produksi gas sintesis melalui gasifikasi batubara lignite bukit asam dengan katalis kombinasi k2co3...
Post on 29-Jul-2015
161 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
LEMBAR PENGESAHAN
Tugas Seminar dengan Judul :
Produksi Gas Sintesis melalui Gasifikasi Batubara Lignite Bukit
Asam dengan Katalis Kombinasi K2CO3 dan Ca(OH)2
oleh
Irfan Sriyono Putro
0906635614
Dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik di
Departemen Teknik Kimia FTUI dan disetujui untuk diajukan dalam sidang seminar.
Depok, 2 Juli 2012
Menyetujui,
Ir. Dewi Tristantini M.T., Ph.D.
Dosen Pembimbing Seminar
i
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena hanya
oleh berkat dan rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan makalah seminar ini.
Makalah seminar ini dibuat untuk memenuhi salah satu syarat untuk mendapatkan
gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Kimia pada Fakultas Teknik Universitas
Indonesia.
Dalam penyusunan makalah seminar ini, penulis mendapatkan cukup banyak
pencerahan, bantuan dan bimbingan serta dukungan dari beberapa pihak. Oleh karena
itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Allah,swt yang masih memberikan kesehatan, bimbingan iman dan kesadaran
dalam mengerjakan makalah seminar ini.
2. Kedua orang tua beserta saudara-saudara yang selalu memberikan cinta dan kasih
sayang dukungan dari doa, segi moral dan materi, agar tetap semangat dalam
proses pengerjaan makalah seminar ini.
3. Ibu Ir. Dewt Tristantini M.T., Ph.D. selaku dosen pembimbing seminar yang
telah bersedia meluangkan waktu, tenaga, dan pikiran untuk membimbing
sehingga makalah seminar ini dapat terselesaikan.
4. Seluruh dosen Departemen Teknik Kimia UI yang telah mengajar dan memberi
pengetahuan selama menjadi mahasiswa teknik kimia.
5. Teman-teman yang bersama dibawah satu bimbingan ibu Dewi, yaitu Yuko,
Johan, dan Yuke yang selalu mengingatkan untuk bimbingan dan menjadi teman
untuk pertukaran ilmu.
6. Ardila Mariyana, yang selalu memberikan dukungan moral serta kiriman doa
demi mendukung suksesnya makalah seminar ini.
7. Seluruh teman di Departemen Teknik Kimia yang selalu memberikan semangat
dan menghibur dalam pengerjaan seminar ini.
8. Pihak-pihak lain yang tidak dapat disebutkan satu-persatu, yang telah
memberikan kontribusi baik langsung maupun tak langsung hingga makalah
seminar ini dapat diselesaikan.
Akhir kata, penulis berharap Tuhan Yang Maha Esa berkenan membalas semua
kebaikan semua pihak yang telah membantu.
i
Depok, 21 Juni 2012
Penulis
ii
ABSTRAK
Nama : Irfan Sriyono Putro
NPM : 0906635614
Program Studi : Teknik Kimia
Judul : Produksi Gas Sintesis melalui Gasifikasi Batubara Lignite
Bukit Asam dengan Katalis Kombinasi K2CO3 dan Ca(OH)2
Batubara adalah sumber energi masa depan karena dapat diproses untuk membentuk
gas sintesis yang selanjutnya bisa dijadikan bahan baku pembuatan minyak sintesis
atau bahan kimia lainnya. Permasalahan utama pada proses gasifikasi ini adalah suhu
reaksinya yang sangat tinggi serta reaksinya yang tidak terarah. Pada penelitian ini
akan digunakan batubara Bukit Asam untuk digasifikasi menggunakan katalis
kombinasi K2CO3 dan Ca(OH)2 pada reaktor unggun tetap, dengan suhu 6500C-7500C
dan tekanan atmosfer. Dengan adanya katalis kombinasi tersebut tersebut, diharapkan
permasalah gasifikasi terselesaikan, yaitu suhu reaksi menjadi turun dan selektivitas
terhadap gas H2 dan CO meningkat dengan perbandingan H2:CO > 1 . Penelitian ini
akan dititikberatkan pada seberapa besar kinerja katalis kombinasi tersebut untuk
memproduksi gas sintesis.
Kata kunci: gasifikasi, batubara, gas sintesis, potassium carbonat, calsium hydroxyde.
iii
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN..............................................................................................................i
KATA PENGANTAR.....................................................................................................................ii
ABSTRAK....................................................................................................................................iiv
DAFTAR ISI...................................................................................................................................v
DAFTAR GAMBAR.....................................................................................................................vii
DAFTAR TABEL........................................................................................................................viii
BAB I PENDAHULUAN................................................................................................................1
1.1 Latar Belakang.......................................................................................................................1
1.2 Rumusan Masalah..................................................................................................................3
1.3 Tujuan Penelitian...................................................................................................................3
1.4 Batasan Masalah....................................................................................................................3
1.5 Sistematika Penulisan............................................................................................................4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA.....................................................................................................5
2.1 Batubara.................................................................................................................................5
2.1.1 Komposisi batubara
2.1.2 Jenis batubara
2.1.3 Sifat batubara
2.1.4 Karakteristik batubara
2.1.2 Kandungan mineral batubara lignite
2.2 Gasifikasi batubara...............................................................................................................11
2.3 Katalis..................................................................................................................................12
2.3.1 Komposisi katalis..........................................................................................................12
2.3.2 Kinerja katalis...............................................................................................................13
2.3.3 Deaktivasi katalis..........................................................................................................14
2.4 Katalis gasifikasi batubara...................................................................................................15
2.1.1 Potasium carbonat dan calsium hydroxyde sebagai katalis gasifikasi
batubara..................................................................................................................................15
2.5 Analisis proksimate dan utlimate.........................................................................................15
2.6 Analisis SEM-EDX..............................................................................................................15
iv
2.7 Analisis kromatografi gas....................................................................................................15
2.8 Konsep peneliti....................................................................................................................15
BAB III METODE PENELITIAN................................................................................................19
3.1 Diagram alir penelitian.........................................................................................................15
3.2 Alat dan bahan penelitian.....................................................................................................20
3.2.1 Alat................................................................................................................................20
3.2.2 Bahan.............................................................................................................................21
3.3 Prosedur penelitian...............................................................................................................21
3.3.1 Variabel percobaan........................................................................................................21
3.3.2 Prosedur percobaan.......................................................................................................21
3.3.2.1 Sampel batubara.....................................................................................................21
3.3.2.2 Analisis proksimate dan ultimate...........................................................................21
3.3.2.3 Pirolisis batubara...................................................................................................21
3.3.2.4 Persiapan char.......................................................................................................23
3.3.2.5 Analis SEM-EDX..................................................................................................23
3.3.2.6 Gasifikasi dengan uap............................................................................................23
3.3.2.7 Analis kromatografi gas.........................................................................................24
3.4 Pengamatan data..................................................................................................................25
DAFTAR PUSTAKA....................................................................................................................28
v
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Batubara lignite.........................................................................................................6
Gambar 2.2. Mekanisme reaksi K2CO3.......................................................................................17
Gambar 3.1. Diagram alir penelitian...........................................................................................19
Gambar 3.2. Diagram peralatan penelitian..................................................................................20
Gambar 3.3. Contoh Grafik konversi karbon vs waktu...............................................................26
vi
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1. Tabel analisis proksimate.............................................................................................22
Tabel 3.2. Tabel analisis ultimate..................................................................................................22
Tabel 3.3. Contoh tabel pengamatan.............................................................................................25
vii
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kebutuhan energi yang terus meningkat dari tahun ke tahun serta tidak
diimbanginya dengan produksi telah membawa Indonesia kepada permasalahan krisis
energi. Salah satu penyebabnya adalah Indonesia terlalu mengandalkan cadangan
minyak mentah. Salah satu sumber energi yang belum dimanfaatkan secara maksimal
oleh pemerintah adalah batubara. Selama ini batubara produksi Indonesia sekitar 70%
lebih diekspor ke luar negeri. Ketersediaan batubara di Indonesia sangat melimpah
dengan total sumber daya batubara 105.184,44 juta ton dan cadangan batubara
21.131,84 juta ton yang merupakan penghasil batubara terbesar ke-6 se dunia
(Kementerian ESDM,2011). Batubara dapat diolah dengan proses gasifikasi yang
akan menghasilkan H2, CO, CO2, CH4, serta bebarapa gas dengan jumlah komposisi
yang sangat sedikit. Gas hasil gasifikasi yang berupa H2 dan CO dengan rasio kurang
lebih 2:1 dapat dijadikan bahan baku untuk proses Fischer Troopsch yang akan
menghasilkan minyak sintesis. Minyak sintesis ini bisa digunakan untuk mengatasi
permasalahan krisis akan energi.
Permasalahan utama pada proses gasifikasi adalah reaksinya yang tidak
terarah dan memerlukan suhu lebih dari 1000oC menggunakan steam (Wang, 2009a).
Selain itu permasalahan lain yang belum terselesaikan khususnya di Indonesia adalah
belum adanya penelitian penggunaan batubara Indonesia untuk gasifikasi
menggunakan katalis, sehingga karakteristik batubara Indonesia apabila digasifikasi
belum dapat diketahui secara pasti. Hal ini penting dikarenakan Smolinski (2001)
telah membuktikan bahwasannya perbedaan sumber batubara yang digunakan dapat
mempengaruhi kinerja hasil dari gasifikasi batubara. Selama ini batubara Indonesia
lebih banyak dieksport dan dibakar langsung untuk PLTU serta sedikit untuk
digasifikasi tanpa katalis guna memproduksi gas yang langsung dibakar juga.
Perkembangan penelitian telah menuntun kepada penggunaan katalis. Gasifikasi
2
batubara menggunakan katalis secara efektif dapat meningkatkan laju reaksi dan
konversi dibandingkan dengan cara konvensional (Lili, 2011). Beberapa penelitian
yang dilakukan Zhang (2005) menyatakan bahwa logam alkali, logam alkali tanah
atau logam transisi memiliki pengaruh katalis terhadap gasifikasi batubara. K2CO3
telah diketahui sebagai katalis yang bagus untuk gasifikasi batubara (Nahas, 1983).
Permasalahan mengenai katalis gasifikasi batubara berkembang mulai dari cukup
banyaknya gas metana yang terbentuk sampai pengurangan limbah gas seperti karbon
dioksida. beberapa penelitian telah dikembangkan, Wang (2009a) telah melakukan
penelitian mengenai gasifikasi batubara tanpa adanya hasil metana dengan katalis
K2CO3. Selain itu Wang (2009b) telah membuktikan bahwa penambahan Ca(OH)2
pada persiapan char akan secara signifikan meningkatkan system kerja katalis
potassium karbonat dan meningkatkan regernerasi potassium karbonat itu sendiri
namun pada penelitiannya tidak disebutkan berapa kombinasi katalis kalsium
karbonat dan potassium karbonat yang sesuai serta kondisi operasinya. Kebanyakan
dari penelitian yang dilakukan adalah upaya untuk menghasilkan gas hidrogen tanpa
memperdulikan hal lain, sedangkan untuk menghasilkan gas sintetis yang terdapat
komponen gas CO sangat jarang sekali dilakukan.
Pada penelitian kali ini akan dilakukan penelitian gasifikasi batubara untuk
meghasilkan gas sintesis dengan katalis berbasis K2CO3. Dengan adanya katalis
K2CO3 dan Ca(OH)2 diharapkan mampu menurunkan suhu dan meningkatkan
selektivitas terhadap produksi gas sintesis. Metode yang digunakan pada penelitian
ini adalah dengan melakukan gasifikasi batubara pada reaktor unggun tetap dengan
bantua katalis berbasis K2CO3. Sedangkan untuk gas carier menggunakan Argon.
Pada gasifikasi kali ini penelitian menggunakan steam karena telah terbukti mampu
meningkatkan produksi dari hidrogen. Batubara lignite dari Bukit Asam dipilih
sebagai bahan baku batubara karena ketersediaannnya yang cukup banyak di
Indonesia. PT Batubara Bukit Asam dan PT Bukit Kendi saat ini mempunyai operasi
penambangan di daerah Tanjung Enim dan sekitarnya dengan produksi 10 juta ton
setahun. Sumberdaya batubara yang dimiliki oleh Bukit Asam di daerah kab. Muara
3
Enim dan Lahat adalah sekitar 5,50 miliar ton. serta kandungan komposisinya
diharapkan mampu mewakili semua batubara di Indonesia.
Hasil yang diharapkan dari penelitian ini adalah diketahuinya kondisi optimal
proses gasifikasi batubara dengan katalis K2CO3 dengan bantuan Ca(OH)2 untuk
menghasilkan gas sintetis. Berdasarkan pada mendesaknya kebutuhan akan energi
serta belum dioptimalkannya sumber energi batubara khususnya melelui jalur
gasifikasi dengan bantuan katalis didukung oleh teorema hasil penelitian yang sudah
pernah dilakukan, maka penelitian ini besar kemungkinan apabila berhasil akan
mengurangi ketergantungan kita akan minyak mentah yang harganya makin hari
makin meningkat serta tersedianya pasokan energi baru untuk menopang kehidupan
ini.
1.2 Rumusan Masalah
Dalam upaya mencapai keberhasilan produksi gas sintesis melalui gasifikasi
batubara, hal-hal yang perlu diperhatikan antara lain:
a. Bagaimana memproduksi gas sintesis melalui gasifikasi batubara dengan
katalis kombinasi K2CO3 dan Ca(OH)2.
b. Seberapa besar pengaruh komposisi katalis kombinasi K2CO3 dan Ca(OH)2
terhadap gasifikasi batubara?
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah:
a. Memproduksi gas sintesis melalui gasifikasi batubara dengan katalis
kombinasi K2CO3 dan Ca(OH)2.
b. Mendapatkan pengaruh komposisi katalis kombinasi K2CO3 dan Ca(OH)2
terhadap gasifikasi batubara.
1.4 Batasan Masalah
Pembatasan masalah yang ada dalam penelitian ini:
a. Batubara yang digunakan berasal dari Bukit Asam.
4
b. Reaktor yang digunakan adalah reaktor unggun tetap barbahan dasar
quartz.
c. Katalis yang digunakan adalah K2CO3 dan Ca(OH)2 dengan kemurnian
99%
1.5 Sistematika Penulisan
BAB I PENDAHULUAN
Meliputi latar belakang penelitian, perumusan masalah, tujuan penelitian,
batasan masalah penelitian dan sistematika penulisan makalah yang akan
digunakan dalam penelitian.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini berisi teori-teori dan hasil penelitian terdahulu yang sudah dipelajari
untuk menjadi landasan dan acuan dari penelitian yang akan dilakukan.
BAB III METODE PENELITIAN
Bagian ini berisi metode pelaksanaan dari penelitian yang sudah dirancang.
Bab ini menjelaskan diagram alir dari penelitian, alat dan bahan yang
dibutuhkan dan prosedur penelitian yang akan dilakukan.
5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Batubara
Batubara merupakan bahan bakar fosil berasal dari tumbuh-tumbuhan mati,
terbentuk melalui proses yang sangat kompleks, membutuhkan waktu yang sangat
lama (puluhan hingga ratusan juta tahun), serta dipengaruhi oleh berbagai faktor
meliputi fisika, kimia dan geologi. Batubara merupakan bebatuan organik yang
terutama terdiri dari karbon, hydrogen, dan oksigen.
Secara umum batubara dapat digolongkan menjadi 2 kategori yaitu batubara
muda dengan kualitas yang rendah serta tidak terlalu keras dan batubara tua yang
memiliki kualitas yang tinggi serta cenderung keras. Batubara yang terdapat di
Indonesia pada umumnya dari jenis bituminous dan subbituminus yang kandungan
karbonnya berkisar 50-80% (Kusumopradono, 1992).
2.1.1 Komposisi Batubara
Meskipun komposisi unsur organik pembentuk batubara berbeda-beda sesuai
dengan jenis batubaranya, tapi kurang lebih dapat dinyatakan sebagai
C100H30~110O3~40N0.5~2S0.1~3. Sedangkan untuk unsur inorganik, terdiri atas unsur
inorganik utama dan unsur inorganik minor (Budiraharjo, 2009).
Unsur inorganik utama : Si, Al, Ca, Fe, Mg, Na, Ti, K.
Unsur inorganik minor : Be, Se, V, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Hg, Pb,
Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Ba, La, Ce, Nd, Sm, dll.
2.1.2 Jenis Batubara
Jenis-jenis Batubara berdasarkan bentuk dan kandungan di dalamnya dibagi
menjadi empat jenis yaitu (Kumar, 2004);
Lignite
Kata lignite berasal dari lignum yang berarti kayu. rangking terendah dari
batubara ini mempunyai kandungan air dan volatile maters yang tinggi,
6
tetapi mempunyai nilai kalor terendah. Lignite biasanya lunak dan
mempunyai warna kecoklatan yang seringkali mengandung bagian-bagian
tanaman yang mudah dikenali dari struktur selnya, karena kandungan zat
terbangnya tinggi, lignite sangat mudah terbakar dan sering terjadi
pembakaran spontan pada penyimpanan dan pengapalan, serta kandungan
air yang tinggi, maka transportasi jarak jauh tidak ekonomis. Lignite B
sering juga disebut “brown coal” yang sering ditemukan dekat bagian
permukaan bumi. (lihat Gambar 2.1.)
Gambar 2.1. Batubara lignite
Sub bituminous
Rangking batubara menengah yang tingkat kematangan proses
metamorfosanya telah mencapai suatu kondisi dimana sifat kayunya tidak
ada lagi. Batubara ini berwarna hitam kecoklatan sampai hitam yang
mempunyai kecenderungan merapuh bila diekspos keudara dan pembakaran
spontan seperti halnya lignite. Digunakan sebagi bahan bakar untuk
pembangkit tenaga listrik, produksi semen dan penggunaan untuk industri.
Bituminous
Rangking batubara bituminous paling banyak digunakan dalam pembangkit
tenaga batuabara karena mempunyai nilai kalor yang tertinggi dan
temperatur nyala yang tinggi. Biasanya berwana hitam tapi terkadang coklat
tua. selain digunakan sebagai bahan bakar pada pembangkit tenaga listrik
7
juga digunakan untuk aplikasi panas dan tenaga pada proses manufaktur dan
untuk membuat coke, produksi semen, penggunaan untuk industri, dan
pembuatan besi dan baja.
Antrasit
Rangking batubara yang tertinggi ini mempunyai kandungan zat terbang
rendah dengan hampir seluruhnya berupa karbon tetap sehingga berwarna
hitam kemilau. Diantara batubara lainnya, antrasit paling keras dan padat
namun sangat getas dan homogen. antrasit paling banyak digunakan untuk
pemanas rumah, kokas dan produksi gas.
Batubara yang digunakan dalam penelitian ini adalah barubara lignite yang
merupakan batubara coklat (Brown coal), dengan jenis maturitas organik (lamanya
waktu pembentukan) yang rendah dan memiliki heating value < 5100 kal/g serta
mengandung air 35-75% dari beratnya. Pemilihan batubara lignite ini dilakukan
karena dengan adanya proses pirolisis batubara lignite ini akan menghasilkan pori
yang besar sehingga dapat membuat inti aktif katalis terdispersi lebih banyak di
dalam pori. Hal ini berarti bahwa luas permukaan pori kontak antara katalis dan gas
reaktan akan semakin luas sehingga diharapkan proses reaksi akan berlangsung
maksimal.
2.1.3 Sifat Batubara
Dalam menentukan sifat-sifat batubara untuk dilaporkan dalam analisisnya perlu
dilakukan informasi sampel yang meliputi tanggal pengambilan sampel, jenis sampel,
lokasi sampel, cadangan deposit, kapasitas produksi penambangan, metode
penambangan. data sifat dasar batubara dapat dibagi beberapa kelompok besar yaitu:
1. Sifat fisik, yang meliputi :
Berat jenis dapat dilakukan dengan pikometer cairan, atau gas helium.
kegunaannya untuk menentukan ukuran penyimpanan batubara maupun
perkiran cadangan batubara pada tambang.
8
Porositas, yaitu perbandingan volume pori batubara terhadap volume total
batubara
2. Sifat termal
Nilai kalor
Dilakukan dengan pembakaran dalam kalorimeter. Data nilai kalor batubara
berguna untuk menghitung kebutuhan laju alir batubara bila diinginkan
pengoperasian boiler pada kapasitas panas tertentu.
Kapasitas panas
Berguna untuk melihat sifat penyalaan batubara
Indeks swelling
Mengukur kecenderungan batubara untuk membengkak akibat pembakaran,
makin tinggi indeks swelling makin cenderung pembakaran tidak sempurna
terjadi. Hal ini disebabkan oleh pelelehan abu yang menutupi permukaan
partikel batubara sehingga menahan masuknya oksigen kedalam pori
batubara, sementara pada kondisi temperatur tinggi terjadi pelepasan zat
terbang pada bagian dalam partikel batubara sehingga partikel batubara
menggelembung.
3. Analisis abu
Analisis oksida elemen abu
Yang mayoritasnya terdiri atas SiO2. Al2O3, Fe2O3
Analisis minerologi
Analisis kandungan mineral dalam bentuk senyawa kristalnya
Ash fusibility
Temperatur leleh batubara yang diukur dengan menentukan temperatur
deformasi awal temperatur pelunakan dan temperatur fluida
2.1.4 Karakteristik Batubara
Secara garis besar batubara terdiri atas komponen komponen berikut :
9
Batubara murni (pure coal), yaitu zat-zat organik yang merupakan jaringan
karbon dan hidrogen (hidrokarbon) serta sejumlah kecil nitrogen, sulfur, dan
oksigen yang terikat secara organik
Bahan-bahan mineral (mineral matter), yang terdiri atas zat-zat anorganik
yang akan menjadi abu bila batubara dibakar seperti lempung, batu pasir, dan
zat-zat lain seperti sulfur oksida serta karbondioksida
Air (moisture), yang terdiri atas air yang terdapat di dalam batubara (inherent
moisture) serta air yang terdapat pada permukaannya (free moisture).
Data karakteristik batubara di beberapa daerah di Indonesia, yang diperoleh
melalui beberapa sumber adalah sebagai berikut:
1. Rank batubara
Kualitas batubara Indonesia cukup bervariasi, dengan kelas berkisar antara
Lignite hingga High Volatile Bituminous A (HVB-A) yang dapat digolongkan
batubara muda dengan kelas antrasit, namun jumlahnya sangat sedikit. Sebagian
besar batubara Indonesia memilki kelas rendah, yaitu lignite (58,63%) dan sub
bitominous (26,63%).
2. Nilai kalor
Nilai kalor batubara di Indonesia cukup bervariasi pula, dengan nilai dari 3081
kcal/kg hingga 7889 kcal/kg. Sebagian besar memiliki nilai kalor antara 5000-
6500 kcal/kg. Nilai kalori yang tinggi ini baik sehingga untuk menghasilkan
sejumlah panas akan dibutuhkan jumlah batubara yang lebih sedikit
dibandingkan batubara yang memilki nilai kalor yang rendah.
3. Kandungan air
Kandungan air batubara di Indonesia ternyata tergolong tinggi, baik itu
kandungan air total yang berkisar 3,20%-4,8% maupun kandungan air
lembab/bound moisture (1%-29,40%). Kandungan air yang tinggi ini selain
disebabkan proses pembentukannya, juga dipengaruhi oleh penambangan,
transportasi, penyimpanan serta pencucian. Faktor-faktor ini membuat
kandungan air bebasnya (unbound moisture) meningkat sehingga kandungan air
totalnya pun tinggi.
10
4. Kandungan abu
Kandungan abu berkisar dari 0,7%-38,90%, dengan sebagian besar di bawah
10%. Kandungan abu yang rendah ini menguntungkan dalam pemanfaatannya,
mengingat abu yang dapat menyebabkan pengotoran, kerusakan pada alat-alat
yang dilaluinya, terutama pada dinding ketel dan juga akan lebih bersahabat
dengan lingkungan sebab abu terbang (fly ash) yang terdapat pada gas buang
hasil pembakaran akan mencemari udara.
5. Kandungan volatile matter
Kandungan volatile matter batubara Indonesia berkisar antara 6%-56,80%,
dimana sebagian besar bahkan hampir semuanya memiliki kandungan antara
30%-40%. Dengan kadar volatile matter yang cukup tinggi ini akan menyulitkan
terbakarnya batubara.
6. Kandungan sulfur
Secara umum kandungan sulfur sangat rendah yaitu di bawah 1%, kandungan
sulfur rendah ini sangat menguntungkan sebab dapat dihindari terjadinya korosi
pada peralatan yang dilaluinya serta dapat mengurangi dampak lingkungan sebab
pembakaran sulfur dapat menghasilkan SO2 yang bersifat merusak lingkugan.
7. Kandungan nitrogen
Kandungan nitrogen juga ternyata rendah, paling tinggi hanya 1,51%. Kadar
nitrogen yang rendah ini sangat menguntungkan sebab pada temperatur tinggi (di
atas 1100oC) hasil pembakaran batubara dapat menghasilkan NO2 yang dapat
menyebabkan polusi udara.
8. Kandungan HGI
Mengenai kemampuannya untuk digerus (grindability), batubara Indonnesia
memiliki bilangan HGI sekitar 29-66 dengan mayoritas memiliki HGI antara 40-
50, yang artinya batubara Indonesia cukup mudah untuk digerus.
2.1.5 Kandungan Mineral pada Batubara Lignite
Dalam batubara terdapat kandungan beberapa mineral yang dapat
memberikan pengaruh pada reaksi yang terjadi selama proses pembakaran. Secara
11
umum mineral yang dimaksud merupakan total dari semua mineral anorganik dan
elemen-elemen yang terkandung dalam batubara (Vorres, 1986). Kandungan mineral
pada batubara tersebut terdiri atas clay, sulfida, karbonat, sulfat, klorida, silika, oksida
dan hiroksida. Kandungan mineral pada batubara tersebut memiliki beberapa formula
dan ukuran yang dapat dilihat dengan menggunakan mata telanjang atau pada ukuran
mikro dapat menggunakan mikroskop elektron untuk mengamatinya (Vorres, 1986).
Komposisi, model keberadaan, dan kondisi sebaran mineral dalam batubara
merupakan karakteristik mendasar yang pokok untuk menjelaskan sifat serta
mekanisme pembentukan abu batubara pada pembakaran suhu tinggi dan pada proses
gasifikasi batubara. (Budiraharjo, 2009)
Mineral utama:
- Mineral lempung, misalnya kaolinite (Al2O3.SiO2.xH2O)
- Karbonat, misalnya calcite (CaCO3)
- Sulfide, misalnya pyrite (FeS2)
- Oksida, misalnya quartz (SiO2)
- Logam berikatan organik: ion exchangeable metal ( R-COO-Na+, dll)
2.2 Gasifikasi Batubara
Gasifikasi adalah konversi bahan bakar karbon menjadi produk gas C gas
yang memiliki nilai kalor yang berguna. Pengertian ini tidak memasukkan istilah
pembakaran (combustion) sebagai bagian daripadanya, karena gas buang (flue gas)
yang dihasilkan dari pembakaran tidak memiliki nilai kalor yang signifikan untuk
dimanfaatkan (Higman, 2003). Secara umum gasifikasi batubara merupakan proses
perubahan batubara yang berbentuk padatan menjadi gas sintetis utamanya adalah CO
dan H2.
Reaksi yang terjadi pada proses gasifikasi antara lain (Smolinski, 2011):
Steam reforming (batubara) C + H2O(g) → CO(g) + H2(g) R(2-1)
Water Gas Shift CO(g) + H2O(g) → CO2(g) + H2(g) R(2-2)
Boudouard 2CO(g) → CO2(g) + C R(2-3)
Steam reforming (metana) CH4(g) + H2O(g) → CO(g) + 3H2(g) R(2-4)
12
Metanasi C + 2H2(g) → CH4(g) R(2-5)
Dry reforming (metana) CH4(g) + CO2(g) → 2CO(g) + 2H2(g) R(2-6)
Batubara dapat diolah dengan proses gasifikasi yang akan menghasilkan H2,
CO, CO2, CH4, serta bebarapa gas dengan jumlah yang sangat sedikit. Gas hasil
gasifikasi yang berupa H2 dan CO dapat dijadikan bahan baku untuk proses Fischer
Troops yang akan menghasilkan bahan bakar cair sintesis setara dengan minyak bumi
(Tristantini, 2007a). Salah satu syarat dalam gasifikasi batubara untuk menghasilkan
gas sintesis sebagai bahan baku Fischer-Troopsch adalah rasio H2 : CO. Untuk bahan
baku Fischer-Troopsch, rasio H2:CO maksimal menurut Tristantini (2005) adalah
2,1:1. Sedangkan gas dengan komposisi H2 rendah pun masih bisa digunakan sebagai
bahan baku Fischer-Troopsch (Tristantini, 2007b).
2.3 Katalis
Katalis didefinisikan sebagai suatu substansi yang dapat mempercepat laju
reaksi menuju kearah kesetimbangan, tanpa katalis terkonsumsi di dalam proses.
katalis tidak dapat mengubah batas kesetimbangan yang telah ditentukan oleh
termodinamika, perannya hanya terbatas untuk mempercepat laju reaksi kearah
kesetimbangan.
2.3.1 Komponen Katalis
Katalis dibentuk dari komponen-komponen yang dapat menunjang sifat
katalis agar sesuai yang diharapkan seperti aktif, selektif, dan stabil. untuk memenuhi
sifat-sifat tersebut umumnya katalis padat dibentuk dari 3 komponen utama yaitu :
1. Komponen aktif
Merupakan fungsi utama katalis yaitu mempercepat dan mengarahkan reaksi.
Diharapkan komponen tersebut secara aktif dapat mengkonversikan reaktan
dan selektif terhadap produk yang diinginkan. Mengingat peranannya yang
sangat besar itu maka, pemilihan komponen aktif merupakan langkah pertama
dalam perancangan katalis.
2. Penyangga (support)
13
Penyangga (support) mempunyai beberapa fungsi, tetapi fungsinya paling
utama adalah menyediakan permukaan yang luas untuk komponen aktif.
Komponen aktif yang tersebar pada penyangga yang memiliki permukaan luas
dapat memperluas kontak antara komponen aktif tersebut dengan reaktan.
Dalam pemilihan penyangga ada beberapa hal yang perlu dipertimbangkan
yaitu :
- Inert terhadap reaksi yang diinginkan
- Sifat mekanik seperti kekuatan, kekerasan, dan tahan terhadap gesekan
- Stabil di bawah kondisi operasi dan generasi
- Luas permukaan pori
- Porositas, yang terdiri atas ukuran pori rata-rata dan distribusi ukuran
pori
- Harga yang ekonomis.
3. Promotor
Promoter adalah komponen ketiga, yang bila ditambahkan pada katalis
(umumnya dalam jumlah kecil) dapat memperbaiki kinerja katalis seperti
aktivitas, selektivitas, dan stabilitas.
2.3.2 Kinerja Katalis
Arang batubara yang mengandung alkali dan alkali tanah berperan penting
sebagai sisi aktif katalis, baik dalam perengkahan metana, reformasi CO2 atas metana
serta gasifikasi dan pembakaran batubara, (Sun, 2005a,b). Katalis mereka dibuat
hanya dengan pirolisis untuk meningkatkan luas area katalis dengan cara
menguapkan cairan dan zat-zat volatil dari batubara.
Untuk meningkatkan kinerja katalis alkali-alkali tanah arang batubara adalah
dengan meningkatkan luas permukaan pori dan luas pori dari arang batubara dan
memuat alkali dan alkali tanah. Metoda ini memungkinkan lebih banyak sisi aktif
tersebar di atas permukaan katalis arang yang lebih luas.
2.3.3 Deaktivasi Katalis
14
Kecepatan reaksi pada katalis logam adalah proporsional terhadap luas
permukaan pori aktif total yang berkontak dengan reaktan. Apabila luas permukaan
pori kontak ini menurun maka kecepatan reaksi akan menurun pula, yang disebut
deaktivasi. Suatu katalis dapat kehilangan aktifitasnya karena banyak sebab, secara
umum dikelompokan ke dalam 4 macam :
Teracuni oleh racun katalis
Racun katalis adalah suatu zat pengotor yang terikut pada aliran umpan yang
dapat menurunkan aktifitas katalis, pada reaksi kompleks racun ini
mempengaruhi suatu tahap reaksi, sehingga selektifitas kearah reaksi yang
tidak diinginkan jadi meningkat dengan adanya racun.
Terkotori
Zat pengotor adalah terbentuknya komponen padat pada reaksi, yang dapat
menutupi permukaan pori katalis. Pembentukan endapan karbon merupakan
salah satu pengotor katalis. Karbon ini akan menutupi permukaaan aktif
katalis, sehingga mengurangi luas area aktif. Hal ini akan mengakibatkan
menurunnya konversi dan selektifitas.
Penurunan luas area aktif karena sintering
Aktifitas katalis juga bisa menurun akibat terjadinya sintering, yaitu terjadinya
penggumpalan dari pusat aktif, sehingga luas area aktif menjadi mengecil.
Sintering adalah fenomena yang rumit, ini bervariasi dengan sifat dasar
logam, sifat kimia dan penyangga serta keadaan alami dar gas-gas yang
mungkin ada. Selain itu juga pengaruh dari temperatur, tekanan dan waktu.
Kehilangan pusat aktif
Spesies aktif dapat juga terkonversi kebentuk lain yang kurang aktif atau
selektif, seperti berubah menjadi metal oksida kompleks. Bahkan spesies aktif
juga bisa hilang karena penguapan.
2.4 Katalis gasifikasi batubara
Perkembangan penelitian telah menuntun ilmu pengetahuan gasifikasi
batubara untuk menggunakan katalis para prosesnya. Penggunaan Fe sebagai katalis
15
telah berhasil dilakukan (Yu, 2006). Dari sekian banyak penelitian yang dilakukan
ternyata masih banyak yang belum kitra ketahui mengenai proses gasifikasi batubara
dengan katalis demikian juga dengan katalis apa yang paling optimal serta kondisi
operasi optimalnya.
2.4.1 Potasium carbonat dan calsium hydroxyde sebagai katalis gasifikasi
batubara
K2CO3 telah diketahui sebagai katalis yang bagus untuk gasifikasi batubara
(Nahas, 1983). Selain itu harganya yang cenderung murah serta dapat di regenarasi
membuat kataslis ini sangat cocok untuk gasifikasi batubara.
Penelitian dengan katalis berbasis kalium karbonat ini juga menggunakan
tambahan dua katalis yang berbeda pada tahap persiapan char-nya, yaitu dengan
menggunakan kalsium hidroksida (Ca(OH)2). Hal ini disebabkan karena Indonesia
memiliki sumber daya kalsium dan magnesium dalam dolomit yang banyak, mudah
diakses dan murah. Penelitian mengenai Ca(OH)2 memang tidak terlalu popular
dibandingkan dengan penelitian mengenai katalis kalium karbonat, namun Wang
(2009b) telah membuktikan bahwa penambahan Ca(OH)2 pada persiapan char akan
secara signifikan meningkatkan system kerja katalis kalium karbonat dan
meningkatkan regenerasi kalium karbonat itu sendiri namun pada penelitiannya tidak
disebutkan berapa kombinasi katalis kalsium hidroksida dan kalium karbonat yang
sesuai serta kondisi operasinya.
2.5 Analisis Proksimate dan Ultimate :
Analisis proksimat
Yaitu penentuan presentase abu, zat terbang (volatile meter), karbon tetap
dan kandungan air dalam bahan bakar padat menurut metode tertentu. karbon
tetap ditentukan dari perbedaan berat. Kegunaan analisis proksimat antara
lain untuk mengevaluasi sifat raktivitas penyalaan pada pembakaran
batubara, basis data dalam perancangan boiler, klasifikasi jenis batubara.
Analisis ultimate
16
Penetuan kadar unsur-unsur karbon, hidrogen, nitrogen dan sulfur yang
dilakukan secara langsung dan unsur oksigen dari perbedaannya. kegunaan
analisis ultimat antara lain adalah perhitungan kebutuhan udara minimum
untuk dapat terbakar sempurna, perhitungan presentase udara lebih,
perhitungan konsentrasi gas buang termasuk polutan oksida sulfur dan
nitrogen, perhitungan rasio atom oksigen dan karbon, dan rasio atom
hidrogen dan karbon.
2.6. Analisis SEM-EDX
Analisis Scanning Electron Microscopy – Energy Dispersive Xray spectra
(SEM – EDX) dilakukan untuk mengetahui interaksi antara kalium, kalsium atau
magnesium dengan bahan – bahan mineral dalam batubara.
2.7 Analisis Kromatografi Gas
Kromatografi adalah metode fisika untuk pemisahan, dalam mana komponen-
komponen yang akan dipisahkan didistribusikan antara dua fase, salah satunya
merupakan lapisan stasioner dengan permukaan yang luas, dan fase yang lain berupa
zat alir (fluid).
Dalam kromatografi gas, fase bergeraknya adalah gas dan zat terlarut terpisah
sebagai uap. Pemisahan tercapai dengan partisi sampel antara fase gas bergerak dan
fase diam berupa cairan dengan titik didih tinggi (tidak mudah menguap) yang terikat
pada zat padat penunjangnya.
Cara kerja kromatografi gas, sampel diinjeksikan melalui suatu sampel
injection port yang temperaturnya dapat diatur, senyawa-senyawa dalam sampel akan
menguap dan akan dibawa oleh gas pengemban menuju kolom. zat terlarut akan
teradsorbsi pada bagian atas kolom oleh fase diam, kemudian akan merambat masing-
masing komponen yang sesuai dengan berat molekul masing-masing komponen
tersebut.
2.8. Konsep Peneliti
17
Mekanisme reaksi gasifikasi batubara dengan katalis K2CO3 atau Ca(OH)2
belum diketahui secara pasti. Salah satu tujuan penelitian yang dilakukan oleh
peneliti terdahulu adalah menemukan mekanisme reaksi yang tepat tetapi tetap saja
setiap usulan mekanisme reaksi yang dilakukan masih memiliki kekurangan.
Salah satu contoh mekanisme reaksi yang dikemukakan oleh Wang (2009a)
adalah sebagai berikut:
Gambar 2.2. Mekanisme reaksi K2CO3
Mekanisme reaksi tersebut disebut ”oxygen transfer and C(O) intermediete
hybrid reaction”. Meskipun demikian pada mekanisme tersebut tidak dapat
menjelaskan mengapa terdapat sedikit gas metana (CH4) yang terbentuk pada proses
gasifikasi.
Pada penelitian yang dilakukan oleh Wang (2009a) telah dijelaskan bahwa
terdapat K2CO3 yang telah rusak. Kemungkinan K2CO3 tersebut telah bereaksi dengan
mineral lain yang muncul pada proses gasifikasi seperti kaolinit Al2Si2O5(OH)4 dan
illit (K,H3O)(Al,Mg,Fe)2(Si,Al)4O10[(OH)2,(H2O)] sehingga membentuk kaliofilit
KAlSiO4.
Pada penelitian kali ini penggunaan Ca(OH)2 dtujukan untuk menghindari
K2CO3 untuk bereaksi dengan kaolinit. Meskipun Ca(OH)2 tidak secara signifikan
bereaksi dengan kaolinit untuk membentuk kalsium alumosilikat CaAl2Si2O8, tetapi
diharapkan Ca(OH)2 bisa mengubah struktur permukaan kaolinit sehingga tidak
bereaksi dengan K2CO3.
18
Pemilihan Ca(OH)2 yang mewakili Ca sebagai reduktor melalui pertimbangan
ekonomis yaitu harganya yang tidak terlalu mahal dan pertimbangan kimia yaitu
merupakan reduktor yg cukup kuat.
BAB III
19
METODE PENELITIAN
3.1 Diagram Alir Penelitian
Gambar 3.1. Diagram alir penelitian
20
Gambar 3.2. Diagram peralatan penelitian
Pada Gambar 3.1. terdapat gambar diagram alir penelitian. Keseluruhan proses akan
dibahas secara detail pada sub bab 3.3.2 Sedangkan pada Gambar 3.2. terdapat
gambar diagram peralatan penelitian. penjelasan dari gambar tersebut adalah sebagai
berikut:
1. Furnace
2. Thermocouple
3. Es (heat exchanger)
4. Gas keluar (safety way)
5. Silica Gel
6. Molsieve Carbon
7. Gas Chromatograph
3.2 Alat dan Bahan Penelitian
3.2.1 Alat
Alat yang akan digunakan pada penelitian:
21
o Alu dan lumpang
o Ayakan dengan ukuran 0,15 mm - 0,5 mm
o Reaktor unggun tetap
o Oven / furnace
o Termokopel
o Flowmeter control
o GC TCD-FID
o SEM-EDX
3.2.2 Bahan
Bahan yang akan digunakan pada penelitian:
o Batubara lignite
o K2CO3
o Serbuk Ca(OH)2 dan Mg(OH)2
o Steam (dari aquades)
o Gas Argon
o Quartz Wool
3.3 Prosedur Penelitian
3.3.1 Variabel Percobaan
Variabel terkait dalam penelitian ini:
o Variabel kontrol : Massa batubara, jenis batubara, dan laju alir steam.
o Variabel terikat : Gas hasil pirolisis
o Variabel bebas : Jumlah loading katalis Ca(OH)2 dan suhu pirolisis
3.3.2 Prosedur Percobaan
3.3.2.1 Sampel Batubara
Pada tahap persiapan awal, batubara yang masih berupa bongkahan dari Bukit
Asam, Sumatera Selatan, dihancurkan dengan alu dalam lumpang kemudian diayak
hingga didapatkan ukuran partikel batubara berukuran 0.05 – 0.15 mm.
22
3.3.2.2 Analisis Proksimate dan Ultimate
Batubara ini selanjutnya dikirim ke PT.Geoservices, LTD di Bandung untuk
dilakukan analis proksimat dan ultimat. Hal ini guna mengetahui kandungan yang
terdapat pada batubara tersebut.
Tabel 3.1. Proksimate analisis
Parameter Contents (%)
Total Moisture …
Inherent Moisture …
Ash …
Volatile matters …
Fixed Carbon …
Total sulphur ….
Gross caloric value ……kcal/kg
Tabel 3.2. Ultimate analysis
Parameter Contents (%)
Moisture …
Mineral Matter …
Carbon …
Hydrogen …
Nitrogen …
Sulphur …
Oxygen …
3.3.2.3 Pirolisis Batubara
Arang batubara dihasilkan dengan menggunakan proses devolatilisasi
batubara atau pirolisis (ASTM D3175-07). Batubara dipirolisis dengan tujuan
memperluas pori batubara dengan penghilangan volatile matter yang terkandung
dalam batubara. Batubara dengan ukuran yang relatif seragam dimasukkan ke dalam
23
wadah alumina (crucible) sebanyak 20 gram dan diletakkan di dalam tungku panas
(furnace) dengan suhu pirolisis 700oC selama 30 menit. Selanjutnya batubara yang
sudah dipirolisis disebut char.
3.3.2.4 Persiapan Char
Char batubara hasil pirolisis selanjutnya diambil dalam jumlah tertentu dan
kemudian dicampur dengan serbuk Ca(OH)2 dengan kemurnian 95% pada berbagai
perbandingan. Untuk mempelajari keefektifan katalis dalam gasifikasi batubara ini
dipersiapkan beberapa komposisi Ca(OH)2/berat batubara. Sehingga sampel yang
dibuat adalah:
1. Sampel tanpa Ca(OH)2 yang selanjutnya ditandai dengan “char”.
2. Sampel dengan 8% Ca(OH)2 yang selanjutnya ditandai dengan “Ca char
8”.
3. Sampel dengan 12% Ca(OH)2 yang selanjutnya ditandai dengan “Ca char
12”.
Setelah itu char batubara yang telah dicampur Ca(OH)2 dan Mg(OH)2
dipirolisis lagi dengan langkah yang sama seperti diatas. Kemudian char batubara
yang dihasilkan, dihancurkan lagi dan diayak hingga didapatkan ukuran partikel
batubara dengan ukuran 0.05 – 0.15 mm. Kelima jenis batubara char tersebut
selanjutnya dianalisis SEM – EDX serta diuji keaktifannya dalam reaktor gasifikasi.
3.3.2.5 Analisis SEM-EDX
Analisis Scanning Electron Microscopy – Energy Dispersive Xray spectra
(SEM – EDX) dilakukan untuk mengetahui interaksi antara kalium, kalsium atau
magnesium dengan bahan – bahan mineral dalam batubara.
3.3.2.6 Gasifikasi dengan Uap
Dalam proses gasifikasi batubara, char yang sudah diperoleh dari tahan
persiapan dicampur dengan katalis K2CO3 anhidrat di dalam lumpang. Kandungan
24
K2CO3 dihitung dalam prosen berat dari K2CO3 awal didalam berat K2CO3 + char.
Kandungan K2CO3 dipilih sebanyak 10% berat terhadap berat total K2CO3 + char.
Suhu gasifikasi yang digunakan adalah 650 dan 750oC untuk setiap sampel
campuran katalis dan char. Kedua suhu ini dipilih untuk menghindari terjadinya
water gas shift reaction yang terjadi pada suhu 800oC.
Sistem reaktor gasifikasi pada penelitian ini terdiri atas generator uap dan
reaktor kuarsa diletakkan secara horizontal yang dipanaskan oleh tungku listrik. X-
char sebanyak 2 gram sampel dimasukkan ke dalam reaktor, setelah bagian ujung kiri
dan kanan ditutup dengan quartz wool.
Selanjutnya reaktor dipanaskan secara bertahap dengan laju pemanasan
10oC/menit dengan sampai dengan suhu yang telah ditentukan sambil dialiri argon
(kemurnian ≥ 99,98%). Setelah sudah mencapai suhu yang ditentukan (650oC),
gasifikasi isotermal dimulai dengan mengganti aliran argon dengan aliran uap/argon
(tekanan parsial uap: 0,5) pada tekanan atmosfer. Kecepatan aliran argon adalah
500ml/min, yang dikontrol oleh pengukur aliran massa. Gas yang keluar akan
didinginkan pada suhu ruang kemudian didinginkan lagi dengan es selanjutnya
sebagian gas yang keluar dari pendingin es dilewatkan ke dalam dua buah penjerap
cairan (moisture trappers) yang berisi gel silika. Kecepatan aliran gas kering keluar
dari gel silica diukur dengan mass flowmeter sebelum memasuki kromatografi gas.
Kromatografi gas dengan jenis TCD digunakan untuk menganalisis gas produk hasil
reaksi dengan pengambilan sampel yang dilakukan setiap 30 menit sekali.
3.3.2.7 Analisis Kromatografi Gas
Kromatografi gas (GC) berupa kolom absorbs yang berisi kolom carbosieve b
yang dapat mendeteksi komponen-komponen gas yang dihasilkan dalam proses.
Carbosieve b digunakan untuk memisahkan oksigen, metana, hidrogen,
karbonmonoksida, karbondioksida dan air. Untuk menampilkan apa yang telah
direkam kedalam kromatografi gas, maka kromatografi gas dilengkapi dengan digital
electronic integrator yang berfungsi menampilkan peak keluaran dari masing-masing
gas yang dihasilkan dalam reaksi. Argon digunakan sebagai gas pembawa (carrier
25
gas). Kromatografi gas yang digunakan pada penelitian adalah kromatografi jenis
TCD (Thermal conductivity detector).
3.4 Pengamatan Data
Pada penelitian ini akan diamati gas keluaran hasil dari gasifikasi. Selanjutnya
data tersebut dimasukan ke dalam tabel seperti yang terlihat di bawah ini.
Table 3.3. Contoh table pengamatan
Loading
Katalis
Waktu
(minute)
Konversi
Karbon
Komposisi
H2 CO CO2 CH4
Catalyst K2CO3
10%
10 … … … … …
20 … … … … …
30 … … … … …
40 … … … … …
50 … … … … …
60 … … … … …
65 … … … … …
75 … … … … …
85 … … … … …
95 … … … … …
105 … … … … …
115 … … … … …
125 … … … … …
135 … … … … …
145 … … … … …
155 … … … … …
Dari tabel tersebut selanjutnya akan dibuat beberapa grafik
1. Konversi carbon (y) vs (x)t waktu gasifikasi
Suhu dibuat tetap (6500C atau 7500C)
Dalam grafik akan terdapat 5 buah series sehingga semua sempel akan dianalisis
X=konversi karbon (%)
26
t=waktu (menit)
X=
(Σ (CO) ⟨ g .mol ⟩ .12 ⟨ g
g . mol ⟩28 ⟨ g
g . mol ⟩.12 ⟨ g
g .mol ⟩)+(Σ (CO2 ) ⟨ g .mol ⟩ .12 ⟨ g
g .mol ⟩44 ⟨ g
g .mol ⟩.12 ⟨ g
g .mol ⟩)+(Σ (CH 4 ) ⟨ g . mol ⟩ .12 ⟨ g
g .mol ⟩16 ⟨ g
g .mol ⟩.12 ⟨ g
g .mol ⟩)berat batubaraloading ⟨ g ⟩ . %berat hasil analisaultimate batubara
100 %
0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800
2
4
6
8
10
12
Grafik Konversi karbon vs waktu gasi-fikasi
t (menit)
X(%
)
Gambar 3.4. Contoh Grafik konversi karbon vs waktu
2. Total gas produk
Perbandingan dari ke 6 sampel dengan menggunakan diagram batang
Total gas hasil merupakan jumlah dari gas yang dihasilkan dalam reaksi dengan
satuan mol.
3. Perbandingan produksi gas sintesis (H2/CO) (y) vs (x) konversi karbon
Terdapat minimal 2 series dipilih sampel yang konversi karbonnya paling bagus
Untuk melihat pada konversi berapa produksi gas sintesis optimal sehingga pada
rancangan reaktor skala industri selanjutnya dapat didesain carbon yang bereaksi
sekian dan selanjutya akan direcycle untuk direaksikan kembali
27
H 2/CO=(Σ ( H 2) ⟨g .mol ⟩ .2 ⟨ g
g . mol ⟩)(Σ (CO ) ⟨ g . mol ⟩ .28 ⟨ g
g .mol ⟩)4. Perbandingan produksi gas (CO/CO2) (y) vs (x) konversi karbon
Terdapat minimal 2 series dipilih sampel yang konversi karbonnya paling bagus
Untuk melihat pada konversi berapa produksi gas sintesis optimal sehingga pada
rancangan reaktor skala industri selanjutnya dapat didesain carbon yang bereaksi
sekian dan selanjutya akan direcycle untuk direaksikan kembali
CO /CO2=(Σ (CO ) ⟨ g .mol ⟩ .28 ⟨ g
g . mol ⟩)(Σ (CO2 ) ⟨ g .mol ⟩ .44 ⟨ g
g . mol ⟩)
28
DAFTAR PUSTAKA
Budiraharjo, Imam. (2009). Analisis Mikro batubara,terjemahan bebas dari Coal
Science Handbook”, Bab “Sekitan no tettei kenkyuu”, sub bab “Sekitan wo
mikuro ni bunseki suru” dan “Sekitan wo mikuro kara makuro made kagaku
suru”. Japan Coal Energy Center. available from URL :
http://imambudiraharjo.wordpress.com/2009/03/11/analisis-mikro-batubara/,
diakses : 5 Juni 2012.
Higman, C., van der Burgt, M. (2003). Gasification, Oxford : Gulf Professional
Publishing.
Kementrian ESDM. (2012). Statistik batubara.
http://prokum.esdm.go.id/Publikasi/Statistik/Statistik%20Batubara.pdf
diakses : 20 Mei 2012
Kumar, K. Vasanth., Subanandam,K., Ramamurthi,V., Sivanesan, S. (2004). Solid
Liquid Adsorption for Wastewater Treatment : Principle Design and
Operation. India : Departement of Chemical Engineering – A.C. College of
Technology, Anna University.
Kusumopradono, M. (1994). Potensi Batubara Indonesia. Pidato Pengukuhan Ahli
Madya. Universitas Diponegoro : Semarang..
Lili, M., Meijun, W., Huimin, Y., Hongyan, Y., dan Lipping, C. (2011). Catalytic
effect of alkali carbonates on CO2 gasification of Pingshuo Coal. Minning
Science and technology, 21. Pp, 587-590.
29
Nahas, N.C. (1983). Exxon Catalytic coal gasification procces: Fundamental to
flowsheets. Fuel, 62. Pp, 39-41.
Smolinski, A. (2011). Coal char as a fuel selection criterion for coal-based
hydrogen-rich gas production in the procces of steam gasification. Energy
Conversion and Management, 52. Pp, 37-45.
Sun, Zhiqiang; Wu, Jinhu; Wang, Yang and Zhang, Dong-ke. (2005a). Methane
Cracking over a Chinese Coal Char in a Fixed-Bed Reactor. 5th Asia-Pacific
Conference on Combustion. The University of Adelaide. Australia.
Sun, Zhiqiang; Wu, Jinhu; Wang, Yang and Zhang, Dong-ke. (2005b). Methane and
Carbon Dioxide Reactions over a Chinese Coal Char in a Fixed-Bed Reactor.
5th Asia-Pacific Conference on Combustion. The University of Adelaide,
Australia.
Tristantini, D., Lögdberg, S., Gevert, B., Borg, Ø., Holmen, A. (2005). A study of
hydrocarbon production via Fischer-Tropsch (FT) synthesis from different
model bio-syngas over un-promoted and rhenium-promoted alumina
supported cobalt catalysts, Proceeding of The Synbios Conference,
Stockholm, Sweden, May 18-20, 2005.
Tristantini, D., Lögdberg, S., Gevert, B., Borg, Ø., Holmen, A. (2007a). The effect of
synthesis gas composition on the Fischer-Tropsch synthesis over Co/γAl2O3
and Co-Re/γ-Al2O3 catalysts, Fuel Processing Technology, 88. Pp. 643-649.
Tristantini, D., Gevert, B., Borg, Ø., Holmen, A. (2007b) Effect of Water Addition On
Direct Use Of H2Poor Bio-Syngas Model In Fischer-Tropsch Synthesis Over
Co/Al2O3 Catalyst, Proceeding of 14th Regional Symposium on Chemical
Engineering 2007 ISBN 978-979-16978-0-4, Dec. 4-5, 2007.
Vorres, K.S. (1986). Mineral Matter and Ash in Coal. American Chemical Society,
Symposium Series 302. Washington.
Wang, J., Jiang, M., Yao, Y., Zhang, Y., dan Cao, J. (2009a). Steam gasification of
coal char catalyzed by K2CO3 for enhanced production of hydrogen without
formation of methane. Fuel, 88. Pp, 1572-1579.
30
Wang, J., Jiang, M., Yao, Y., dan Cao, J. (2009b). Enhanced catalysis of K2CO3 for
steam gasification of coal char by using Ca(OH)2 in char preparation. Fuel,
89. Pp, 310-317.
Yu, J., Tian, F.J., Chow, M.C., McKenzie, L.J., Li, C.Z. (2006). Effect on iron on the
gasification of Victorian brown coal with steam: enhnancement of hydrogen
production. Fuel, 85. Pp, 127-133.
Zhang, L.X., Huang, J.J., Fang, Y.T., Wang, Y. (2005). Effect of mineral matter on
gasification and activation of typical Chinese anthracite chars. J Taiyuan Univ
Technol, 34(5). Pp, 85-90.
top related