentrations (0.1–1 %-v). The CH₄ combustion reaction is exothermic, with a DT_adiabatic between 10–200 ^oC (at a 0.1–1 %-v concentration), and therefore its heat of reaction may be used as a thermal energy source. RFR is capable of controlling heat transfer in the reactor, storing heat, and releasing it to heat low-temperature feeds. This paper presents the results of a study on the effect of the removal of heat generated by CH₄ combustion as thermal energy source on the performance of RFR. The methodology in this study involved computer simulations. For a feed flowrate of 0.22 L/s, the optimum rate of heat that can be recovered was 43 kJ/m³×s (heat recovery efficiency of 50.4%). An air flowrate of 92.9 g/s was required to extract the heat.

Keyword: Reverse flow reactor, methane catalytic combustion, modeling, green house effect simulation, gas piping system.

Abstrak

Emisi gas CH₄ ke atmosfer dapat menyebabkan pengaruh pemanasan global 21 kali lebih tinggi dibandingkan gas CO₂. Salah satu strategi untuk mengurangi dampak tersebut adalah dengan mengkonversi gas CH₄ menjadi CO₂ dalam Reaktor Aliran Bolak-Balik (RABB). RABB adalah piranti yang tepat untuk mengolah gas yang berkonsentrasi sangat kecil (0,1-1 %-v). Reaksi pembakaran CH₄ bersifat eksotermis dengan DT_adiabatik berkisar antara 10–200 ^oC (konsentrasi 0,1–1 %-v), sehingga panas reaksinya dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi termal. RABB memiliki kemampuan dalam mengendalikan pergerakan panas di dalam reaktor, menyimpan panas, dan memberikannya kembali untuk memanaskan umpan yang bertemperatur rendah. Makalah ini menyampaikan hasil kajian tentang pengaruh pengambilan panas hasil reaksi pembakaran gas CH₄ sebagai sumber energi termal terhadap kinerja RABB. Metodologi yang digunakan adalah dengan simulasi komputer. Untuk laju alir umpan sebesar 0,22 L/s, panas optimum yang dapat dimanfaatkan adalah 43 kJ/m³.s (efisiensi pemulihan panas 50,4%) dan dibutuhkan laju alir udara sebesar 92,9 g/s untuk mengekstrak panas.

Kata kunci: Reaktor aliran bolak-balik, pembakaran katalitik metana, pemodelan, simulasi efek rumah kaca, sistem perpipaan gas