S c>{j ABSTRAK ABSTRACT PENDAHULUAN - ANSN

(?280
ProsidingPertemuandan PresentasiIlmiah
P3TM-BATAN,Yogyakarta14-15 Juti 1999
Buku II
S c>{j
PERHITUNGAN
TERMODINAMIK
PEMBUA TAN HIDROGEN
DARI PERURAIAN AIR DENGAN METODE TERMOKIMIA
Sokarsono, Bangon Wasito, Wardoyo, lndra Soryawan
P3TM-BATAN.JI. BabarsariKotak Pas1008. Yogyakarta55010
ABSTRAK
PEMBUATAN
HIDROGEN
DENGAN METODE
TERMOKIMIA PERURAIAN
AIR. Telah
dilakukan studi pembuatan
hidrogen menggunakan proses termokimia dan perl1itungan
termodinamiknya. Studi didasarkan alas penelitian yang telah ada pada dewasa ini. Penelitian
yang telah dilakukan di JRP-lspra, General Atomic, Westinghouse
Electric, Govemment
Industrial Researl1 Institute of Japan, dlf dibahas da/am maka/ah ini. Ada dUB siklus dasar
untuk produksi hidrogen dengan metode termokimia. Siklus pertama ada/ah siklus peruraian
asam sulfat untuk produksi 02 dan siklus kedua ada/ah peruraian asam halida untuk produksi
H2. Terdapat banyak variasi yang dikembangkan pada kedua siklus tersebut. Siklus yang
terpilih, diutamakan yang menggunakan proses termokimia yang memungkinkan pemanfaatan
panas dari reaktor Temperatur Tinggi (RTT). Proses yang dipilih untuk analisis termodinamik
ada/ah proses peruraian asam sulfat digabungkan dengan proses peruraian HBr menggunakan
logam Bromida. Pada Peruraian asam bromida reaksi penyerapan asam bromida dapat
digunakan suhu kamar dan tekanan atmosfir, dan pada peruraian logam oxybromide dilakukan
pada suhu 900"K tekanan 10 arm (dipilih VBr2 sebagai pereaksi).
ABSTRACT
HYDROGEN
PRODUCTION
USING
THERMOCHEMICAL
WA TER DECOMPOSITION
METHOD. Study of hydrogen production using them1ochemical decomposition of water and its
them1odynamic calculation have been done. The study based on the experiment that was
carried out in the many laboratories.
The experiments in JRP-lspra, General Atomic,
Westinghouse Electric, Govemment Industrial Research Institute of Japan etc, have been
described in this paper. There were two main cycles in production of hydrogen using
them1ochemical method. The first was decomposition of sulfuric acid to produce 02 and the
second was decomposition of halide acid to produce H2. There are many cycles developed for
this process. The cycle has chosen that reliable to application of HTR reactor. Process chosen
was decomposition of sulfuric acid followed by decomposition of bromide acid by using VBr2. In
the bromide acid reaction process, that can be held in room temperature, and decomposition of
VBr3, was held in 9000K and 10 atms.
PENDAHULUAN
H
idrogen merupakan bahan yang sangat
dibutuhkan oleh industri kimia. Hidrogen juga
mempunyai potensi untuk menjadi sumber energi
sebagai pengganti minyak karena dari segi
lingkungan jauh lebih baik. Teknologi produksi
hidrogen yang telah ada sekarang ini, adalah
elektrolisa air, reformasiuap air terhadapgas alam,
disosiasiamoniak daDoksidasiparsial hidrokarbon.
Teknologi tersebut masih sangat mahal, sehingga
mendorong banyak peneliti yang melakukan
penelitian untuk membuat hidrogen denganbiaya
yang lebih murah. Pembuatanhidrogendengantara
termokimia merupakan salah satu tara untuk
membuat hidrogen dengan prinsip peruraian air
ISSN 0216-3128
menjadi hidrogendan oksigen. Peruraianlangsung
air menjadi hidrogen sulit dilakukan, karena
memerlukan kondisi yang sangat istimewa, yaitu
suhudaDtekananyangbesar.Peruraianlangsungair
menjadi oksigen daD hidrogen memerlukan suhu
2.500 -3.000°C, sedangdenganprosestermokimia
memerlukansuhudibawah1.000°C(1).
Produksi H2 secara termokimia dapat
dipikirkan sebagaisuatukotak, denganinput utama
adalah panas daD air sedang keluaran berupa
hidr')gen, oksigen daD panas sisa. Didalam kotak
tersebutkita dapatmempunyaiprosesyang macammacam. Suhu daD tekanan sangat mempengaruhi
terhadapprosesyang terjadi. Padaproseselektrolisa
air, energilistrik dimasukkandalamprosessehingga
terjadi dekomposisiair. Bila energi panas yang
dimasukkandalam proses,daDterjadi dekomposisi
Teknologi Proses
Sukarsono, dkk
Prosiding
Pertemuan
danPresentasi
llmiah
P3TM-BATAN,
Yogyakarta
14-15 Juli1999
BukuII
air menjadi hidrogfin daD oksigen disebut metode
termokimia.
Proses dekomposisi langsung oleh panas
hanya dapat berjalan pada suhu tinggi (> 2.5000K).
Proses ini tidak layak untuk proses industri,
sehingga perlu dicari proses dekomposisi yang dapat
menggunakan panas relatif
rendah dengan
melibatkan senyawa kimia tertentu. Defmisi proses
termokimia untuk peruraian air dapat dituliskan
menjadi proses menggunakan panas sebagai sumber
utama menggunakan suhu tidak lebih daTi 1200oK
dengan menyelenggarakan beberapa reaksi kimia
daD basil antara
disiklus ulang sehingga
memberikan basil total dekomposisi air menjadi
hidrogen daDoksigen
Status PenelitianMasa Kini
Pendekatanyang bermacam-macamtelah
dilakukandalamriset di bidang ini, sehinggabanyak
siklus yang telah diusulkan, diantaranya
menggunakan program komputer. Jumlah step
reaksikimia dapatmempunyaikisaran 2 sampai10
komponenyang berbedadan bahankimia anorganik
yang
bermacam-macam tergantung
daTi
kekomplekanprosesyang dipilih. Logam atau non
logam yang diusulkan untuk dipakai juga sudah
banyak. Diantara siklus-siklus tersebut,actayang
benar-benardapatbekerja dan lainnya tidak dapat
diterima dalam proses industri. Siklus berdasar
elemen yang s~a atau reaksi pokok disebut
keluargasiklus. Sebagaicontohsiklus Besi-khlorin,
prosessulfur, prosesjodida dsb(1,2,3,4).
Hal-halyang digunakanuntuk menentukan
bahwaprosesdapatditerima atautidak adalahyang
menyangkutefisiensi panas,konversi reaksi kimia,
sisi reaksi, sifat racun bahan,ongkos reaksi kimia,
pemisahan materi, problem korosi, pemindahan
bahan, proses maksimum suhu, dan problem
perpindahanpanas(1).
Sesuai dengan pengertian umum maka
efisiensididefmisikansebagairasio daTinilai panas
tertinggi 1 mol hydrogen(285,9 kJ} terhadapinput
eriergipanastotal yangdimasukkan.
Efisiensi panas definisikan dengan persamaan
sbb(l):
E = 285,9/}::O.
(1)
Dengan
LQ = panasdigunakandalamdekomposisi.
LQ = Lql +L(Wi/11)
apabila q 1 : panasmasukyang langsung
Wi : panasdiperlukansebagaikerja
11 : efisiensipanasmenjadikerja.
Beberapasiklus telah dicoba dan diteliti
secaraintensif di laboratorium.Metodeyang sampai
sekarang masih dipandang layak dan diteliti di
Sukarsono, dkk
281
sejumlah negara adalah dengan menggunakan siklus
sulfur. Senyawa sulfur menjadi unsur utama clan
menggunakan reaksi peruraian asam sulfat.
Contoh berikut adalah siklus hibrida (campuran
antara termokimia clanelektrolisa) dua step..
S02 + 2 H2O= H2SO4+ H2( elektrokimia)
H2SO4= H2O+ S02 + Y202. (elektrolisa)
(2)
(3)
Siklus ini pertama kali diteliti di Los Alamos
Scientific Lab, clan dikembangkan di Westinghouse
Electric Corp. Penelitian juga dilakukan di JRCIspra (Commision of European Communities)
dinamakan sebagaisiklus Mark II. KF A lulich juga
mempelajari terutama pada reaksi elektrokimianya.
Contoh lain adalah siklus surfur, yang dalam hal ini
siklus mumi termokimia.
2H20+ 12+ S02 = H2SO4+ 2 HI
H2SO4
= H2O+ S02 + Y202
2HI = H2+ 12
(4)
(5)
(6)
Perkembangan penting selanjutnya adalah
yang ditemukan oleh General Atomic Co yang
menemukan pemecahan terhadap problem kritis
pada pemisahan HJ dari asam sulfat. Penelitian
siklus dengan reaksi dasar sarna tetapi berbeda
metode pemisahan termasuk penggunaan reaksi
elektrokimia dilakukan juga di Jepang pada National
Chemistry Lab for Industry.
Pengembangan
1ersebut adalah pengubahan penggunaan Iodida
dengan bromida yang mudah dipisahkan dari asam
sulfat.
2H20 + Br2+ S02= H2SO4+ 2 HBr
H2SO4
= H2S02+ Y202
2HBr = H2+ Br2
(7)
(8)
(9)
Siklus ini dikembangkan pada JRC Ispra
sebagai Mark-I3 clan merupakan yang paling maju
dari proses skala lab sistem kontinyu. Sebagaimana
pada siklus jodin, sulfur bromin juga dapat
dilakukan dengan proses hibrid
(campuran
elektrokimia clan elektrolisa) atau mumi (proses
elektrokimia saja). Siklus seperti MarkI3 diatas
tetapi dengan dengan dekomposisi HBr juga
dipelajari di Jepang (Government Industrial
RecearshInstitute).
Siklus lain dengan karakteristik berbeda
menggunakan bahan kimia berbeda juga dipelajari
misalnya siklus iodine tanpa menggunakan sulfur
seperti siklus Ca-I2 dan Mg-I2 dikembangkan oleh
National Chemical Lab for Industry Jepang.
Siklus menggunakan elemen berbeda
adalah proses NIS oleh Japan Atomic Research
Institute Siklus ini menggunakan Ni, Iodine clan
sulfur pada 4 reaksi. Siklus UT3 dipelajari Univ. of
Tokyo menggunakan Ca, Fe, Br pada 4 reaksi clan
siklus berdasar pada Zn, Sc, S, Cl dikembangkan
pada Lawrence Livermore Lab (USA).
Teknologi Proses
ISSN 0216-3128
Siklus yang berbeda dengan proses diatas
sedang dipelajari adalah proses hibrid di Univ of
Aachen yang menggunakan Li dengan secara
elektrokimia menggunakan garam cair.
Perkembangan proses industri meliputi
bebarapa step, dari perhitungan teoritis, tingkat riset
laboratorium, percobaan teknologi, pilot plan daD
prototipe industri. Proses termokimia, untuk
produksi H2, sudah dicoba di banyak negara. Dari
proses-proses tersebut ada yang sudah ditutup, ada
yang masih dilanjutkan sampai tercapai sehingga
diperoleh kesimpulan daD banyak yang masih
merupakan pemikiran.
Proses yang ada pada
umumnya melibatkan dekomposisi. H2SO4 pada
suhu 1100-1150 K. Reaksinya:
H2SO4= H2O+ S02 + % 02
(10)
dengan l!1Go : tenaga bebas reaksi pada keadaan
. A, B, C
v3
st andar dan aAvI ,as, v2 <Xc
,aD'v4. afiInltas
danD
Konstante kesetimbangan reaksi dapat dinyatakan
dengan
v3 v4
K= ac aD
a~la~2
Pendekatanuntuk larutan ideal, afmitas didekati
dengankonsentrasi
sehinggapersamaanmenjadi
C,,3C,,4
K=~
c"
I
I v11A1+I v21A2+...~ I v31A3+I v41A4+
2
(16)
A c" B
Dari penjabaranrumus termodinamikareaksi, daD
dihubungkandenganfugasitas,untuk reaksi yang
mencapaikesetimbangan
diperolehpersamaan:
-RTlnK
KesetimbanganReaksiKimia
Reaksi kimia yang terjadi dalam proses,
kebanyakan merupakan reaksi kesetimbangan.
Dalam reaksi kesetimbangan,antara reaktan dan
produk sudah terjadi kesetimbangan'dinamis.
Reaktanyang berubahmenjadiproduk, mempunyai
kecepatanyang sarnadenganproduk yang berubah
kembali menjadi reaktan. Keadaankesetimbangan
ini tergantungpactakondisi pactasaatreaksitersebut
berlangsung.Kondisi operasi tersebutdiantaranya
adalah suhu, tekanan, komposisi bahan awal dsb.
Pacta keadaan kesetimbangan, tidak terjadi
perubahan energi bebas. Sehingga pactakeadaan
setimbangbeda tenaga bebas reaksi adalah 0 daD
akan berlakupersamaan(5):
AGo=O
(11)
Reaksikimia dapatdinyatakansebagaiberikut
(15)
= LVjGj
= AGP
(17)
i
dengan: K: Konstantekesetimbangan
reaksi
T: suhureaksi( 0Kelvin)
R: tetapangasumum
Kesetimbanganreaksi berubahhila suhu berubah.
Hal ini juga akan merubahbesarnyatenaga bebas
reaksi.Menggunakanhubunganantaratenagabebas
danentropidiperoleh
-d(AG~
= -ASo
(18)
dT
clan
(12)
Harga vI... v4 adalah koefisien reaksi. Mol &aksi
dari masing masing komponen dapat dinyatakan
denganpersamaan:
n.
nio + ViE
Yj- ---n1no + V E
(13)
dengan
njo=molekul I mula-mula
no=jumlah molekulmula-mula
Vj= koefisienreaksi
V"i'Ljkoef.reaksi (koefisien basil reaksi -koefisien
pereaksi)
f;=perubahanmolekul per koefisienreaksi= dn1/VI
Pactakeadaanstandartenagabebasdapatdinyatakan
denganpersamaan:
AGO = -RT In ar::3a~4
a~la~2
ISSN 0216-3128
(14)
T
RT
J--\.~~)
ACpO dT
TO
R
T
Harga Cp dalam persamaandiatas bisa memakai
hubunganantaraCpdenganT
Cp = A + BT + CT2+DT-2
Teknologi Proses
(23)
Sukarsono, dkk
1i(Yi)VI
~
Prosiding
Pertemuan
danPresentasi
"miah
P3TM-BATAN,
Yogyakarta
14-15 Juli 1999
Buku II
maka akandiperolehpersamaan
24:
iterasi dihitung harga E, yang selanjutnya dapat
dihitung mol fraksi dari masing-masing komponen.
f~~=
R
T
To
r
Data-data koef. reaksi, cap panas,
entalpi, energi Gibbs std
,
~BTo+( ~CT6+~I,.
L\D]
T
dengan't = T/To
.0)'
283
~
!"
~r:::':--~?7~
T)J'-I)+Mlll1
Efek tekanan pada kesetimbangan
Perubahan tekanan juga mengakibatkan
perubahan kesetimbangan. Perubahan ini
disebabkanoleh perubahanaktivitas dari masingmasing komponen. Dengan menggunakan
persamaan-persamaan
mengenaifugasitas,aktivitas
dsb, secara ringkas dapat diperoleh persamaan
konstante kesetimbanganyang dipengaruhi oleh
fugasitas,komponendaDtekanansbb:
K = KcjlKyPV
-r.;
0=1
..,.r:
(25)
dengan ~ = kombinasi koefisien reaksi daD Ky
kombinasikoefkomponen.
av3 v4
K", = C aD
--,.;.
~
L--
=z;CJ1,I!
Menghitung Koef Kstb
Reaksi Kimia (K)
(26)
-a~la~2
I
Dengan asumsi bahwa keadaan ideal, maka
hubunganK denganP dapatdiperoleh
( ,-v
p
=
(27)
I=-)K
,PO)
d
v3 v4
engan II: Yc Yo
YAly~2
PEMBAHASAN
Persamaan-persamaandiatas digunakan
untuk menghitung/memperkirakan perubahanperubahan konsentrasibasil, pacta kesetimbangan
reaksi apabiladiubah suhu,tekananataukomposisi
gas masuk. Dengan menggunakanprogram Quick
Basic penulis membuatprogramperhitunganuntuk
menghitung komposisi basil reaksi kimia setelah
terjadi kesetimbangan.Program tersebutdicobakan
pada salah sam siklus. Masukan yang diperlukan
adalahbesaran-besaran
H, G, harga-hargaA,B,C,D
pactahubungan Cp Vs T, suhu standar,dan suhu
reaktor.
Program quick basic dibuat berdasarkan
persamaan- persamaan reaksi kimia dan
hubungannyadenganbesaran-besaran
termodinamik
reaktan maupun hasil reaksi. Program dibuat
berdasarbaganalir yang tergambarpactagambar 1.
Dengan menggunakanpersamaandiatas, diperoleh
konstantekesetimbanganreaksi, yang dengancara
Sukarsono, dkk
I
j
:>tidak1~:~]
Menghitung Konsentrasi
Komponen Hasil Reaksi
I
Gambar 1. Bagan alir program QBasic
Proses yang dipilih
adalah metode
gabungan antara siklus sulfat dan siklus asam
bromida dengan menggunakan vanadium bromid.
Nilai termodinamik untuk komponen-komponen
dicari dari tabel yang memuat besaran termokimia.Bagan
proses tersebut dapat dilihat dalam gambar 2.Pada
setiap reaksi kimia diperhitungkan perkiraan
kondi~i yang sesuai dengan menggunakan program
quick basic. Komposisi komponen-komponenkeluar
dari reaktor juga dapat dihitung denganmenggunakan
program tersebut.
Proses penguraian air secara termokimia
terdiri dari dua bagian utama. Bagian pertamaadalah
siklus asam sulfat dan bagian kedua adalah
Teknologi Proses
ISSN 0216-3128
1
flBr'
~,
~
~
siklus peruraian asam halida. Air dimasukkan pada
reaktor bersama-samadengan 802 clan Br2 sehingga
keluar reaktor adalah campuran asam sulfat, asam
bromida clanair. Reaksi yang terjadi adalah sbb:
2H20 + Br2+ SO2= H2SO4+2 HBr2
28
Reaktor adalah merupakan reaktor gas yang
dipanaskan clan dipertahankan pada tekanan tinggi.
Gas keluar kemudian dipisahkan antara asam
bromida dari asam sulfat clan air. Asam sulfat clan
air dipisahkan dengan distilasi Asam sulfat yang
terpisah kemudian dimasukkan dalam reaktor
peruraian lagi sehingga menjadi air, 802 clanO2. Air
clan O2 dipisahkan kemudian 802 diumpankan lagi
ke dalam reaktor dekomposisi. .Reaksi yang terjadi
adalah sbb:
H2SO4= H2 + S02 + 1/202
29
H.
OJ
Br".
...ef-,
...Er',
~,
H,C
iCH.O.[
,
H
~
,,~.
kemudianX Br terura
X Br = X + Br2
(31)
Sebagaicontoh untuk reaksi menggunakanCrBrz
terjadi reaksisbb:
2 CrBr2+ 2 HBr = 2 CrBr3+ H2
(32)
kemudianX Br terurai:
Cr Br3= CrBr2+ Br2
(33)
Dengan
menggunakan
harga
termodinamika senyawa-senyawapereaksi daD
produk daDdihitung menggunakanprogram basic
yang dibuat,diperolehbasilperhitungansbb:
Padareaksiperuraianasamsulfat menurutreaksi29,
reaksimerupakanreaksiendotermis.PadatekananI
atm daDsuhu1l00oK dapatdiperolehkonversi99 %
apabilaumpanadalahmurni asamsulfat. Konversi
akan turun drastis pada kondisi suhu 1000oK
menjadi 0,90 daDpada 900°C menjadi 0,42. Pada
tekananyang lebih tinggi karenamolekul hasillebih
banyak dari pereaksi, maka terjadi penurunan
konversi.Tekanan2 atm menurunkankonversi dari
0,90 menjadi 0,79 untuk suhu operasi1000oKdan
menjadi0,4 padatekanan10 atm. Hasil perhitungan
dapatdilihat dalamtabell.
Tabel 1. Reaksiperuraianasamsulfat (Asam sulfat
1 mol)
HEr'
-~--
Konversi
[J,~I~
800
H.a
I
~,
o.
n2~'
HC
,
H,O
r~;
a,
Gambar2. Prosesproduksi H2 dengantermokimia
peruraian air menggunakan sik/us
sulfat-bromid
Pada siklus HBr, terjadi peruraian HBr
menjadi hidrogen dan Br2. Penguraianini dapat
dilakukandenganelektrolisadanjuga dengansecara
termokimia. penguraian secara termokimia
dilakukan denganbantuan logam bromida Ada 9
macam logam yang memungkinkandipakai disini.
kesembilanlogam tesebutadalahCr, Cu, Fe, Mo,
Ph, Sn, Ti, Y dan W (2) .Reaksi yang terbentuk
adalahsbb:
2 X + 2 H Br = 2 X Br + H2
ISSN 0216-3128
0.99
900
1000
100
700
1
1
1
~~lli
Q~
2
2
22
2
0.97
~~
10
10
~
0,40::Q;:1F
10
MZ-
0.02
10
~
0,01
Peruraian langsung HBr
temyata
membutuhkan suhu tinggi yaitu pada 2000~
dengankonversihanya0,49 dan pada suhu 1I00oK
hanyaterjadi konversi0,1.
PenyerapanHBr oleh VBr2 menurutreaksi
C merupakanreaksi eksotermis.Pada suhu 300~
tekanan1 atm konversi0,99 dan menurunmenjadi
0,459 pada suhu 390oK.Padatekananyang tinggi
konversinaik, misalnyapada suhu390~ tekanan2
atm didapat konversi0,459 dan 0,80 pada 10 atm.
Hasil selengkapnyadapatdilihat dalamtabel2.
ReaksipelepasanBr2pada reaksiD dipilih
suhu reaksi 900oK yang pada tekanan 1 atm
diperoleh konversi 0,99 Lila reaktan adalah VBr3
100%. Untuk suhu 600-800~ tekanan dinaikan
menyebabkanpenurunankonversi. Hal ini dapat
dilihat padaTabel3.
(30)
Teknologi Proses
Sukarsono, dkk
~
~
~
Prosiding
Perlemuan
danPresentasi
I/miah
BukuII
P3TM-BATAN,Yogyakarla14-15 Ju/i 1999
285
Tabel 2. Reaksi Vanadium bromida dan asam
bromida (Pereaksi VBr2 I mol + HBr 1
mol)
rsUhu
I(~
IP(Atm)IKOn~~~~m\IKOnversi
'(Atm~erSi
~~
300
1360"-
l;;nn-
0.459
1420 I
1
I 0,05 I
~
~
0,99
0.989
2
0.899 "]
1330
~L
I
21",u,,~1010,801
2 I 0,09 1 10 I 0,28 J
Tabel 3. Peruraian VBr3 menjadi VBr2 dan Bromid
(Komposisi VBr3 100 %)
---
Suhu P (Atm)Konversi
P{Atm\KonversiP (Atm)Konversi
2
2
2
~~~
I 700
-so
2
10
10
10
600
2
2
-9.2E.
0,04
10
1
0,99
0.99
0.96
800
0.04
~
10
10
0.99
I-Q:gg-l
0,04
CrBr2 clan WO2Br2, memerlukan suhu dekomposisi
yang lebih tinggi, sekitar 1170oK. Disamping itu
menurut Lessart ada kemungkinan terjadi hidrolisis
VBr2 clan VBr3 menurut reaksi sbb:
(34)
(35)
Reaksi samping tersebut terjadi kalau
pemisahan HBr tidak sempurna, sehingga masih ada
air yang terikut. Kalau dilihat daTi reaksinya, maka
pada reaksi pertama gas yang terbentuk 5 mol dari 2
mol pereaksi clan6 mol basil reaksi dari 3 pereaksi.
Dari situ dapat disimpulkan, bahwa untuk menekan
reaksi hidrolisa tekanan perlu dinaikkan. Tekanan
yang tinggi tidak begitu mempengaruhi reaksi
peruraian HBr.
Dari perhitungan terhadap konversi dari
masing-masing reaksi, dapat dihitung komposisi
basil keluaran reaksi tersebut. Sebagai contoh reaksi
peruraian VBr3 pada suhu 400 sid 1000 oK
menghasilkan komposisi komponen 1 (VBr3),
komponen 2 (VBr2) clan komponen 3 (Br2) seperti
terlihat dalam gambar 3. Gambar 3 ini adalah
keluaran daTi program quick basic yang telah dibuat.
Tabel 4. Hasil peruraian VBr3 menjadi VBr2 clanBr2
ISuhu (OK)
~
750
900
Sukarsono,
VBr3
0,985
0,985
0,941
0,135
4,37JS)-7
dkk
Komposisi
KESIMPULAN
Dari basil perhitungan diatas terlihat bahwa
Vanadium bromida (V Br2) mempunyai suhu
dekomposisi 800-1000oK. Menurut penelitian
Lessart (2) walaupun VBr dapat diganti dengan
2VBr2+ 3 H2O= V203+ 4 HBr + H2
2VBr3+ 3 H2O= V203+ 6 HBr
Gambar3. Hasil keluaran program
setelahreaksi
Komponen
Br2
VBr2
9,9510-3
4,97510-3
9,9510-3
4,97510-3
1,9510-2
3,9210-2
0,575
0,288
0,555
0.333
Dari banyak siklus untuk produksi
hidrogen yang telah diteliti
oleh banyak
laboratorium
dan
banyak
negara,
yang
memungkinkan untuk dikembangkan di Indonesia
dengan pertimbangan bahwa panas untuk proses
adalah berasal dari reaktor suhu tinggi, adalah
proses peruraian asam sulfat untuk membangkitkan
Oz clanperuraian asam bromida menggunakan VBrz
untuk membangkitkan Hz. Panas proses yang
diperlukan dapat disediakan dari reaktor HTR.
Kondisi reaksi HBr dengan VBr2 dilakukan pada
suhu kamar clan tekanan atrnosferis, sedang
peruraian VBr3 dilakukan pada suhu 900oK clan 10
atm.
DAFT AR PUST AKA
1. BEGffi., G., "Status of Thennochemical Water
Splitting for Hydrogen Production" , Nuclear
Heat Application, Proceeding of a Technical
Committee Meeting and Workshop, Cracow,
STI/PUB/679, 1983
2. LESSART, p., at all, "Hydrogen Producing
Cycle Using the Decomposition of Hydrogen
Bromide", Word Hydrogen Energy Conference,
Zurich, Switzerland, 1978.
3. LEGER, D. at all "Energy Balance Calculation
and Assessment of Two Thennochemical Sulfur
Cycles" CEA-Conf-4364, 2. Word Hydrogen
Energy Conference, Zurich, Switzerland, 1978.
4. RUSLI. A., At all " Prospect Of HTGRs for
Hydrogen Production in Indonesia" Non-electric
Applications of Nuclear Energy, Proceedings of
an Advisory Group Meeting held in Jakarta 2123 November 1995, IAEA-TECDOC-923, 1987
5. YEHSKEL, J., at all "Thennal Decomposition of
Hydroiodic Acid and Hydrogen Separation"
Teknologi Proses
ISSN 0216-3128
286
CEA-Conf-4363, 2. Word Hydrogen Energy
Conference,Zurich, Switzerland,1978.
6. STEINBERG.M., and DANG, V.D., "Hydrogen
Production Using Fusion Energy and
ThermochemicalCycles", BrookhsvenNational
Laboratory,New York, 1978
7. SMITH, J.M.. and VAN NESS, H.C.,
"Introduction to
Chemical Engineering
Thermodinamic",McGraw-Hill Book Company,
Inc, Fight Ed., 1995
LAMPIRAN
CLS
, Reaksi: V8r3= V8r+ 8r2
, Mendefinisikan
persamaan
DEFFNTAU(TO,T) =T / TO
DEFFNH2(TO,T, 8) = (8/2). TO. (FNTAU(TO,
T) + 1)
DEFFNH3(TO,T, C) = (C /3) * TO" 2 * (1 + FNTAU(TO,
T) *
(1 + FNTAU(TO,
T)))
DEFFNH4(TO,T, D)= 0/ (FNTAU(TO,
T) * TO" 2)
DEFFNS2(TO,T, C, D) = C * TO" 2 + 0 / (FNTAU(TO,
T) *
FNTAU(TO,
T) * TO* TO)
DEFFNS3(TO,T) = (FNTAU(TO,
T)+ 1)/2
DEFFNS4(TO,T) = (FNTAU(TO,
T) -1) / LOG(FNTAU(TO,
T) /
2.7183)
DEFFNMCPH(TO,T, a, 8, C, D) = a + FNH2(T0,T, 8) +
FNH3(TO,
T, C) +FNH4(TO,
T, D)
DEFFNICPH(TO,T, a,8, C, D) = FNMCPH(TO,
T, a,8, C, D)
* (T -TO)
DEFFNMCPS(TO,T, a,8, C, D) = a +(8 *TO +FNS2(T0,T,
C, D))* FNS3(T0,
T) .FNS4(T0,T)
DEFFNICPS(TO,T, a,8, C, D)= FNMCPS(TO,
T, a,8, C, D)*
LOG(FNTAU(TO,
T))(2.7183
'Memasukkan
Data
LOCATE
2,13: PRINT'SuhuAwal(oK)='
LOCATE
4,13: PRINT"Tekanan
(bar)="
LOCATE6, 13:PRINT'JumlahData='
LOCATE2,28: INPUT;TO
LOCATE
4,28: INPUT;P
LOCATE
6,28: INPUT;dat
READR,H
DATA1,2
LOCATE9, 13:PRINT'Masukkan
datasuhuand~dalamoK !'
FORI = 1 TOdat:PRINT
LOCATE10 + I, 13: PRINT'Suhu Reaktor(oK)= ('; I; ')'; :
INPUTT(I)
NEXTI
'REAKT
AN
LOCATE15,25:PRINT'REAKTAN'
K= 17
LOCATEK,13: PRINT'Jumlahkomppereaksi';: PRINTR
FOR1=1 TOR
LOCATEK + I, 12: PRINT' Jumlah Mol Mula-mula
komponen
= '; I; : INPUTNOR(I)
NEXTI
, I = Jumlahpereaksi/hasil
FORI=1TOR
READSR(I),AR(I),8R(I),CR(I),DR(I),HR(I),GR(I)
NEXT
ISSN 0216-3128
Prosiding
Perlemuan
danPresentasi
Ilmiah
P3TM-BATAN,
Yogyakarla
14-15 Juli 1999
BukuII
DATA1,95.37,0.01149,0.000011,0,-460251,-430962.3
'HASILREAKSI
K=20
LOCATEK,25:PRINT.HASILREAKSI'
FORI=1TOH
LOCATEK + I, 12: PRINT. Jumlah Mol Mula-mula
komponen
=.; I; : INPUTNOH(I)
NEXT
FORI = 1 TOH
READSH(I),AH(I),BH(I),CH(I),DH(I),HH(I),GH(I)
NEXT
DATA1,70.418,0.0112,0.0000456,0,-351715.5,-362414.2
DATA0.5,27.2803,0.003263,0,50209,0,0
LOCATEK + 4, 13: INPUT.HARGAAWALKONVERSI
= .;
AWAL:CLS
'MENGHITUNG
DELTA
'HARGADELTAA
FORI=1TOR
R(I)= AR(I)
NEXT
FOR1= 1TOH
H(I)= AH(I)
NEXTI
GOSUB100
dela = DELTA
'HARGADELTAB
FORI=1TOR
R(I)= BR(I)
NEXT
FORI = 1 TOH
H(I)= BH(I)
NEXTI
GOSUB100
delb= DELTA
'HARGADELTAC
FOR1=1 TOR
R(I)= CR(I)
NEXT
FORI = 1 TOH
H(I)= CH(I)
NEXTI
GOSUB100
delc=DELTA
'DELTAD
FORI = 1 TOR
R(I)= DR(I)
NEXT
FORI = 1 TOH
H(I)= DH(I)
NEXTI
GOSUB100
deld= DELTA
'DELTAH
FORI=1TOR
R(I)= HR(I)
NEXT
FORI = 1 TOH
H(I)=HH(I)
NEXTI
GOSUB100
~
:::
delh = DELTA
'DELTAG
'"
~
FORI=1TOR
R(I)= GR(I}
Teknologi Proses
Sukarsono.
dkk
NEXT
FORI = 1 TOH
H(I)= GH(I)
NEXTI
GOSUB100
delg= DELTA
NO= NO+ NOR(I}
NEXT
FOR I = 1 TO H
NO= NO+ NOH(I}
NEXT
'MENGHfTUNG
MOLFRAKSISESUDAH
REAKSI
FORI=1TOR
R(f)= 1
NEXT
FORI = 1 TOH
H(I)= 1
NEXTI
GOSUB100
V=DELTA
FORD = 1 TOdat:
EP=AWAL
iterasi= 1
50 FOR I = 1 TO R
YR(D,I} = (NOR(I)-SR(I} .EP} I (NO+ V .EP)
NEXT
FOR 1= 1 TO H
YH(D,I) = (NOH(I)+ SH(I}.EP} I (NO+ V .EP)
NEXT
ATAS= 1: BAWAH
=1
FOR1=1TOH
ATAS=ATAS*YH(O,
I)" SH(I)
NEXT
FORI = 1 TOR
BAWAH=BAWAH* YR(O,I) "SR(I)
T=T(D)
TAU= FNTAU(T,
TO)
H2= FNH2(TO,
T, delb)
~3 = FNH3(TO,
T, delc)
NEXT
H4= FNH4(TO,
T, deld)
KITERASI
=ATASI BAWAH
S2= FNS2(TO,
T, defc,deld)
PRINT:PRINTTAB(28);
'suhu';T(O)
S3= FNS3(TO,
T)
PRINT: PRINTTAB(20);'Iterasi ke'; TAB(34);'Besaran
S4= FNS4(TO,
T)
Iterasi'
MCPH= FNMCPH(TO,
T, dela,delb,delc,deld)
PRINTTAB(21);
iterasi;TAB(35);
(KITERASI-K)
ICPH= FNICPH(TO,
T, deja,delb,delc,deld)
IF (KITERASIK)> 0 THEN1000
MCPS= FNMCPS(TO,
T, deja,delb,delc,deld)
EP= EP+ .01
ICPS= FNICPS(TO,
T, deJa,delb,delc,deld)
iterasi= iterasi+1
PRINT: PRINTTAB(7);'Del A'; : PRINTTAB(18);'Del B'; :
GOTO50
PRINTTAB(31);'Del C'; : PRINTTAB(40);'Del D'; : PRINT
TAB(SO);
'DelG'; : PRINTTAB(59);
'DelH'
1000PRINT:PRINTTAB(28);
'EP='; EP
PRINT:PRINTTAB(5);dela;: PRINTTAB(15);
delb;: PRINT
PRINT:PRINTTAB(25);
'Lanjut?(Y/T)';
TAB(29);delc;: PRINTTAB(39);
deld;: PRINTTAB(49);
de!g;:
INPUTa$:IF a$= 'Y' ORa$='y' THEN1010
PRINTTAB(59);
delh
GOTO2000
PRINT: PRINTTAB(6);
'TO';: PRINTTAB(17);
'T'; : PRINT 1010CLS: NEXTD
TAB(31);
'H2'; : PRINTTAB(40);
'H3'; : PRINTTAB(50);
'H4'; :
PRINTTAB(59);
'S2'
PRINT:PRINTTAB(20);
'AkanDihitung
Komposisinya:
(Yfr)';
PRINTTAB(5);TO;: PRINTTAB(15);
T;: PRINTTAB(29);
H2;
INPUTa$:IF a$='y' ORa$= 'Y' THEN1020
: PRINTTAB(39);H3;: PRINTTAB(49);H4;: PRINTTAB(59);
GOTO2000
S2
1020PRINT: PRINT: PRINT TAB(5);'SUHU'; : PRINT
PRINT:PRINTTAB(5);'S3'; : PRINTTAB(17);
"S4';: PRINT TAB(14);'KOMPONEN
1'; : PRINTTAB(29);
'KOMPONEN
2'; :
TAB(31);'MCPH';: PRINTTAB(40);
"ICPH';: PRINTTAB(50); PRINTTAB(44);
'KOMPONEN
3'
'MCPS';: PRINTTAB(59);'ICPS'
PRINT
PRINTTAB(5);S3;: PRINTTAB(15);S4;: PRINTTAB(29);
FORD=1 TOdat
MCPH;: PRINTTAB(39);ICPH;: PRINTTAB(49);MCPS;:
PRINTTAB(5);T(D);: PRINTTAB(14);YR(D,1); : PRINT
TAB(29);
YH(D,1);: PRINTTAB(44);
YH(D,2)
.
PRINTTAB(59);
ICPS
NEXTD
'MENGHITUNG
TENAGA
BEBASGIBB
ICPS= FNICPS(T,
TO,dela,delb,delc,deld)
1030PRINT:PRINTTAB(28);
'EP='; EP
ICPH= FNICPH(T,
TO,deja,delb,delc,deld)
PRINT:PRINTTAB(25);
'AkanDigambar?(Yrr)';
G = (((delg-delh)I (8.314)I TO)+ (delhI (8.314)IT) + ICPHI
INPUTa$:IF a$= 'Y' ORa$= 'y' THEN2100
T -ICPS)
GOTO2000
PRINT: PRINTTAB(5);'TenagaBebasGibbs';: PRINT
TAB(27);
'Tekanan';.:PRINTTAB(40):Oelta
V'
2100'PENAMPILAN
DATA2-DIMENSI
PRINTTAB(8);G;: PRINTTAB(27);
P;: PRINTiAB(40);V
'DIMA(9)
Ink=G
XKI= 100:XKA= 1200:YBA=-,2:YAT= 1:SCREEN12
K =2.7183A(-Ink).(P A_V)
WINDOW
(XKI,YBA)-{XKA,
YAT):PAINT(0,0),12
PRINT:PRINTTAB(25);'KoefisienKesetimbangan'
LINE(200,O)-(XKA,
0): LINE(200,0)-{200,YAT)
PRINTTAB(38);
K
FORY = .2TO1 STEP.2:LINE(200,Y)-{1200,V),8: NEXT
Y = 1:FORI = 1 TO25STEP4.9:LOCATE
I, 4: PRINTY: Y =
'MENGHITUNG
JUMLAHMOLMULA-MULA
Y-.2: NEXT
, NO=O
LOCATE
5,1: PRINT'Molfraksi'
FORI = 1 TOR
FORX = 400TO 1400STEP200:LINE(X,O)-{X,1),8: NEXT
Sukarsono,
dkk
Teknologi Proses
ISSN 0216-3128
x = 200:FORI = 7 TO 76STEP14:LOCATE27,I: PRINTX:
X = X +200:NEXT
LOCATE28,56:PRINT'SuhuoK'
FORI = 1 TO dal-1
LINE(T(I),YR(I,1}}-(T(1
+ 1}, YR(I+ 1, 1}}
LINE(T(I),YH(I,1}}-{T(1
+ 1},YH(I+ 1,1}}
LINE(T(I),YH(I,2}}-(T(1
+1}, YH(I+ 1,2}}
NEXT
OX=(XKA-XKI)/200: OY= OX/800
FORI = 1 TO dal
X =T(I}:Y = YR(I,1}:GOSUBkalak
X =T(I}:Y = YH(I,1):GOSUBsglga
X =T(I):Y = YH(I,2}:GOSUBSGTGB
NEXT
FORI = 1 TO dal
X = 950:Y = .8:GOSUBkalak
X =950:Y = .75:GOSUBsglga
X =950:Y = .7:GOSUBSGTGB
NEXT
KA = 0: KI = 0
FOR I = 1 TO H
KA = KA + SH{I)* H{I)
PRINTKA
NEXT
FORI=1TOR
KI = KI + SR{I) * R{I)
PRINTKI
NEXT
DELTA= KA -KI
PRINT DELTA
PRINT
RETURN
TANYA
FORI=1TO3
LOCATEI +4.7,67:PRINT'Kampanen
='; I
NEXT
END
Bambang Supardiyono
kalak:
LINE(X -OX, Y -OY)~X+ OX,Y +Dr), 12,B: PAINT(X,V), 12
RETURN
Sukarsono :
..c..Dari segi prosesnya, maka kemungkinan
untuk mendapatkan kemurnian H] yang
tinggi dari kedua cara tersebut sarna.
Kemurnian yang dipero/eh bisa mendekati
100%.
LINE (X -OX, Y -OY)-(X + OX,Y -Dr), KOL
LINE -(X, Y + Dr), KOL: LINE -(X -OX, Y -OY), KOL: PAINT (X,
Y),KOL
RETURN
Subari Santoso :
SGTGB:
KAL= 11
LINE (X -OX, Y + OY)-{X+ OX,Y + OY),KAL
LINE -(X, Y -OY), KAL: LINE -(X -OX, Y + OY),KAL: PAINT {X,
RETURN
» Berapa buah program yang dibuat dan
bagaimanasistemkoneksiantarprogram?
» Apakah program yang telah dicompile dapat
dioperasikandenganmouse?Bagaimanaconnect
denganmouse.com?
Sukarsono :
..c..Program dibuat untuk setiap reaktor
sehingga ada 4 program utama yang
terpisah.
..c..Program-program utama tersebut kG/au
dikehendaki bisa dijadikan satu dengan
subrutine -subrutine.
Program be/urn
dicompi/e agar terbuka untuk perbaikan atau
DOT:
KIL=9
CIRCLE(X,Y), OX,KIL:PAINT(X,V),KIL
RETURN
2000END
100
penambahan.
'* SUBRUTIN
MENGHITUNG
DELTA*
ISSN 0216-3128
:
» Berapa % kemurnian pembuatan Hz dengan
elektrolisa maupun dengan termokirnia? Dari
segikemurnian,manayang lebihbaik?
S919a:
KOL=14
Y),KAL
JAWAB
Teknologi Proses
Sukarsono, dkk