effect ofreactor pressure on coal tarhydrocracking

9
JKTI, Vol. 15 No.2, Desember 2013 bahan bakar minyak. Selain itu, pemanfaatan tar batubara juga dapat menjadi solusi pengolahan limbah. PENGARUH TEKANAN REAKTOR PADA PENGHIDRORENGKAHANTARBATUBARA EFFECT OF REACTOR PRESSURE ON COAL TAR HYDROCRACKING Novie Ardhyarini, Daliya Indra Setiawan dan Syntha Nardey Pusat Pene1itian dan Pengembangan Tekno1ogi Minyak dan Gas Bumi "LEMIGAS" J1.Ci1edug Raya Kav 109, Cipu1ir, Kebayoran Lama, Jakarta Se1atan 12230, Indonesia Emai1: [email protected] Diterima: 19 Agustus 2013, Direvisi: 8 Agustus 2013, Disetujui: 13 September 2013 ABSTRAK Gasifikasi batubara menghasilkan tar batubara sebagai produk samping. Tar batubara adalah campuran senyawa yang sangat kompleks terdiri dari beberapa senyawa dengan gugus fungsi berbeda dan didominasi senyawa poliaromatik. Kadar senyawa llll yang menyebabkan tar batubara sebagai bahan berbahaya dan beracun. Sifat flsik dan kimianya hampir mirip dengan minyak bumi tetapi tar batubara memiliki kadar poliaromatik dan pengotor yang cukup tinggi. Hal ini akan menjadi masalah dalam pemanfaatannya sebagai bahan bakar minyak. Sehingga tar batubara perlu ditingkatkan mutunya. Tulisan ini membahas peningkatkan mutu tar batubara dengan penghidrorengkahan menggunakan reaktor autoclave dan katalis nikel-molibdenum berpenyangga alumina silika. Pengaruh tekanan reaktor diamati. Produk penghidrorengkahan dengan kondisi operasi 450°C dan 120 bar memberikan hasil yang terbaik dimana terjadi penurunan SG (Specijice gravity) 60/60°F 19% dan peningkatan rasio mol HIC 26%. Kadar pengotor sulfur dan nitrogen mengalami penurunan 88,5% dan 72%. Produk penghidrorengkahan didistilasi menggunakan simulasi distilasi dengan kromatografi gas.Berdasarkan simulasi disitilasi, produk dapat difraksinasi menjadi fraksi ringan 2,2%vol, nafta 33,8% vol dan distilat tengah 48%vol. Hasil ini menunjukkan bahwa tar batubara berpotensi untuk diolah menjadi Kata kunci : Tar batubara, limbah, penghidrorengkahan, reaktor autoclave, bahan bakar minyak ABSTRACT Coal gasificationproduce tar as a side-product. Coal tar is a complex mixture, and consists of various functional groups mainly polyaromatic compounds. Due to its chemical composition, coal tar is categorized as hazardous material. The physical and chemical properties of coal tar is similar to crude oil, but it has higher polyaromatics and impurities. Those problems are the main challenges of processing coal tar into fuel. Therefore, an upgrading process is required This paper discussed upgrading coal tar into fuel by hydrocracking in an autoclave reactor using catalyst of nickel-molybdenum with alumina-silica support. Effect of reactor pressure was observed Hydrocracking product at 450°C and 120bar showed the best result where the HIC molar ratio increased 26% and the specijic gravity decreased 19%. The impurities of sulphur and nitrogen decreased 88,5% and 72% respectively. Hydrocracking productwas distilled using a simulated distillation by gas chromatography. Based on simulated distillation analysis, the product could be fractionated into 2,2%vol of light end, 65

Upload: others

Post on 15-Oct-2021

7 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: EFFECT OFREACTOR PRESSURE ON COAL TARHYDROCRACKING

JKTI, Vol. 15No.2, Desember 2013

bahan bakar minyak. Selain itu,pemanfaatan tar batubara juga dapatmenjadi solusi pengolahan limbah.

PENGARUH TEKANAN REAKTOR PADAPENGHIDRORENGKAHANTARBATUBARA

EFFECT OF REACTOR PRESSURE ON COAL TAR HYDROCRACKING

Novie Ardhyarini, Daliya Indra Setiawan dan Syntha Nardey

Pusat Pene1itian dan Pengembangan Tekno1ogi Minyak dan Gas Bumi "LEMIGAS"J1. Ci1edug Raya Kav 109, Cipu1ir, Kebayoran Lama, Jakarta Se1atan 12230, Indonesia

Emai1: [email protected]

Diterima: 19Agustus 2013, Direvisi: 8Agustus 2013,Disetujui: 13September 2013

ABSTRAK

Gasifikasi batubara menghasilkan tarbatubara sebagai produk samping. Tarbatubara adalah campuran senyawa yangsangat kompleks terdiri dari beberapasenyawa dengan gugus fungsi berbeda dandidominasi senyawa poliaromatik. Kadarsenyawa llll yang menyebabkan tarbatubara sebagai bahan berbahaya danberacun. Sifat flsik dan kimianya hampirmirip dengan minyak bumi tetapi tarbatubara memiliki kadar poliaromatik danpengotor yang cukup tinggi. Hal ini akanmenjadi masalah dalam pemanfaatannyasebagai bahan bakar minyak. Sehingga tarbatubara perlu ditingkatkan mutunya.Tulisan ini membahas peningkatkan mututar batubara dengan penghidrorengkahanmenggunakan reaktor autoclave dankatalis nikel-molibdenum berpenyanggaalumina silika. Pengaruh tekanan reaktordiamati. Produk penghidrorengkahandengan kondisi operasi 450°C dan 120 barmemberikan hasil yang terbaik dimanaterjadi penurunan SG (Specijice gravity)60/60°F 19% dan peningkatan rasio molHIC 26%. Kadar pengotor sulfur dannitrogen mengalami penurunan 88,5% dan72%. Produk penghidrorengkahandidistilasi menggunakan simulasi distilasidengan kromatografi gas.Berdasarkansimulasi disitilasi, produk dapatdifraksinasi menjadi fraksi ringan 2,2%vol,nafta 33,8% vol dan distilat tengah48%vol. Hasil ini menunjukkan bahwa tarbatubara berpotensi untuk diolah menjadi

Kata kunci : Tar batubara, limbah,penghidrorengkahan, reaktor autoclave,bahan bakar minyak

ABSTRACT

Coal gasificationproduce tar as aside-product. Coal tar is a complexmixture, and consists of various functionalgroups mainly polyaromatic compounds.Due to its chemical composition, coal taris categorized as hazardous material. Thephysical and chemical properties of coaltar is similar to crude oil, but it has higherpolyaromatics and impurities. Thoseproblems are the main challenges ofprocessing coal tar into fuel. Therefore, anupgrading process is required This paperdiscussed upgrading coal tar into fuel byhydrocracking in an autoclave reactorusing catalyst of nickel-molybdenum withalumina-silica support. Effect of reactorpressure was observed Hydrocrackingproduct at 450°C and 120bar showed thebest result where the HIC molar ratioincreased 26% and the specijic gravitydecreased 19%. The impurities of sulphurand nitrogen decreased 88,5% and 72%respectively. Hydrocracking productwasdistilled using a simulated distillation bygas chromatography. Based on simulateddistillation analysis, the product could befractionated into 2,2%vol of light end,

65

Page 2: EFFECT OFREACTOR PRESSURE ON COAL TARHYDROCRACKING

33.8%vol of naphtha, and 48%vol ofmiddle distillate. These results showed thatcoal tar is potential to be processed intofuel. Furthermore, the utilization of coaltar can be a solution of waste treatment aswell.

Keywords :Coal tar, waste, hydro cracking,autoclave reactor, fuel

PENDAHULUANPasokan gas yang semakin sulit

membuat kalangan industri mencarialtematif lain untuk memenuhi kebutuhangasnya, salah satu cara yang digunakanadalah dengan mengolah batu bara melaluigasifikasi. Gasifikasi batubaramengkonversi batubara menjadi gassintetik (CO + H2)(l) sebagai produk utamadan menghasilkan poduk samping yaitu tarbatubara dari kondensasi volatile matterbatubara. Kandungan volatile matter initergantung dari kualitas batubara yangdigunakan, semakin tinggi kadar volatilematter batubara semakin banyaktarbatubarayang dihasilkan sebagai produksamping. Kualitas batubara Indonesia padaumurnnya didominasi oleh batubaraperingkat rendah yaitu sekitar 70% daritotal sumber daya(2). Batubara jenis inimemiliki kadar air tinggi, nilai kalorirendah dan kadar volatile matteryangtinggi, sehingga kemungkinan tar batubarayang dapat dihasilkan adalah sekitar 2,5-4,0% berat dari umpan batubara yangdigunakan (3).

Tar batubara adalah campuransenyawa yang sangat kompleks terdiri darisenyawa alifatik, aromatik, alisiklik danheterosiklik(4). Senyawa aromatikdidominasi satu sampai delapan cincin(poliaromatikj". Kadar dari senyawatersebut yang menyebabkan tar batubaratermasuk bahan berbahaya dan beracun(B3) yang tidak dapat dimusnahkan tanpaperlakuaan awal (pre-treatment) danmembutuhkan teknologi yang mahal untukprosesnya, sehingga tar batubara lebihbanyak ditimbun dan tidak digunakan.

66

JKTI, Vol. 15No.2, Desember 2013

Pemanfaatan tar batubara adalah sebuahkesempatan untuk memecahkan masalahlimbah di industri.

Sifat fisika dan kimiatar batubara yanghampir mmp dengan minyak bumimembuat tar batubara memiliki potensiuntuk dimanfaatkan sebagai bahan bakarminyak. Kadar poliaromatik dan pengotoryang cukup tinggi dalam tar batubara akanmenimbulkan masalah dalampemanfaatannya sebagai bahan bakarminyak, karena itutar batubara perluditingkatkan mutunya denganpenghidromumian. Penghidromumianadalah proses peningkatan mutu fraksiminyak danlatau kestabilan bahan bakudengan memakai hidrogen dankatalis(6).

Gambar 1. Timbunan Tar Batubara diIndustri

Penghidromumian tar batubaradilakukan sepertipenghidromumian padaminyak berat umurnnya, dimana padakonversi minyak berat umurnnyamelibatkan dua metode yakni";(i) Pemisahan karbon (carbon rejection)

dengan mekanisme termal dimanaterbentuk formasi coke tinggisehingga didapat senyawa denganrasio mol HIC rendah.

(ii) Penambahan hidrogen denganmekanisme penghidrorengkahandimana hasil coke berkurang untukmemperbanyak produk cair.

Page 3: EFFECT OFREACTOR PRESSURE ON COAL TARHYDROCRACKING

HHH HHHHHeat I I j I I I I~=~.-~ll-C-C-C-H .j. C=C-C-C-H

CraCkmg I I ~ I I lHUH 11 HH

H H H H1 I 1 I

H-C-C-C-C-H .•HeatI I j IH H H 11.

JKTI, Vol. 15 No.2, Desember 2013

E II H H H H al I I I I I I

H-C-C~C-C-C-C-C-~I I I I I [ IH H n H. H H fI

H H H HI I 1 IC=C-C-C-HI I IH H H

Hydrogenation

Gambar 2. Mekanisme Penghidrorengkahan'f

distilat tengah dengan variasi temperaturdan tekanan reaktor. Basil penelitianmenunjukkan pengaruh variasi tekananpada reaktor menghasilkan penurunan SG601600p dan kadar pengotor yang lebihsignifikan dibandingkan vanasitemperatur, sehingga pada penelitian iniditujukanhanya untukmengamati pengaruhtekanan reaktor pada produkpenghidrorengkahan tar batubara.

BAHAN DAN METODA

BahanTar batubara diperoleh dari

gasifikasibatubara milik perusahaan swastadi areal kawasan industri Sumatera Utara.Uji karakterisasi sifat fisika dan kimia tarbatubara menggunakan metode yang sarnadengan yang dipergunakan untukmengkarakterisasi minyak burni sehinggahasilnya dapat dibandingkan.

Katalis yang digunakan dalampenelitian rm menggunakan kataliskomersil penghidrorengkahan yaitu nikelmolibdenum dengan penyangga aluminasilika. Kadar logam-logam yangterkandung dalam katalis di analisamenggunakan AAS (Atomic AbsorptionSpectroscopy). Pengukuran luaspermukaan, volume pori dan diameter poridianalisa menggunakan metode BETtBrunauer-Emmett- Teller method) denganperalatan adsorpsi (Quantachrome Nova1200e) menggunakan gas N2. Basilkarakterisasi sifat fisika dan kimia katalisdiperlihatkan pada Tabell dan Gambar 3.

67

Penelitian ini menggunakan metodekedua yakni penghidrorengkahan sebagaiupaya peningkatakan mutu tar batubara.Penghidrorengkahan dipergunakan dalampeningkatan mutu tar batubara karenastruktur kimia dari tar batubara yangdidominasi poliaromatik membutuhkanproses yang lebih keras untukmemecahnya sehingga didapatkan produkcair yang lebih besar dan pengurangankadar pengotor.

Mekanisme penghidrorengkahanadalah proses katalitik perengkahandengan hidrogenasi seperti terlihat padaGambar 2. Katalitik perengkahanakanmemecah ikatan tunggal karbon-karbon(C-C) dan hidrogenasi adalah penambahanhidrogen pada ikatan ganda karbon-karbon(c=ci8). Hidrogenasi juga dapatmengurangi pengotor yang berada diumpan seperti sulfur, nitrogen, oksigen dll.

Penelitian mi bertujuan untukmeningkatkan mutu tar batubara denganpenghidrorengkahan menggunakan reaktorautoclave. Keberhasilanpenghidrorengkahan ditandai denganberapa banyak terjadi konversi dari umpantar batubara menjadi produk yang lebihringan. Beberapa parameter operasi yangmenjadi penentu keberhasilan proses iniyaitu temperatur dan tekanan reaktor,space velocity, konsumsi hidrogen, kadarnitrogen umpan dan kadar hidrogensulfidadari gas(8). Penggunaan reaktorautoclave hanya dapat mengamatiperubahan temperatur dan tekanan reaktor.Pada penelitian sebelumnya telahdilakukan penghidrorengkahan pada fraksi

Page 4: EFFECT OFREACTOR PRESSURE ON COAL TARHYDROCRACKING

Tabell. Karakterisasi KatalisParameter Satuan Hasil

Konsentrasi : - Ni %-berat 2,87- Mo %-berat 6,99

Luas Permukaan 2 233,62m /gVohme Pori ml/g 0,49Diameter Pori A 84,18

Gambar 3. Katalis Penghidrorengkahan

PeralatanPenghidrorengkahan tar batubara

menggunakan reaktor autoclaveberkapasitas 500 mL yang dilengkapisebuah pengaduk dengan sistem horizontalyang kecepatannya dapat diatur dan sistempemanas reaktor yang dipasang dalamjaket pemanas. Secara keseluruhan reaktorautoclave, pemanasan dan pengadukterhubung ke panel kontrol digital, dimanakondisi operasi dapat diatur, dikontrol dandicatat. Gambar reaktor autoclave dapatdilihat pada Gambar 4.

Gambar 4. Reaktor Autoclave

68

JKTI, Vol. 15No.2, Desember 2013

MetodaAlur percobaan penghidrorengkahan

tar batubara diperlihatkan Gambar 5.Percobaan di mulai dengan melakukansampling tar batubara di industri yangmenghasilkan tar batubara dari gasifikasibatubara.Karakterisasi sifat fisika dankimia tar batubara dengan metode berikut :analisaelemen (karbon, hidrogen,nitrogen), ASTM D5291; analisa SG60160DF ,ASTM D1298; kadar air, ASTMD4006; total sulfur, ASTM D4294;polisiklikaromatik, IP 346.

Penghidrorengkahan tar batubaradilakukan dengan reaktor autoclavedengan katalis nike1 molibdenumberpenyangga silika alumina. Katalis inidiaktivasi terlebih dahulu menggunakanproses presulfiding sebelum digunakandalam penghidrorengkahan. Presulfidingkatalis bertujuan untuk meningkatkanaktivitas katalis dengan mengubah sisiaktif dari logam oksida menjadilogamsulfida. Metode untuk presulfiding ada duamacam yakni metode kering dan metodebasah. Metode kering, dilakukan denganmenginjeksikan hidrogen sulfida (HzS)menggunakan aliran hidrogen untuk meng-sulfida katalis, sedangkan metode basahdilakukan dengan mencampur katalis dangas oil yang telah ditambahkan sedikitkarbon disulfida (CSz) atau dimetildisulfida (DMDS) dan dialirkan gashidrogen",

Penelitian mi menggunakanpresulfiding metode basah. Presulfidingdilakukan di dalam reaktor autoclave,dimana katalis (40 gr) disulfidasi denganDMDS (18,5 mL) dalam solar (200 mL).Tahapan selanjutnya adalah melakukan ujikebocoran terhadap reaktor tersebutmenggunakan gas nitrogen, bila sudahdapat diyakinkan tidak terdapat kebocoranpada reaktor maka presulfiding dapatdilakukan. Aliran gas nitrogen digantikandengan gas hidrogen dan kondisi operasidisetpadatekanan 30 bar dan temperatur300 DCselama 200 menit.

Penghidrorengkahan dilakukan dengansistem batch yaitu umpan tar batubara (50mL) dan katalis (5 gr) dimasukkan ke

Page 5: EFFECT OFREACTOR PRESSURE ON COAL TARHYDROCRACKING

/, Vol. 15No.2, Desember 2013

UjiKarakterisasi :

Percobaan Proses Penghidrorengkahan :

- Temperatur 450 "C- Variasi Tekanan (80,100,120 bar)

"""'--.L -Uji Karakterisasi Sifat Fisika &Kimia- Simulasi Distilasi

Gambar 5. Alur Percobaan Penghidrorengkahan Tar Batubara

dalam reaktor autoclave. Alirkan gashidrogen ke dalam reaktor kemudianpemanas reaktor dihidupkan. Penelitian inidilakukan pada kondisi operasi temperaturtetap 450°C dan variasi tekanan (80, 100dan 120 bar). Waktu yang dibutuhkanuntuk menaikkan temperatur daritemperatur ruang ke temperatur reaksiadalah 30 menit danpenghidrorengkahannya dilakukan selama1 jam.Uji karakterisasi sifat fisika dankimia produk penghidrorengkahanmenggunakan metode berikut analisaelemen (karbon, hidrogen, nitrogen),ASTM D5291; analisa SG 601600p ,ASTM D 1298; total sulfur, ASTM D4294dan simulasi distilasi, ASTM D2887.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil uji karakterisasi sifat fisika dankimia tar batubara dapat dilihat pada Tabel2. Tabel tersebut membandingkan hasil ujikarakterisasi tar batubara terhadapkarakterisasi minyak bumi konvensional.

Berdasarkan Tabel terse but terlihatbahwa tar batubara memiliki sifat fisikadan kimia yang hampir mirip denganminyak bumi, namun tar batubaramemiliki kadar specific gravity 601600p1,1081 dan nilai ini lebih tinggi dari kadarspecific gravity 601600P minyak bumikonvensional. Kadar pengotor (impurity)seperti nitrogen dan oksigen yang lebihtinggi jika dibandingkan dengan minyak

bumi konvensional. Kadar nitrogen tarbatubara 1,74% berat dan nilai ini lebihtinggi dibandingkan dengan kadar nitrogendalam minyak bumi konvensional yakni0,2% berat. Kadar oksigen tar batubarajuga lebih tinggi yaitu 10,87% beratdibanding kadar oksigen di minyak bumikonvensional yaitu < 0,5%. Kadar sulfurtar batubara 0,38% berat masih masuk kedalam kisaran kadar sulfur minyak bumikonvensional yaitu < 2% berat.

Rasio mol H/C dari tar batubara lebihkecil dibandingkan dengan minyakbumi.Rasiomol H/C ini biasa digunakan untukmemperkirakan kadar aromatik padaumpan. Hasil karakterisasi tar batubaramemiliki kadar aromatik yang tinggiterutama kadar poliaromatik sebesar 63,6%berat. Nitrogen, sulfur dan oksigenterikat di dalam struktur heterosiklikaromatik tar batubara. Sehinggadibutuhkan proses perengkahan strukturaromatik terlebih dahulu untuk dapatmengurangi kadar tersebut.

Kadar pengotor yang tinggiakanmenjadi masalah dalam pemanfaatan tarbatubarasebagai bahan bakar minyak,sehingga perlu dilakukan peningkatanmutu tar batubara denganpenghidromumian yaitupenghidrorengkahan. Proses ini digunakankarena penghidrorengkahan memilikikeuntungan dapat memecah strukturpoliaromatik, menghidrogenasi pengotoryang terkandung pada tar batubara dan

69

- Sifat Fisika & Kimia Tar Batubara- Katalis

Page 6: EFFECT OFREACTOR PRESSURE ON COAL TARHYDROCRACKING

JKTI, Vol. 15 No.2, Desember 2013

Tabel 2. Hasil KarakterisasiSifat Fisik dan Kimia Tar Batubara dan Minyak Bumi

Parameter Satuan Tar BatubaraMinyakBumiK . 110onvensiona

Specific Gravity 60/60 of - 1,1081 0,85 - 0,90Analisis ElemenKarbon %-berat 79,05 86,00Hidrogen %-berat 7,96 13,5Nitrogen %-berat 1,74 0,20Sulfur %-berat 0,38 <2,0oksigen perhitungan %-berat 10,87 <0,5Rasio molHiC - 1,21 1,88Kadar PolisiklikAromatik %-berat 63,6Kadar Air %-berat 3

dihasilkan produk cair yang lebih besar.Salah satu parameter operasi yang pentingpada penghidrorengkahan adalah tekananreaktor. Parameter ini dapat meningkatkanproses pemecahan struktur kimia danpengurangan kadar pengotor.

Penelitian ini menggunakan tekananhidrogen awal 80 bar (HC1), 100 bar(HC2) dan 120 bar (HC3) pada temperaturtetap 450°C. Gambar 6 memperlihatkanbentuk fisik umpan tar batubara danproduk penghidrorengkahannya.Visualisasi produk penghidrorengkahanmemiliki wama coklat dan jenis cairanyang lebih encer dibandingkan umpan tarbatubara. Hal mi memperlihatkanparameter tekanan memiliki pengaruhpositif terhadap produkpenghidrorengkahan.

70

PrOOuk 1-lGZ.:&HO'~ ~.,' , ~i'

Gambar 6. Umpan Tar Batubara danProduk Penghidrorengkahan

Gambar 7 memperlihatkan pengaruhtekanan reaktor terhadap SG 60160°Fproduk penghidrorengkahan. Tekananreaktor memberikan pengaruh positifterhadap parameter tersebut. Kenaikantekanan reaktor akan meningkatkan prosespemecahan struktur kimia umpan danmeningkatkan konversi umpan sehinggamenghasilkan produk penghidrorengkahandengan struktur yang lebih ringandibandingkan umpan. Hal ini ini bisadilihat pada penurunan kadar SG 60160°Fpada produk penghidrorengkahan.Penurunan SG 60160°F terbesar didapatpada HC3 sebesar 19 % dari SG 60160°Fumpan 1,1081 menjadi 0,9010.

Page 7: EFFECT OFREACTOR PRESSURE ON COAL TARHYDROCRACKING

JKTI, Vol. 15No.2, Desember 2013

1,2 1,1081 pemakaiannya sebagai bahan bakar.Penghidrorengkahan dapat mengurangikadar pengotor terse but dengan proseshidrogenasi. Gambar 9 memperlihatkanpengaruh tekanan terhadap kadar pengotorpada produk penghidrorengkahan tarbatubara.

Parameter tekanan memberikanpengaruh positif terhadap penurunan kadarpengotor.Penurunan kadar pengotor sepertisulfur dan nitrogen dengan kenaikantekanan disebabkanmakin tingginyatekanan maka kontak antara hidrogen,hidrokarbon (umpan) dan katalis semakinbaik. (11)Proses hidrogenasi pada umpansemakin besar dan meningkatkan konversiumpan sehingga dihasilkan produkpenghidrorengkahan dengan kadarpengotor yang lebih rendah dibandingkanumpan. Penurunan kadar sulfur terbesarpada HC2 sebesar 89 % dari kadar sulfurumpan sebesar 0,383 %berat menjadi0,043 %berat. Kenaikan tekanan lebihlanjut tidak menyebabkan penurunan yangsignifikan,terlihat pada HC3 dimanapenurunan kadar sulfur hanya 88,5 %.

2,0001,74

'Z' 1,800E 1,600••..a

1,400~':' 1,200 0,9800 1,000

~ 0,800 0,63 • Sulfur••CI. 0,600~ • Nitrogen'""t1 0,400'"~ 0,200

0,000

Umpan 80 100 120

~ 0,8oID0' 0,6

'"s

Tekanan (Bar)

0,4

0,2

Umpan HCl HC2 HC3

Gambar 9. Pengaruh Tekanan TerhadapKadar Pengotor ProdukPenghidrorengkahan

Kenaikan tekanan lebih lanjut padapengurangan kadar nitrogen memberikanhasil yang lebih baik. Penurunan kadarnitrogen terbesar didapat pada HC3sebesar 72% dari kadar umpan 1,74%berat menjadi 0,48 %berat.

Produk hasil penghidrorengkahanmasih berupa campuran senyawa yang

71

Gambar 7. Pengaruh Tekanan TerhadapSG 60/60°F ProdukPenghidrorengkahan

Gambar 8 memperlihatkan pengaruhtekanan reaktor terhadap rasio mol H/Cpada produk penghidrorengkahan tarbatubara. Faktor yang berpengaruh padatekanan reaktor adalah tekanan dankemumiandari gas hidrogen yangdigunakan. Makin besar tekanan gashidrogen maka tekanan di reaktor akansemakin besar. Tekanan gas hidrogen yangbesar berasal dari penggunaan gashidrogen yang besar dan hal ini menambahjumlahgas hidrogen untuk proseshidrogenasi sehingga kadar hidrogendalam produk lebih besar dibandingkanumpan tar batubara. Hal ini terlihat daripeningkatan rasio mol H/C dari produkpenghidrorengkahan. Kenaikan terbesardidapat pada HC 3 sebesar 26 % dari rasiomol H/C umpan 1,21 menjadi 1,53.

1,8

1,6

1,4

1,53

u 1,2J:"0 1E.~ 0,8

0::: 0,6

0,4

0,2

HC1 HC2 HC3Umpan

Gambar 8.Pengaruh Tekanan TerhadapRasio Mol H/C ProdukPenghidrorengkahan

Tar batubara mengandung senyawapengotor seperti sulfur dan nitrogen yangakan berdampak negatif terhadap

Page 8: EFFECT OFREACTOR PRESSURE ON COAL TARHYDROCRACKING

JKTI, Vol. 15 No.2, Desember 2013

Tabel5. Hasil Simulasi Distilasi Produk penghidrorengkahan Tar Batubara (450°C, 120 Bar)

Hasil (% vol)Fraksi Titik Didih (oC) Umpan Produk

Fraksi Ringan < 80 0 2.2Nafta 80 - 200 3.1 33.8Distilat Tengah 200 - 350 42.3 48Distilat Vakum 350 - 520 30.3 14Residu Vakum > 520 24.2 2Total 100 100

terdiri dari titik didih dengan rentang yangbesar, sehingga perlu dilakukan prosespemisahan dengan distilasi. Distilasi yangdipergunakan dalam penelitian mi

menggunakan simulasi distilasi (simdis)dengan kromatografi gas. Denganmengintegrasikan kenaikan total luaskromatogram dan ini berkaitan dengantitik didih komponen-komponen padasetiap kenaikannya, yang dihitung dari titikdidih dari senyawa yang sudahdiketahuiyaitu n-parafin sehingga simulasidata titik didih dapat dihasilkan(l2). Hasildistilasi ini berupa fraksi-fraksi dalamrentang titih didihnya. Tabel 5memperlihatkan hasil simulasi distilasi tarbatubara dari produk penghidrorengkahanberupa neraca massa pada kondisi operasitemperatur 450°C dan tekanan 120 bar.

Simulasi distilasi pada Tabel 5memperlihatkan fraksi residu vakum dandistilat vakum pada produkpenghidrorengkahan jumlahnya berkurangsedangkan fraksi ringan, nafta dan distilattengah jumlahnya bertambah dimana fraksiring an 2,2%vol, nafta 33,8%vol, distilattengah 48%vol. Jumlah nafta yangdihasilkan dari proses ini cukup besar yangawalnya 3,1%vol menjadi 33,8%vol. Hasilini memperlihatkan penghidrorengkahantar batubara mengkonversi tar batubaramenjadi fraksi-fraksi yang lebih ringandengan jumlah yang lebih baik. Hal inimenunjukan tar batubara berpotensi untukdiolah menjadi bahan bakar minyakdengan penghidrorengkahan.

72

KESIMPULAN

Penghidrorengkahan berhasilmengkonversi umpan tar batubara menjadiproduk yang lebih ringan. Proses ini dapatmenurunkan kadar SG 60/600p danpengotor (sulfur dan nitrogen) sertameningkatkan rasio mol HIC pada produk.Proses tersebut juga menghasilkan naftadalam jumlah cukup besar yang potensialdiolah lebih lanjut menjadi bahan bakarminyak. Selain itu, pemanfaatan tarbatubara juga dapat menjadi solusipengolahan limbah.

ueAP AN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan terimakasih kepadaanggota Tim Peningkatan Mutu TarBatubara "LEMIGAS" dan semua pihakyang telah membantu serta memberikansumbangan pemikiran sehingga penelitianmi dapat berjalan. Kami jugaberterimakasih kepada Pak Huda dariPuslitbang tekMIRA KESDM untukreaktor autoclave yang dipergunakandalam penelitian ini.

DAFTAR PUS TAKA

"I. James G. Speight. Synthetic FuelsHandbook: Properties, Process andPerformance. The McGraw-HillCompanies, Inc, United State ofAmerica, 2008, pp 153-155.

2. Umar Datin Fatia dan Daulay Bukin.Peningkatan Kualitas BatubaraPeringkat Rendah dengan TeknologiUpgraded Brown Coal (UBC)". Hasil

Page 9: EFFECT OFREACTOR PRESSURE ON COAL TARHYDROCRACKING

JKTI, Vol. 15No.2, Desember 2013

Litbang Pusat Penelitian danPengembangan Teknologi Mineraldan Batubara, 2012.http://www.tekmira.esdm.go.id diakses Maret 2014.

3. Chunshan Li and Kenzi Suzuki.Resources, properties and utilizationof tar. Resources, Conservation andRecycling 54: 905-915 (2010)

4. Tao Kan, Hongyan Wang, HongxingHe, Chunshan Li, SuojiangZhang. Experimental study on two-stage catalytic hydroprocessing ofmiddle-temperature coal tar to cleanliquid fuels. Fuel 90: 3404-3409(2010)

5. Ying Liu, Werner Hodek, Karl H. vanHeek.Characterization of tar, char andgas from pyrolysis of coal asphaltenes.Fuel 77 : pp. 1099-11 05 (1998)

6. Agus Salim, Bambang WicaksonoT.M, Hari Waskito (Penyunting).Kamus Minyak Dan Gas Bumi EdisiKeenam Cetakan Kedua 2011.PPPTMGB "LEMIGAS", Jakarta,2009, hal 179

7. Mohan S. Rana, Vicente Samano,Jorge Ancheyta, J.A.I. Diaz. AReview of Recent Advances onProcess Technologies for Upgradingof Heavy Oil dan Residual. Fuel 86:1216-1231 (2007)

8. James H.Gary and Glenn E.Handwerk. Petroleum RefiningTechnologyand Economics FourthEdition. Marcel Dekker. Inc, NewYork, 2001, pp 139-148

9. Dong Li, Zhen Li, Wenhong Li,Qingchao Liu, Zili Feng, Zheng Fan.Hydrotreating of low temperature coaltar to produce clean liquid fuels.

Journal of Analytical and AppliedPyrolysis 100 : 245-252 (2013)

10. James G. Speight. The Refinery of theFuture. Elsevier Inc, UK, 2011, pp 12.

11. J. Ancheyta-Juarez, G. Betancourt-Rivera, G. Marroquin-Sanchez, A. M.Perez-Arellano, S. K. Maity, Ma. T.Cortezand R. del Rio-Soto. Anexploratory study for obtainingsynthetic crudes from heavy crude oilsvia hydrotreating. Energy Fuels 15 :120-127 (2001)

12. James G. Speight. The Chemistry andTechnology of Petroleum, FourthEdition (Chemical Industries) FourthEdition. CRC Press, 2006, pp 360-371.

73