Reaktor Microchannel, Reaktor Apa Ini ?
Ditulis oleh
Jelliarko Palgunadi
size[156 x 228]. [click to remove preloaded image by ImageLoader]
microchannel_reaktorTeknologi proses �microchannel�, apa ya kira-kira istilah ini ?
Dalam skala laboratorium, kita dapat melakukan reaksi kontak misalnya gas dengan padatan dalam suatu reaktor berbentuk tubular berdiameter kurang dari satu sentimeter hingga ukuran mikrometer. Atau dalam teknologi katalis, kita menggunakan material pengemban (monolith), yang memiliki ratusan saluran-saluran kecil dengan dimensi seragam. Konsep reaktor microchannel kurang lebih serupa dengan kumpulan puluhan bahkan ratusan saluran mikro yang dimensi, keteraturan dan keterkaitan disetiap saluran tadi dirancang sedemikian rupa. Peningkatan proses menjadi skala pabrik sebenarnya hanyalah sekedar menambah jumlah saluran mikro.
Jika dinding microchannel dilapisi dengan katalis maka fluida reaktan yang mengalir akan kontak dengan dinding microchannel dan terjadilah reaksi. Dimensi mikroskopik saluran bisa meningkatkan luas permukaan kontak per unit volume dan secara tidak langsung meningkatkan pula produktifitas per unit volume. Keuntungan lain adalah berkurangnya waktu tinggal fluida dalam reaktor mikro tersebut.
Ada perbedaan mendasar antara teknologi proses �microchannel� dengan �microreactor�. Teknologi microreactor berarti menggunakan reaktor berukuran kecil yang seringkali dipakai dalam tes laboratorium. Sementara teknologi microchannel tetaplah dimaksudkan untuk produksi komersial. Termasuk pula misalnya reaktor, mixer, heat exchanger, yang memanfaatkan saluran mikro untuk menampung proses aliran dan meningkatkan kinerja. Dimensi diameter saluran bervariasi dari puluhan hingga seratusan mikrometer dan panjang bisa beberapa meter. Perbedaan mendasar adalah komponen microchannel tersebut terintegrasi ke dalam sistem yang mengandung puluhan hingga ribuan saluran. Mengurangi ukuran peralatan produksi konvensional dengan sistem yang lebih kompak seperti microchannel dikenal dengan istilah intensifikasi proses. Keuntungan yang didapat adalah turunnya biaya investasi dan efisiensi energi.
Menurut pakar dari R.C. Costello & Associates, sebuah konsultan teknik di Amerika, dengan peralatan microchannel, kita dapat mengontrol temperatur hingga 0.1 derajat Celcius, yang berarti reaksi benar-benar terkendali dan mencegah timbulnya �hot spot�. Demikian juga terjadi perbaikan mutu dalam distribusi panas dan proses transfer massa. Bahkan bulan April tahun 2004 ini perusahaan besar semacam Velocys, Dow Chemical maupun laboratorium ternama, Pacific Northwest National Laboratory akan menerapkannya dalam produksi etilen maupun senyawa olefin lain.
Velocys kini sedang mengembangkan teknologi microchannel untuk produksi hidrogen melalui pembentukan uap dari gas alam (metan). Reaktor tersebut menghasilkan syngas � suatu campuran karbon monoksida dan hidrogen. Produksi hidrogen dapat dimaksimalkan melalui �water gas shift reaction�, yaitu reaksi CO dengan uap air pada temperatur lebih rendah. Proses pembentukan uap bersifat endotermik sehingga diperlukan kalor. Velocys memanfaatkan panas yang terjadi dari pembakaran metan dan hidrogen berlebih yang terbentuk pada proses pembentukan uap. Proses endotermik maupun eksotermik kemudian digabungkan. Setiap saluran mikro pembentuk uap dalam reaktor dilewatkan pada tempat mengalirnya gas pembakaran yang panas. Waktu tinggal dalam reaktor yang singkat menyebabkan suhu reaksi pada proses pembentukan uap dan pendinginan produk cepat tercapai. Pemanasan dan pendinginan yang cepat memang dibutuhkan dalam proses ini demi mencegah terbentuknya karbon.
Kombinasi yang kompak antara proses pembentukan uap dan pembakaran dapat segera mencapai kesetimbangan pada suhu dan tekanan tinggi. Kedua hal tersebut menunjukkan kedapat-capaian fluks panas dan kinetika yang cepat pada reaktor microchannel. Waktu tinggal bisa berkurang hingga 10 milidetik � bandingkan dengan reaktor konvensional yang perlu waktu 10 detik. Sebagai akibatnya, volume sistem keseluruhan bisa jauh dikurangi demi efisiensi.
Penelitian lain yang memanfaatkan reaktor microchannel misalnya proses produksi metanol dari syngas, proses mengubah gas alam menjadi senyawa hidrokarbon cair, maupun pembuatan hidrogen peroksida. Semuanya berkaitan dengan proses yang menghasilkan atau membutuhkan suhu tinggi. Teknologi terkini yang mungkin dilibatkan adalah penggunaan nano katalis terintegrasi dalam saluran mikro. Sesungguhnya, yang kecil belum tentu lemah, karena gerombolan yang kecil-kecil juga akan sekuat bahkan lebih hebat dari yang besar, tantangan untuk para ahli teknik di Indonesia.
14th August 2010
Reaktor Microchannel, Reaktor Apa Ini ?
