Simulasi Computational Fluid Dynamics Pada Packed Bed Reactor Dengan Pengaruh Waktu Dan Kecepatan Aliran Terhadap Efektivitas Fiksasi Sulfur Pada Kalsin

Arumdafta, Darrell Hagarafif (2026) Simulasi Computational Fluid Dynamics Pada Packed Bed Reactor Dengan Pengaruh Waktu Dan Kecepatan Aliran Terhadap Efektivitas Fiksasi Sulfur Pada Kalsin. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5011221096-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (2MB) | Request a copy

Abstract

Proses pengolahan nikel di Indonesia menggunakan metode Rotary Kiln Electric Furnace (RKEF). Pada proses tersebut terdapat proses sulfidasi yang digunakan untuk menghasilkan produk berupa nikel mate. Proses sulfidasi yang dilakukan masih menggunakan sulfur cair yang berpotensi dapat menguap dan menghasilkan emisi gas SO2. Penelitian ini bertujuan menganalisis pengaruh variasi kecepatan aliran sulfur gas terhadap distribusi aliran, menentukan waktu optimum untuk memperoleh homogenitas reaksi pada material kalsin, serta mengevaluasi efektivitas persebaran sulfur pada setiap domain calcine bed menggunakan pendekatan Computational Fluid Dynamics (CFD). Simulasi dilakukan menggunakan COMSOL Multiphysics pada model dua dimensi packed bed reactor dengan media berpori yang merepresentasikan material kalsin. Variabel penelitian meliputi variasi kecepatan aliran gas sulfur bernilai 0.00254, 0.00508, dan 0.00762 m/s dan waktu injeksi bernilai 5, 10, dan 15s. Sedangkan parameter yang diamati adalah distribusi konsentrasi sulfur, pola aliran fluida, dan homogenitas persebaran sulfur di dalam calcine bed. Hasil simulasi menunjukkan bahwa kecepatan aliran memberikan pengaruh signifikan terhadap karakteristik distribusi sulfur. Kecepatan yang terlalu rendah menyebabkan sulfur terkonsentrasi di sekitar daerah inlet, sedangkan kecepatan yang terlalu tinggi mengurangi waktu tinggal sehingga kontak sulfur dengan material menjadi kurang optimal. Variasi kecepatan 0,00254 m/s menghasilkan distribusi sulfur paling merata karena memberikan keseimbangan antara mekanisme konveksi dan difusi. Selain itu, peningkatan waktu injeksi meningkatkan homogenitas distribusi sulfur hingga kondisi optimum pada 10 detik, ditandai dengan penyebaran sulfur yang telah mencapai seluruh domain calcine bed. Analisis setiap domain menunjukkan bahwa daerah yang berdekatan dengan inlet mengalami sulfidasi lebih cepat dibandingkan daerah yang lebih jauh, namun pada kondisi optimum sulfur mampu terdistribusi secara homogen pada seluruh domain. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa kombinasi kecepatan aliran 0,00254 m/s dan waktu injeksi 10 detik merupakan kondisi operasi paling efektif untuk meningkatkan efektivitas distribusi sulfur pada packed bed reactor sebagai alternatif proses sulfidasi pada pengolahan nikel.
======================================================================================================================================
The nickel processing in Indonesia uses the Rotary Kiln Electric Furnace (RKEF) method. This process includes a sulfidation step used to produce nickel matte. The sulfidation process currently uses liquid sulfur, which has the potential to evaporate and produce SO₂ gas emissions. This study aims to analyze the effect of variations in sulfur gas flow rate on flow distribution, determine the optimal time to achieve reaction homogeneity in the calcine material, and evaluate the effectiveness of sulfur distribution across each domain of the calcine bed using a Computational Fluid Dynamics (CFD) approach. Simulations were performed using COMSOL Multiphysics on a two-dimensional packed-bed reactor model with a porous medium representing the calcine material. The study included variables in sulfur gas flow velocity at 0.00254, 0.00508, and 0.00762 m/s and injection times of 5, 10, and 15 s. The observed parameters were sulfur concentration distribution, fluid flow patterns, and the homogeneity of sulfur distribution within the calcine bed. The simulation results show that flow velocity has a significant effect on the characteristics of sulfur distribution. A flow velocity that is too low causes sulfur to concentrate around the inlet area, while a flow velocity that is too high reduces the residence time, resulting in suboptimal contact between the sulfur and the material. A flow velocity of 0.00254 m/s produces a distribution.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Computational Fluid Dynamics (CFD), COMSOL Multiphysics, packed bed reactor, sulfidasi, sulfur gas, Computational Fluid Dynamics (CFD), COMSOL Multiphysics, packed bed reactor, Sulphidation, Sulphur gas
Subjects:	T Technology > TN Mining engineering. Metallurgy > TN799.N6 Nickel--Metallurgy T Technology > TP Chemical technology > TP155.7 Chemical processes.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Material & Metallurgical Engineering > 28201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Darrell Hagarafif Arumdafta
Date Deposited:	23 Jul 2026 07:15
Last Modified:	23 Jul 2026 07:15
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/136514

Actions (login required)

View Item