KORELASI KARAKTER BIOMARKA BATUBARA MEDIUM RANK

KALIMANTAN TIMUR DENGAN PRODUK PENCAIRANNYA

1. Pendahuluan

Kompatibel

KurangKompatibel

SUMBER ENERGI

Minyak Bumi

Gas Alam

Batubara

1996-2010, produksi batubara Indonesiamengalami pertumbuhan rata-rata sebesar14,8 % per tahun, dengan produksi batubarasekitar 200 juta ton/tahun (KementerianKoordinator Bidang Perekonomian, 2011)

Bahan BakarCair

Latar Belakang

(Sumber: Direktorat Jenderal Sumber Daya Mineral Batubara dan Panas Bumi, Buku Batubara 2008/2009)

Batubara Medium RankKalimantan Timur

KomponenBahan Bakar Cair

Kajian Geokimia Organik

Batubara Medium RankKalimantan Timur

Karakter Biomarka (Siswoyo, 2009) :-Dominasi n-alkana panjang (C>20) - Alkana bercabang (iso-C25H52, anteiso-C26H54, iso-C16, pristan dan fitan)-Triterpen (Lupan dan olean-13(18)ena, hopan-C30, homohopan-C31, bishomohopan-C32)

-Steran (14β(H)-kolest-24-ena dan 14β(H)-sterana-C27)-(5,6,7,8-tetrahidrokadalena dan kadalena) -keton (n-etil keton jenuh C20, C26, C28, dan C38)

- Batubara kematangan termal (zaman plestosein) dan kalori rendah- Berasal dari masukkan tumbuhan tingkat tinggi daratan- Lingkungan pengendapan anoksik

INDIKATOR KELAYAKAN UNTUK DICAIRKAN

Rumusan Masalah

Tipe Batubara Yang Layak Dicairkan

KORELASI

Komponen SenyawaHidrokarbon Produk

Pencairan

Karakter GeokimiaOrganik

Jenis Batubara Berdasarkan

Kandungan Energi

Pencairan

Biomarka

KomponenBatubara

Mempelajari hubungan senyawa hidrokarbon batubara cairmedium rank Kalimantan timur dengan karakter biomarkabatubara yang menggambarkan kandungan energinya, sehinggadapat diketahui apakah batubara tipe ini dapat dipertimbangkankelayakannya untuk dikonversi sebagai bahan bakar cair

Tujuan Penelitian

- Ditambahkan Pelarut Heavy Oil- Ditambahkan Katalis Limonit SH- Ditambahkan Belerang- Ditambahkan Gas H2

- Dicairkan pada temperatur 450⁰C, tekanan 7MPa selama 60 menit

- Analisa KG-SM

-Distilasi vakum-Set Heater 60-220⁰C

-Set Heater 220-350⁰C

Set Heater 350-400⁰C

Analisa KG

Batubara Medium RankKalimantan Timur

Batch Reactor

Slurry Hasil

Fraksi light naphtha(30-180⁰C)

Fraksi H2O(100⁰C)

Fraksi Heavy naphtha (180-220⁰C)

Fraksi Campuran(>220⁰C)

Kromatogram

Fraksi Middle Oil (220-350⁰C)

Fraksinasi Lebih LanjutFraksi CLB (>538⁰C)

Fraksi Campuran(>350⁰C)

Fraksi Heavy Oil (350-538⁰C)

Gas

“Pencairan Batubara”

“Fraksinasi Middle Oil”Fraksi Middle Oil

Diekstraksi dengan n-heksana

Ditambahkan 10% H2SO4 hingga pH 2

Kromatografi kolom, silika gel

n-heksana

F. Alifatik

n-heksana : DCM(90:10 v/v)

F. Aromatik

Metanol

Dikeringkan dengan N2

Kromatogram

Ditimbang

DievaporasiDikeringkan dengan N2

Hasil

Ditimbang

Dievaporasi

Dikeringkan dengan N2

Kromatogram

Ditimbang

Desulfurisasi dengan serbuk CuDievaporasi

Diekstraksi

Fraksi Minyak Netral

Fraksi n-heksana

Fraksi Air

Asphalten

Fraksi n-heksana

Ditambahkan 10% NaOH hingga pH 12 Diekstraksi

Fraksi Air

Analisa KG-SM

Analisa KG-SM

Monitoring KLT Monitoring KLTMonitoring KLT

F. Polar

FeedJumlah(gram)

Komposisi (gram)

H2O LO MO HO CLB Abu dafc

Batubara 75,8 15,92 - - - - 4,28 55,60

Pelarut Heavy oil 110,2 1,05 0,42 43,82 59,67 5,58 - -

KatalisLimonit SH 1,23 - - - - - - -

Belerang 0,65 - - - - - - -

Gas H2 3,29 - - - - - - -

Total Feed 191,17

Produk Pencairan TotalJumlah

gram % wtProduk pencairan total terukur:SlurryGas (H2,CO,CO2,C1-C4 dan H2S)

165,9017,92

86,799,37

Sub-total 183,82 96,15Produk pencairan total tidak terukur 7,35 3,84

Total 191,17 100,00

Komposisi feed pencairan batubara medium rank Kalimantan Timur

Pencairan Batubara

Jumlah produk pencairan total batubara medium rank Kalimantan Timur pada suhu 450⁰C dan tekanan 7 Mpa selama 60 menit

Slurry terdistilasi(gram)

Produk Fraksinasi Slurry WarnaJumlah

Gram % wt

163,00

H2O Bening 20,80 12,76Light naphtha Kuning kehijauan 12,90 7,91Heavy naphtha Kuning kemerahan 6,40 3,93

Middle Oil Coklat kehitaman 45,40 27,85Heavy Oil Hitam pekat 49,10 30,12Coal Liquid Bottom Hitam pekat 28,40 17,42

Total 163,00 100,00

Produk distilasi slurry total pencairan batubara.

Fraksinasi Slurry Batubara

Produk Pencairan Batubara Jumlah

gram %wtProduk distilasi slurry batubara:H2OLight Oil (light dan heavy naphtha)Middle OilHeavy Oil Coal Liquid Bottom (CLB)

5,1420,104,444,4718,63

6,7826,525,865,9024,58

Sub-total 52,78 69,63Produk gas batubara (CO,CO2,C1-C4) 15,65 20,64Produk tidak terukur 7,37 9,72Total 75,80 100,00

Produk pencairan batubaramedium rank Kalimantan Timur

24,54 gram (32,38 %wt)

Kromatogram Total Fraksi Hidrokarbon Naphtha

Kromatogram total fraksi hidrokarbon naphtha dari produk pencairan batubaramedium rank Kalimantan Timur. Program temperatur oven 40⁰C (selama 5menit), 40-300⁰C (10⁰C/menit), isotermal 300⁰C (30 menit).

Kromatogram total fraksi hidrokarbon alifatik middle oil dari produk pencairanbatubara medium rank Kalimantan Timur. Program temperatur oven 60⁰C (selama 5 menit), 60-290⁰C (10⁰C/menit), isotermal 290⁰C (25 menit).

Kromatogram Total Fraksi Hidrokarbon Alifatik Middle Oil

Kromatogram Total Fraksi Hidrokarbon Aromatik Middle Oil

Kromatogram total fraksi hidrokarbon aromatik middle oil dari produkpencairan batubara medium rank Kalimantan Timur. Program temperatur oven60⁰C (selama 5 menit), 60-290⁰C (10⁰C/menit), isotermal 290⁰C (25 menit).

Senyawa n-alkana dan alkana bercabang

Fragmentogram m/z 57 fraksi hidrokarbon naphtha dari produk pencairan batubaramedium rank Kalimantan Timur. Program temperatur oven 40⁰C (selama 5 menit),40-300⁰C (10⁰C/menit), isotermal 300⁰C (30 menit).

Fragmentogram m/z 57 fraksi hidrokarbon alifatik middle oil dari produk pencairanbatubara medium rank Kalimantan Timur. Program temperatur oven 60⁰C (selama 5menit), 60-290⁰C (10⁰C/menit), isotermal 290⁰C (25 menit).

Spektrum massa puncak ke-15 (a) dan ke-9 (b) fraksi fragmentogram m/z 57 fraksi hidrokarbon naphtha

n-dekana 2-metil heptana

(a) (b)

Senyawa Turunan Sikloalkana

Fragmentogram m/z 83 fraksi hidrokarbonnaphtha dari produk pencairan batubaramedium rank Kalimantan Timur. Programtemperatur oven 40⁰C (selama 5 menit),40-300⁰C (10⁰C/menit), isotermal 300⁰C(30 menit).

Fragmentogram m/z 83 fraksi hidrokarbonAlifatik middle oil dari produk pencairanbatubara medium rank Kalimantan Timur.Program temperatur oven 60⁰C (selama 5menit), 40-290⁰C (10⁰C/menit), isotermal290⁰C (25 menit).

Senyawa Bisiklik Seskiterpen

Fragmentogram m/z 109 fraksi hidrokarbon Alifatik middle oil dari produk pencairan batubaramedium rank Kalimantan Timur. Program temperatur oven 60⁰C (selama 5 menit), 60-290⁰C(10⁰C/menit), isotermal 290⁰C (25 menit).

Trans-kadinan

Senyawa Turunan Alkil Benzena

(2)(1)

propil benzena1,3-dimetil- 2- propil

benzena

Fragmentogram m/z 91 (1) dan m/z 119 (2) fraksi hidrokarbon naphtha dari produk pencairan batubaramedium rank Kalimantan Timur. Program temperatur oven 40⁰C (selama 5 menit), 40-300⁰C(10⁰C/menit), isotermal 300⁰C (30 menit).

Spektrum massa puncak ke-3 fragmentogram m/z 91 (3) dan m/z 119 (4) fraksi hidrokarbon naphtha

(3) (4)

Senyawa Turunan Naftalena

Fragmentogram m/z 128 fraksi hidrokarbon alifatik (1) dan aromatik (2) middle oil dari produk pencairanbatubara medium rank Kalimantan Timur. Program temperatur oven 60⁰C (selama 5 menit), 60-290⁰C(10⁰C/menit), isotermal 290⁰C (25 menit).

(2)(1)

naftalena

Fragmentogram m/z 141 fraksi hidrokarbon alifatik (1) dan aromatik (2) middle oil dari produk pencairanbatubara medium rank Kalimantan Timur. Program temperatur oven 60⁰C (selama 5 menit), 60-290⁰C(10⁰C/menit), isotermal 290⁰C (25 menit).

Spektrum massa puncak ke-1 fragmentogram m/z 141 fraksi hidrokarbon alifatik middle oil

(2)(1)

Metil naftalena

Senyawa Turunan Bifenil

Fragmentogram m/z 182 fraksi hidrokarbon alifatik (1) dan aromatik (2) middle oil dari produk pencairanbatubara medium rank Kalimantan Timur. Program temperatur oven 60⁰C (selama 5 menit), 60-290⁰C(10⁰C/menit), isotermal 290⁰C (25 menit).

(2)(1)

Spektrum massa puncak ke-1 fragmentogram m/z 182 fraksi hidrokarbon alifatik middle oil

3,3’-dimetil bifenil

Senyawa Turunan Fenantrena

Fragmentogram m/z 178 fraksi hidrokarbon alifatik (1) dan aromatik (2) middle oil dari produk pencairanbatubara medium rank Kalimantan Timur. Program temperatur oven 60⁰C (selama 5 menit), 60-290⁰C(10⁰C/menit), isotermal 290⁰C (25 menit).

(2)(1)

fenantrena

Fragmentogram m/z 192 fraksi hidrokarbon alifatik (1) dan aromatik (2) middle oil dari produk pencairanbatubara medium rank Kalimantan Timur. Program temperatur oven 60⁰C (selama 5 menit), 60-290⁰C(10⁰C/menit), isotermal 290⁰C (25 menit).

Spektrum massa puncak ke-1 fragmentogram m/z 192 fraksi hidrokarbon alifatik middle oil

(2)(1)

Metil fenantrena

Senyawa Kadalena

Fragmentogram m/z 183 fraksi hidrokarbon aromatikmiddle oil dari produk pencairan batubara mediumrank Kalimantan Timur. Program temperatur oven 60⁰C (selama 5 menit), 60-290⁰C (10⁰C/menit),isotermal 290⁰C (25 menit).

kadalena

Senyawa Turunan Fluorena

Fragmentogram m/z 166 fraksi hidrokarbon aromatikmiddle oil dari produk pencairan batubara mediumrank Kalimantan Timur. Program temperatur oven 60⁰C (selama 5 menit), 60-290⁰C (10⁰C/menit),isotermal 290⁰C (25 menit).

Spektrum massa puncak ke-1 fragmentogram m/z 166 fraksi hidrokarbon alifatik middle oil

Fluorena

Kesimpulan:1. Pencairan 75,8 g batubara medium rank Kalimantan Timur menghasilkan

40,19 g (53,02 %wt) fraksi-fraksi yang berpotensial sebagai bahan bakar,terdiri dari gas, fraksi light oil dan fraksi middle oil. Sedangkan fraksi lainnya,terdiri dari 4,47 g (5,90 %wt) fraksi heavy oil dan 18,63 g (24,58 %wt) CLB.

2. Batubara medium rank yang berasal-usul dari bahan organik tumbuhantinggi daratan yang terpendam pada lingkungan anoksik, apabila dicairkanakan menghasilkan dominasi kelompok senyawa fraksi naphtha yang sesuaidiformulasikan untuk bahan bakar bensin (C4-C11) dan jet (C9-C14).Sedangkan rentang C12-C24 dari fraksi middle oil sesuai digunakan untukformulasi solar (C13-C20) dan bahan bakar minyak (>C20).

Kesimpulan