Hasil Pencarian  ::  Simpan CSV :: Kembali

"Pembuatan Carbon nanotube (CNT)sangat sulit dan mahal untuk dilakukan dalam skala industri. Oleh karena itu, pada penelitian ini reaktor dari skala laboratorium dimodelkan untuk menurunkan resiko kegagalan scale-up. Persamaan yang diperoleh dari penelitian kinetika dikombinasikan dengan prinsip peristiwa perpindahan menggunakan program Computational Fluid Dynamics (CFD) yaitu, COMSOL Multiphysics sehingga didapatkan sebuah model reaktor. Model disimulasikan dengan variasi space-time untuk melihat pengaruh parameter-parameter tersebut terhadap suhu dan produksi CNT. Hasil simulasi menunjukan pola aliran fluida, profil suhu, konsentrasi, dan konversi sebagai fungsi jarak dan waktu. Pola aliran fluida dipengaruhi tekanan dan faktor friksi dengan dinding dan pelat;sedangkan profil suhu dipengaruhi oleh reaksi, panas furnace dan kontak dengan lingkungan. Konversi metana meningkat akibat peningkatan space-time (9%). Berdasarkan hasil simulasi didapatkan konversi metana tertinggi pada space-time 0,006 gr.min/ml.

---

Production Carbon nanotubes (CNTs) are expensive and hard to do in industrial scale. Therefore, in this research the laboratorium scale reactor is being modeled to reduce the scale-risk of failure. The equations obtained from kinetic studies combined with the principle of transport phenomenon using Computational Fluid Dynamics (CFD) program Multiphysics to obtain a reactor model. Model simulated with space-time variation to study the effect of that parameter on the reactor temperature and CNT production.

The results obtained from the simulation are fluid flow pattern, temperature, consertration and conversion profile as a function of time and distance. The fluid flow pattern affected by pressure drop and friction factor between wall and plates. Meanwhile, the temperature profile is affected due to the reaction, heat from the furnace and contact with environment. Conversion of methane increased due to enhancement in space-time (9%). The greatest conversion of methane on space-time 0.006 gr.min/ml."

"Penelitian dilakukan untuk melakukan uji kinerja reaktor katalis terstruktur pelat untuk produksi carbon nanotube dan hidrogen melalui reaksi dekomposisi katalitik metana. Katalis yang digunakan adalah katalis Ni-Cu-Al dengan perbandingan molar 2:1:1. Reaksi dekomposisi katalitik metana dilakukan pada suhu 700oC selama 5 jam, dengan variasi space time 0,0006; 0,0032; 0,006 gr min/mL. Hasil uji kinerja tertinggi didapatkan pada space time 0,006 gr min/mL dengan konversi metana tertinggi 83,01% , kemurnian hidrogen tertinggi 70,23% , dan yield karbon 2,5 gr/gr katalis. Carbon nanotube yang dihasilkan memiliki diameter dalam 7,5-15 nm dan berbentuk Y-junction.

---

AbstractThe purpose of this research is to test the performance of plate structured catalyst to produce carbon nanotube and hydrogen via catalytic decomposition of methane. In this research, catalyst of Ni-Cu-Al with the molar ratio by 2:1:1 was used. The decomposition reaction took place at 700oC temperature for 5 hours, using 0,0006; 0,0032; and 0,006 gr min/mL space time variations. The maximum performance space-time was 0,006 gr min/mL with 83,01% for the highest number of methane conversion, 70,23% for the highest number of hydrogen purity, and 2,5 gr C/ gr catalyst carbon yield. The carbon nanotubes produced from the research were Y-junction-shaped and have 7,5-15 nm inner diameter.;"

"ABSTRAKCarbon nanotube (CNT) memiliki struktur yang unik, sifat mekanik dan sifat elektrik yang unggul serta kekuatan yang tinggi. Sehingga metode sintesis CNT semakin banyak yang dikembangkan. Untuk membantu proses pengembangan dari skala laboratorium ke skala industry diperlukan pemodelan untuk meminimalisir kegagalan dan mengurangi biaya. Model didapatkan dengan menyusun persamaan neraca massa, energi dan momentum. Persamaan disusun berdasarkan data kinetika yang telah didapatkan dari penelitian sebelumnya. Program yang digunakan adalah COMSOL Multiphysycs sebuah perangkat lunak yang dapat melakukan pemodelan dengan metode Computational Fluid Dynamics. Untuk melakukan pemodelan pada COMSOL diperlukan geometri reaktor. Parameter serta variabel juga digunakan sebagai input untuk dapat menjalankan komputasi berdasarkan persamaan-persamaan yang telah ditentukan. Hasil simulasi menunjukkan bahwa profil konsentrasi metana dipengaruhi oleh suhu dinding reaktor, rasio umpan dan laju alir gas. Konversi metana dan yield karbon meningkat seiring dengan peningkatan suhu dinding reaktor, penambahan hidrogen dan kecepatan fluida di dalam reaktor. Berdasarkan hasil simulasi didapatkan konversi metana dan yield karbon tertinggi pada reaktor dengan suhu dinding 1023 K, rasio umpan 3:1 dan laju alir gas 5 liter/jam.

---

ABSTRACTCarbon nanotubes (CNT) has a unique structure, mechanical properties and superior electrical properties and high strength. So the CNT synthesis methods are more developed nowadays. To help the process of development from laboratory scale to industrial scale requires modeling to minimize failures and reduce costs. The model is obtained by arranging the mass balance equation, energy and momentum. The equation is based on the kinetics data that have been obtained from previous researchs. The program used is COMSOL Multiphysycs a software that can perform modeling with Computational Fluid Dynamics methods. To perform the necessary modeling COMSOL needs an input of geometry of the reactor. Parameters and variables are also used as inputs to be able to run the computation based on the equations that have been determined. The simulation results show that the methane concentration profile is influenced by the temperature of the walls of the reactor, the feed ratio and gas flow rate. Conversion of methane and carbon yield increases with increasing temperature of the reactor wall, the addition of hydrogen and the velocity of the fluid in the reactor. Based on simulation results obtained the highest conversion of methane and carbon yield in the reactor with a wall temperature of 1023 K, the feed ratio of 3: 1 and a gas flow rate of 5 liters / hour."

"Penelitian ini bertujuan memproduksi hidrogen (H2) dan carbon nanotube (CNT) secara simultan melalui reaksi dekomposisi katalitik metana dengan katalis Ni-Cu-AL. Secara garis besar, penelitian dibagi menjadi dua tujuan besar yaitu studi kinetika intrinsik dan pemodelan reaktor. Studi kinetika didekati dengan tiga cara. Model reaktor yang dibuat adalah reaktor pelat sejajar. Studi kinetika dengan internal reaktor pelat sejajar menghasilkan kinetika non-intrinsik. Pelapisan katalis pada pelat sebanyak 4 kali tidak mempunyai pengaruh yang signifikan pada loading katalis.Hasil eksperimen diverifikasi menggunakan kriteria-kriteria limitasi tahanan massa dan panas (eksternal dan internal). Hasil verifikasi menunjukkan bahwa kinetika pelat sejajar tidak mampu mengatasi limitasi tahanan internal. Studi kinetika diperbaiki dengan internal reaktor berupa katalis serbuk. Studi kinetika serbuk menghasilkan kinetika intrinsik. Tetapi hasil ini tidak akurat karena deposisi karbon dihitung melalui neraca karbon terhadap waktu (pendekatan dinamik) padahal rata-rata 43,45% karbon hilang di akhir reaksi. Studi kinetika dilanjutkan menggunakan reaktor yang dilengkapi dengan microbalance. Kinetika model ini dapat mengukur pertambahan karbon sebagai fungsi waktu dan suhu pada tekanan atmosfer.Hasil penelitian sebelum deaktivasi menunjukkan bahwa tahap pembatas laju reaksi adalah tahap adsorpsi. Energi aktivasi yang diperoleh sebesar 67,76 kJ/mol dan faktor pre-eksponensial 5,15 x 1018. Model persamaan kinetika deaktivasi katalis mempunyai persamaan laju deaktivasi orde satu. Reaktor katalis terstruktur pelat sejajar dimodelkan tiga dimensi (3D) kondisi stedi. Model 3 dimensi diselesaikan dengan program aplikasi computional fluid dynamics (CFD) yaitu COMSOL. Konversi metana dan yield hydrogen digunakan sebagai data validasi antara model dan data hasil eksperimen. Hasil simulasi mempunyai persentase kesalahan konversi total metana dan yield H2 berturut-turut 0,77% dan 2,38%. Validasi menunjukkan bahwa hasil model reaktor sesuai dengan data hasil percobaan laboratorium.

---

This study aims to produce hydrogen (H2) and carbon nanotube (CNT) simultaneously through methane decomposition reaction over a Ni-Cu-Al catalyst. The research is divided into two major objectives namely intrinsic kinetics study and reactor modeling. Kinetics studies were approached in three ways. Reactor model is made parallel flat plate reactor.The result of kinetics study using internal reactor parallel-plate was nonintrinsic kinetics. Coating 4 times on the parallel plate had no significant effect on catalyst loading. The experimental results are verified using the criteria for limitation of mass and heat resistance (external and internal). Verification results show that kinetics of parallel-plate are not able to overcome the internal resistance limitation. Kinetics studies corrected with the reactor's internal form of the catalyst powder.This experiment result is not accurate because of carbon deposition is calculated by carbon balance versus time (dynamic approach) whereas the average 43.45% of carbon lost by the end of the reaction. The last study using the reactor which is equipped with a microbalance. This model can measure carbon growth as a function of time and temperature at atmospheric pressure. The results before deactivation suggests that the limiting step is the adsorption. The activation energy of 67.76 kJ/mol and preexponential factor of 5.15 x 1018. Deactivation kinetics model have first order. Parallel-plate structured catalyst reactor is modeled three-dimensional (3D) with steady condition. 3-dimensional model solved by the application program computational fluid dynamics (CFD) namely COMSOL. Methane conversion and hydrogen yield used as validation between model and experimental data. The simulation results have an error percentage of the total methane conversion and H2 yield respectively 0.77% and 2.38%. Validation showed that the model in line with experimental data."

"Dekomposisi katalitik metana adalah salah satu alternatif untuk memproduksi hidrogen dan nanokarbon bermutu dan bernilai ekonomi tinggi secara simultan. Persamaan kinetika yang akurat dalam merepresentasikan reaksi dekomposisi katalitik metana diperlukan dalam pemodelan kinetika, desain reaktor, dan scale-up reaktor, maka dilakukan penelitian kinetika reaksi dekomposisi katalitik metana menggunakan reaktor katalis Ni/Cu/Al2O3 terstruktur model parallel flat plate. Penelitian diawali dengan memformulasikan beberapa model persamaan kinetika dengan pendekatan analisis kinetika mikro (adsorpsi isotermis). Masing-masing model persamaan kinetika kemudian diuji dengan data kinetika yang diperoleh secara eksperimental. Data kinetika eksperimental diambil dengan variasi temperature dari 650 _C sampai 750 _C pada tekanan amosferik. Hasil pengujian model persamaan kinetika dengan data kinetika menunjukkan bahwa model kinetika yang memiliki keakuratan tertinggi dalam merepresentasikan kondisi reaksi dekomposisi katalitik metana adalah model persamaan kinetika dengan adsorpsi sebagai tahap pembatas laju reaksi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa untuk reaksi dekomposisi katalitik metana menggunakan katalis Ni/Cu/Al2O3, energi aktivasi yang diperoleh adalah sebesar 15 kJ/mol dan faktor frekuensi sebesar 115 x 106. Hasil penelitian juga menunjukkan terjadinya deaktivasi katalis akibat deposit karbon pada permukaan katalis sehingga ditentukan pula model persamaan kinetika yang melibatkan deaktivasi katalis dengan persamaan laju deaktivasi orde nol.

---

Methane Catalytic Decomposition is one of the alternatives to produce qualified and expensive hydrogen and nanocarbon simultaneously. An accurate kinetic equation in representing methane catalytic decomposition reaction is needed in kinetic modelling, reactor design, and reactor scale up. Thus, A research on methane catalytic decomposition reaction using structured Ni/Cu/Al2O3 catalytic reactor with parallel flat plate model is conducted.

The research was initiated by formulating several kinetics equation model using micro kinetic analysis approach (isotermic adsorption). Each model then tested using kinetic data acquired from the experiment. The kinetic experimental data was varied in temperature range from 650 _C to 750 _C on atmospheric pressure.

The result shows that kinetic model which has the highest accuracy in representing methane catalytic decomposition reaction condition is the kinetic equation model with adsorption as the rate limiting step.

The results also shows that methane catalytic decomposition reaction using Ni/Cu/Al2O3 catalyst, the energy activation acquired is 15 kJ/mol and 115 x 106 frequency factor.

The result also shows catalyst deactivation due to carbon deposit on the catalyst surface, therefore, catalyst deactivation is involved in kinetic equation model with zero order decay rate law."

"Dekomposisi katalitik metana adalah salah satu alternatif untuk memproduksi hidrogen dan nanokarbon bermutu tinggi. Penggunaan reaktor unggun tetap untuk reaksi dekomposisi metana masih menjadi pilihan karena desainnya yang ekonomis dengan konversi dan yield yang cukup besar. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui kinerja reaktor unggun tetap skala laboratorium dengan menggunakan dimensi jumlah loading katalis yang lebih besar untuk menghasilkan karbon nanotube. Penelitian ini menggunakan variasi umpan dan laju alir untuk meninjau pengaruhnya terhadap reaksi dekomposisi katalitik metana. Katalis Ni-Cu-Al dipreparasi menggunakan metode kopresipitasi dengan perbandingan 2:1:1. Reaksi dilakukan dengan mengalirkan umpan yang divariasikan (CH4: H2 = 1:0 dan CH4: H2 = 1:1) pada tekanan atmosferik dengan memvariasikan laju alir ( 65 ml/menit dan 100 ml/menit) dan suhu reaksi 700 ̊ C. Produk gas dianalisis menggunakan gas chromatography yang terpasang secara online. Kinerja reaktor ditinjau dari konversi metana, yield karbon, dan kualitas nanokarbon yang dihasilkan. Adapun berdasarkan hasil penelitian diketahui bahwa kinerja reaktor terbaik ditinjau dari konversi dan yield karbon yang dihasilkan terjadi pada reaksi dengan laju alir umpan 100 ml/menit yang memberikan hasil konversi 99,38 % dan yield karbon 1,21 gr C/gr katalis. Hasil analisis menggunakan TEM menunjukkan bahwa morfologi nanokarbon yang paling baik didapat pada umpan CH4: H2 = 1:1.

---

Catalytic decomposition of methane is an alternative way to produce high quality carbon nanotubes (CNTs). The use of fixed bed reactors for catalytic decomposition of methane are still an option because its economical design with high conversion and yield. This research was perfomed to study laboratory scale fixed bed reactor performance using larger amount of catalyst loading dimension to produce carbon nanotube. This research uses a variation of feed composition and flow rate to review its influence on catalytic methane decomposition reaction. Ni-Cu-Al catalyst is prepared by coprecipitation method with atomic ratio 2:1:1. The reaction is carried out with the feed flow varied (CH4: H2 = 1:0 dan CH4: H2 = 1:1) at athmospheric pressure by varying the flowrate ( 65 ml/menit dan 100 ml/menit) and the reaction temperature is 700°C. An online gas chromatograph is used to detect the gas products. Reactor performances were observed from methane conversion, carbon yield and quality of nanocarbon that have been produced. Experiment result showed that the highest reactor performance of conversion and the resulting carbon yield in catalytic decomposition of methane with feed flowrate 100 ml/min which give conversion 99.38 % and carbon yield 1.21 gr C/gr catalyst, respectively. Based on TEM analysis indicated that the best nanocarbon morphology can be gained at CH4: H2 ratio of 1:1."

"Reaktor berkatalis pelat sejajar merupakan salah satu reaktor untuk dekomposisi katalitik metana dimana reaktor ini memiliki pressure drop yang rendah serta hasil karbon nanotube yang seragam (well-aligned). Dalam rangka merealisasikan suatu reaktor komersial, diperlukan beberapa informasi mengenai perilaku fluida di dalam reaktor tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan informasi mengenai hidrodinamik, pola aliran serta fenomena perpindahan dan mengetahui pengaruh kondisi operasi terhadap kinerja dari reaktor berkatalis pelat sejajar. Dalam penelitian ini akan divariasikan temperatur, laju alir, tekanan serta komposisi umpan untuk melihat pengaruh variabel-variabel tersebut terhadap naiknya pembentukan karbon yang diwakili oleh penurunan konsentrasi metana.

---

Parallel-plate-structured-catalyst reactor is one of the reactors for the catalytic decomposition of methane which has low pressure drop and the carbon nanotubes are uniform (well-aligned). In order to build a commercial reactor, we need some information about the behavior of the fluid within the reactor.

This research aimed to obtain information about the hydrodynamics, flow pattern and transport phenomena and the effect of operating conditions on the performance of the reactor. In this study, some variable will be vary such as temperature, flow rate, pressure and composition of the feed to see the impact of these variables to increase the formation of carbon are represented by decrease concentration of methane."

"Carbon nanotube (CNT) adalah bentuk baru dari karbon murni yang memiliki banyak kegunaan. Perengkahan metana adalah salah satu proses untuk sintesis hidrogen dan CNT yang memiliki kelebihan tidak menghasilkan karbon monoksida dan karbon dioksida. Sebelum memproduksi CNT dan hidrogen berbasis reaksi dekomposisi katalitik metana dengan skala pabrik, diperlukan simulasi dan pemodelan dari hasil eksperimen reaktor lab. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan model matematika tak berdimensi reaktor unggun tetap yang valid dan menganalisis pengaruh dari variasi kondisi operasi terhadap konversi metana. Metode untuk penelitian adalah mengembangkan model persamaan-persamaan matematika berdasarkan neraca massa, momentum, dan energi. Persamaan-persamaan tersebut kemudian di-running pada perangkat lunak COMSOL Multiphysics® versi 4.4. Konversi metana pada waktu reaksi 315 menit adalah 97,1% dan yield karbon yang didapatkan setelah 315 menit adalah 1,12 g karbon/g katalis. Kenaikan pada tekanan umpan, laju alir umpan, dan fraksi mol hidrogen akan memperkecil konversi metana. Kenaikan temperatur dinding reaktor dan panjang reaktor akan memperbesar konversi metana.

---

Carbon Nanotube (CNT) is a new form of pure carbon that have a lot of usefulness. Methane cracking is one of process for the synthesis of hydrogen and CNT which have advantage to not produce carbon monoxide and carbon dioxide. Before producing CNT and hydrogen base on the reaction of methane catalytic decomposition in plant scale, it is needed to done simulation and modelling from result of lab reactor experiment.

Purpose of this research is to get valid dimensionless model of fixed bed reactor and to analyze the variation effect of operation condition to methane conversion. Method for this research is develop model of mathematic equations based on mass, momentum, and energy balance. Software COMSOL Multiphysics® version 4.4 then used to running the equations.

Methane conversion at 315 minutes reaction time is 97.1% and carbon yield obtained after 315 minutes reaction time is 1.12 g carbon/g catalyst. Increasing feed pressure, velocity, and hydrogen mole fraction will decrease methane conversion. Increase of reactor wall temperature and reactor length will increase methane conversion."

"Penelitian ini dilakukan untuk mendapatkan rancangan reaktor katalis terstruktur pelat sejajar yang digunakan untuk memproduksi nanokarbon dan hidrogen melalui reaksi dekomposisi katalitik metana. Katalis yang digunakan adalah katalis multimetal Ni-Cu-Al 3:2:1. Pada reaktor katalis terstruktur pelat sejajar ini dilakukan pengujian untuk 20 menit dan 355 menit reaksi. Pada 20 menit reaksi, konversi metana tertinggi yang didapat adalah 70,16% dengan kemurnian hidrogen 74,29% dan yield karbon 2,58 gram. Pada 355 menit reaksi, didapatkan bahwa konversi metana mengalami penurunan dari 76,15% hingga 46,06% dan naik kembali pada menit ke-235 sebesar 59,90% kemudian cenderung stabil setelah menit ke-235. Pada 6 jam reaksi uji stabilitas, yield karbon yang dihasilkan 17,25 gram.

---

The purpose of this research is to construct plate catalyst structured to produce nanocarbon and hydrogen with catalytic decomposition of methane. Catalyst which is used in this research is multimetal catalyst, Ni-Cu-Al 3:2:1. Two experiment that had already done were twenty minutes and 355 minutes reactions. The highest conversion of methane is 70,16% and 74,29% hydrogen purity for twenty minutes reaction and yield carbon was 2,58 gram. For 355 minutes reaction, the conversion of methane decreasing from 76,15% to 46,06% and increase to 59,90%. After that, methane conversion relative stabil. After 355 minutes reaction , yield carbon was 17,25 gram."