penerapan fischer-tropsch sintesis biomassa untuk konversi ke liquid

8/18/2019 Penerapan Fischer-Tropsch Sintesis Biomassa Untuk Konversi Ke Liquid

1/49

PENERAPAN FISCHER

TROPSCH SINTESISBIOMASSA UNTUKKONVERSI KE LIQUID


2/49


3/49

Saat ini, sebagian besa !eb"t"#an enegi $"nia

$i%en"#i &'e# ba#an ba!a (&si' ta$isi&na', se%eti)in*a! b")i $an gas a'a)+ Di%e!ia!an ba#a%e)intaan enegi g'&ba' a!an te"s nai! !aena)ening!atn*a %&%"'asi $"nia+

Na)"n, !aena a$angan *ang tebatas, %as&!anba#an ba!a (&si' ta$isi&na' a!an #abis $a'a)

a!t" $e!at, se%eti *ang $it"n."!!an %a$a /a)ba0, *ang )e)b"at )enai s")be enegi a'tenati(*ang $i%e'"!an $an %enting 123+


4/49


5/49

Dalam rangka untuk memenuhi peningkatan kebutuhan energiglobal, menjamin keamanan energi dan membantu denganperlindungan lingkungan, berbagai upaya telah dilakukan untukmengembangkan biofuel terbarukan


6/49

Di Amerika Serikat, Kemerdekaan dan Security Act Energi (EISA)tahun 2! telah meningkatkan "olume bahan bakar terbarukanyang dibutuhkan untuk dicampur menjadi bahan bakartran#porta#i dari $ miliar galon pada tahun 2% menjadi &'milyar galon pada tahun 222


7/49

roduk#i bahan bakar terbarukan, #eperti ben#in, die#el danbahan bakar jet, menggunakan ioma##a untuk *i+uid melaluii#cher-.rop#ch Sinte#i# (.*-.) pro#e# telah mendapatkanperhatian meningkat #elama beberapa tahun terakhir/


8/49

Dalam pro#e# .*-., bioma##a, #eperti 0oodchip#, pertama-tama ga#i1ka#i dengan udara, ok#igen, dan atau uap untukmengha#ilkan baku bio-#ynga#/ Kemudian, pro#e# pember#ihanditerapkan pada baku bio-#ynga# untuk menghilangkankontaminan #eperti partikel kecil arang, abu, dan tar/ diber#ihkanbio-#ynga# yang dilakukan ke dalam reaktor katalitik untukmelakukan #inte#i# . untuk mengha#ilkan bahan bakar cair

terbarukan 3%,$4/


9/49

io-#ynga# yang diha#ilkan dari ga#i1ka#i bioma##a mengandun56, 72, 562, 578, dan 92 di berbagai propor#i 3:,::4/ ;ata-ratbio-#ynga# dari ga#i1er do0ndraft dengan udara #ebagai ok#idamengandung 22,:'< 56, :!,==< 72, ::,%$< 562, &/!< 578,dengan 92 dan ga# lainnya #ebagai ke#eimbangan 3:24/


10/49

#inte#i# i#cher-.rop#ch (.S) adalah pro#e# produk#i hidrokarbocair dari ga# #inte#i# (56 dan 72)/ bahan baku yang bi#abatubara, ga# alam, bioma##a atau #umber karbon padat lainnykatali# .S tradi#ional, #eperti fe-, 5o-, dan katali# berba#i# 9i,telah dipelajari #ecara ek#ten#if dalam literatur


11/49

2 por#e#


12/49

tiga langkah utama dari pro#e# .*-. dan mendi#ku#ikan i#u-i#terkait untuk ga#i1ka#i bioma##a, metode pember#ihan bio-#ynga# dan kon"er#i bio-#ynga# menjadi hidrokarbon cair melalu#inte#i# i#cher-.rop#ch/


13/49

Secara umum, ada tiga langkah utama dalam ioma##a untuk*i+uid melalui i#cher-.rop#ch (.*-6;.) #inte#i# 3%,$,2:4/ioma##a pertama diubah menjadi #ynga# yang diturunkan daribioma##a (bio-#ynga#) oleh ga#i1ka#i/ ada tahap kedua, pro#e#pember#ihan diterapkan pada bio-#ynga# untuk menghilangkankotoran, #ehingga ber#ih bio-#ynga# yang memenuhi per#yarata#inte#i# i#cher-.rop#ch/ Akhirnya, diber#ihkan bio-#ynga# ini

kemudian dilakukan ke i#cher-.rop#ch reaktor katalitik untukmengha#ilkan ben#in hijau, die#el dan biofuel ber#ih lainnya/*embar aliran dari pro#e# .*-. digambarkan pada >ambar 2/


14/49


15/49

2/: >a#i1ka#i bioma##a


16/49

>a#i1ka#i adalah pro#e# yang dapat digunakan untuk mengkon"er#ibahan baku karbon ke campuran ga# yang #ebagian be#ar mengandungkarbon monok#ida, hidrogen, karbon diok#ida, nitrogen, dan metana/erbagai bahan baku bioma##a dapat dimanfaatkan untuk mengha#ilkanbio-#ynga#, #eperti kayu dan limbah pertanian/ Setiap jeni# bioma##a

memiliki #ifat tertentu/ Sebuah pemahaman da#ar tentang jeni# dan#umber bioma##a yang tepat dan #ifat da#ar mereka akan menjadi da#aruntuk pemanfaatan bioma##a dalam teknologi ga#i1ka#i/ ;a"eendran etal/ 3224 telah melaporkan kompo#i#i dan #ifat-#ifat lain dari berbagai jeni#bioma#a, dan Kirubakaran et al/ 32&4 direproduk#i dalam anali#i# akhir dabioma##a (rumu# kimia 5?7y6@) #eperti yang ditunjukkan pada .abel :/

.elah diamati bah0a kayu yang ber#ih dapat mengha#ilkan #ynga# relatifber#ih yang memiliki tingkat rendah dari kontaminan, dan kayu yang

diha#ilkan dari perkebunan khu#u# dapat menjadi #umber utama untukproduk#i bahan bakar terbarukan dari bioma##a 3284/


17/49


18/49

re-treatment #ebelum ga#i1ka#i diperlukan dan umumnya terma##krining, pengurangan ukuran, dan pengeringan 32=4/ *ebih kecil

bioma##a ukuran partikel akan memberikan permukaan yang lebihlua# dan #truktur berpori per unit bioma##a, yang akan memfa#ilitaperpindahan pana# dan kon"er#i bioma##a #elama pro#e# ga#i1ka#9amun, di #ebagian ga#i1er#, umpan bioma##a telah menahan alirga#ifying agent dengan ukuran yang #e#uai dan berat ukuranpartikel pakan yang paling #ering di ki#aran 2 hingga % mm 32'4engeringan adalah pro#e# yang paling penting dalam pra-pera0atan/ bioma##a kering dapat meningkatkan e1#ien#i ga#i1ka#

tetapi juga mengurangi kandungan hidrogen dalam produk ga#, yatidak menguntungkan dalam mengikuti #inte#i# i#cher-.rop#ch/engeringan dapat mengurangi kadar air dari bahan baku bioma##untuk :< -:=< 32!4/


19/49

eberapa teknologi pretreatment lainnya, #eperti torrefaction,piroli#i#, dan pelleti@ation, juga perlu di#ebutkan/


20/49

eberapa jeni# ga#i1er# dirancang dengan hidrodinamika yangberbeda, menggunakan agen yang berbeda ga#i1ka#i (udara,ok#igen, udara yang kaya ok#igen dan atau aliran) dan kondi#iopera#i/ jeni# yang paling banyak digunakan adalah updraftga#i1er 1?ed bed, do0ndraft tetap ga#i1ka#i tidur, ga#i1ka#iBuidi@ed-bed, dan ga#i1ka#i aliran yang tertahan 3&&4/


21/49

#eperti yang ditunjukkan pada >ambar &, umpanbioma##a dima#ukkan ke bagian ata# #ering ia

ga#i1er dan jatuh ke ba0ah ketika agen ga#i1ka#i

datang ke bagian ba0ah perapian dan kemudian

pergi ke ata#/ pembakaran terjadi di ba0ah tempat

tidur, dan produk ga# dilepa#kan dari ga#i1er di

#ekitar #uhu = C 5/ Dalam do0ndraft tetap tidur

ga#i1er, #eperti yang ditunjukkan pada >ambar 8,baik pakan bioma##a dan ga#ifying agent bergerak

ke ba0ah, dan keluar ga# pada #uhu yang lebih

tinggi dari % C 5 3&84/


22/49


23/49

Dalam Buidi@ed bed ga#i1er, umpan bioma##a dima#ukkan ke bagian

ba0ah ga#i1er dan kemudian Buidi@ed menggunakan udara, ok#igenatau agen ga#i1ka#i lain/ jeni# #eperti ga#i1er# dapat meningkatkankecepatan reak#i dan e1#ien#i kon"er#i dengan meningkatkan

perpindahan pana# #elama ga#i1ka#i ter#ebut/ .empat tidur Buidi@eddapat dibagi lagi menjadi menggelegak tidur Buidi@ed dan beredartidur Buidi@ed 3&84/

Dalam ga#i1er aliran yang tertahan, #eperti yang ditunjukkan pada

>ambar =, pakan dan udara dima#ukkan ke dalam reaktor co-#aat danreak#i terjadi pada tekanan tinggi (antara :$,! dan '$,: atm) dan #uhu

tinggi (lebih dari : C 5) 3&= , &'4/ ga#i1er aliran yang tertahan telahdikembangkan untuk ga#i1ka#i batubara, tetapi membutuhkan pakanyang baik (,:-,8 mm) yang membutuhkan pro#e# pretreatment

ketat untuk bahan bioma##a ber#erat, #eperti kayu 32'4/


24/49


25/49

Keuntungan dan kerugian dari berbagai ga#i1er# telah diringka#dan dibandingkan dengan ;ampling 3&!4 dan ditunjukkan pada

.abel 2/


26/49


27/49

;eak#i di ga#i1ka#i bioma##a umumnya #eperti ini 3&%4


28/49

ada langkah pertama dari pro#e# ga#i1ka#i, #elulo#a,hemi#elulo#a dan lignin #enya0a dalam bioma##a adalah thermkimia membu#uk/ Kemudian ga#i1ka#i char yang diha#ilkan darlangkah pertama dan beberapa reak#i ke#etimbangan lainnyaterjadi/ Sebuah penjela#an rinci tentang reak#i yang terjadi dalapro#e# ga#i1ka#i dapat menjadi berikut 3&$,84


29/49

Kompo#i#i ga# produk dari ga#i1er akan dipengaruhi oleh beberapparameter 38:,824, #eperti kompo#i#i bahan baku, kadar air dari

bahan baku, agen ga#ifying, tekanan opera#i, temperatur opera#i,dll Sulit untuk mempredik#i kompo#i#i dari produk ga# dari ga#i1erkarena reak#i komplek# terjadi #elama ga#i1ka#i ter#ebut/ .abel &menunjukkan kompo#i#i kha# ga# yang diha#ilkan dari ga#i1ka#i

kayu dan arang dengan rendah untuk kadar air media denganudara ambien #ebagai agen ga#i1ka#i dalam ga#i1er do0ndraft 38dan kompo#i#i bio-#ynga# dari ga#i1ka#i bioma##a 388-8'4/


30/49

Bebea%a is" %enting 'ainn*a $i gasi4!asi bi&)assa, se%e(e! $ai te)%eat" gasi4!asi, 'a." a'ian bi&)assa, .en$an si(at $an gasi(*ing .enis agen %a$a si(at %&$"!, $a%$ite)"!an $a'a) %e!e.aan %ene'itian sebe'")n*a 156-7


31/49

2/2/ io-Synga# 5leaning


32/49

ioma##a bahan baku diolah #ebelumnya dan teknologi ga#i1kayang dioptimalkan untuk e1#ien memproduk#i bio-#ynga# denga

konten yang diinginkan dari karbon monok#ida dan hidrogen/

9amun, beberapa jumlah kotoran akan ditampilkan di baku bio-#ynga#/ Fereka kotoran dapat menurunkan akti"ita# . di bio-

#ynga# kon"er#i katalitik, #ehingga perlu untuk menghapu#mereka untuk memenuhi i#cher-.rop#ch #inte#i# #pe#i1ka#i 3=24

yang ditunjukkan pada .abel 8/

Gmumnya, kotoran dalam bio-#ynga# yang diha#ilkan dariga#i1er dapat dikelompokkan menjadi tiga jeni# (:) kotoran

organik, #eperti ter, en@ene, .oluene, dan Hylene# (.H) (2)

kotoran anorganik, #eperti 62, 97&, 759, 72S, 56S, dan 75l (&kotoran lainnya, #eperti debu dan jelaga/


33/49

2/2/:/ 6rganik Kotoran ;emo"al

.ar# adalah campuran terkonden#a#i yang terma#uk #atu cincin untu#enya0a aromatik =-ring, ok#igen yang mengandung hidrokarbonlainnya dan hidrokarbon poli#iklik aromatik (A7) 3=&4/ Fereka akanbu#uk peralatan di langkah-langkah berikut atau bahkan menutupipermukaan katali# untuk memperlambat atau menghentikan reak#ikon"er#i ., #ehingga kon#entra#i ter haru# dikurangi hingga di ba0atitik embun #elama kon"er#i ./ 9amun, ter dapat retak menjadi 56dan 72 untuk meningkatkan i#inya dalam bio-#ynga#, dan akhirnya

untuk meningkatkan e1#ien#i pemanfaatan karbon ke#eluruhan bahabaku/ Ada dua jeni# metode tar retak termal retak (metode utama)dan retak (metode #ekunder) katalitik 3=84/ catalytic cracking telahterbukti efektif/ .ingkat kon"er#i tar lebih dari $$< telah dicapaidengan menggunakan dolomit dan katali# berba#i# 9i 3==4/ .ar# jugadapat dihapu# dengan menggunakan #crubbing berba#i# minyak 3='


34/49

2/2/2/ Anorganik dan lain Kotoran;emo"al

aku bio-#ynga# mengandung ,=-: "ol< ok#igen, yang dapatmenyebabkan ledakan parah #elama kompre#i hidrogen #ebelumreak#i ., ok#ida#i katali# dan menurunkan akti"ita# #inte#i# .perlu untuk mengurangi kadar 62 ke ba0ah ,=< "ol/ Gntuk 5u n Al 7SF-= katali#, konten 62 haru# dikurangi menjadikurang dari ,:< "ol 3=!4/ *i et al/ dirancang dua deo?idi@er#dikema# dengan berba#i# Al26& d de-ok#idan #ebelum

kompre#or dan reaktor 1?ed-bed untuk mengurangi kandungan62 ke nilai yang diinginkan 3=!4/ Dalam penelitian lain, membran@irconia-yttria tubular telah dikembangkan untuk menghilangkanok#igen dari ok#igen rendah yang mengandung ga# untukmengha#ilkan ok#igen beba# aliran ga# 3=%4/

Dalam pro#e# ga#i1ka#i, nitrogen


35/49

p g , gdalam bioma##a akan membentuk97&, 759, dan 96?/ 9itrogen#pe#ie# yang mengandung yang

tidak menguntungkan dalam bio-#ynga#, mereka akan meracunikatali# atau bertindak #ebagaiprekur#or 96?/ Amonia dapatdihilangkan dengan #crubber air,

atau bi#a diurai dan #elektifterok#ida#i 3=$4


36/49

Kedua metode yang diinginkan karena mereka tidak akanmemperkenalkan kontaminan ke langkah-langkah berikut/ 96?adalah #alah #atu polutan yang #igni1kan di atmo#fer dapatdihapu# #elama platinum dan logam (5u, 5r dan e) berda#arkan@eolit (7-SF-=) katali# 3'4/ Debu, jelaga dan kotoran lainnyadapat dihilangkan dengan menggunakan #iklon, 1lter logam,tempat tidur bergerak, 1lter lilin, 1lter bag, dan jelaga #crubber

khu#u# 32=4/


37/49

Sulfur kontaminan dari ga#i1ka#i bioma##a dapat mengambil#itu# aktif katali# dan mengurangi akti"ita# katalitik #elamareak#i/ endekatan #aat ini di indu#tri batubara adalahpenggunaan #orben #ulfur, #eperti n6, untuk menyerap 72Sdan membentuk nS untuk melindungi katali# dari keracunanbelerang 3':4/


38/49

2/&/ Sinte#i# i#cher-.rop#ch


39/49

ro#e# i#cher-.rop#ch atau #inte#i# i#cher-.rop#ch adalah#erangkaian pro#e# katalitik untuk mengubah ga# #inte#i#(#ynga#, karbon monok#ida hidrogen dan atau campuran ga#lainnya) menjadi hidrokarbon cair/ Ini pertama kali diperkenalkanoleh 7an i#cher dan ran@ .rop#ch pada tahun :$2& 3'24/ ro#ei#cher-.rop#ch kini telah menjadi komponen kunci dalam >a# ke5air teknologi (>.*)/


40/49

;eak#i dalam pro#e# i#cher-.rop#ch umumnya digambarkan#ebagai berikut


41/49

Kecuali alkana (er#amaan :8) dan alkena (er#amaan :=),beberapa o?ygenate# (er#amaan :') dapat juga terbentuk#elama pro#e# i#cher-.rop#ch/ erge#eran ga# air (>S) reak#i(er#amaan :!) yang terjadi #elama pro#e# dapat digunakanuntuk mengatur ra#io karbon monok#ida dan hidrogen/


42/49

P&$"! $ai %&ses Fis#e-T&%s# ")")n*a )engi!"ti #i$&!a$istib"si-An$es&n-S#"'8-F'&* 9ASF: $istib"si statisti! 1;


43/49

Ladi di#tribu#i produk dapat ditentukan oleh pertumbuhan rantainilai probabilita# M/ Di#tribu#i produk dari #inte#i# i#cher-.rop#ch#ebagai fung#i probabilita# pertumbuhan rantai di frak#i molar danfrak#i ma##a digambarkan pada >ambar ' 3'84/ 7al ini dapatdiperkirakan dari di#tribu#i AS bah0a #elekti"ita# mak#imum unturentang ben#in (5=-5::) dan berbagai die#el (5:2-52) hidrokarbo#ekitar 8=< dan &


44/49


45/49

Komer#ial reaktor . ter#edia #aat ini memiliki dua rentang #uhyang berbeda/ Suhu tinggi . (7..) reaktor berjalan dengan k

be#i di #ekitar &8 C 5, dan digunakan untuk mengha#ilkan oledan ben#in/ Suhu rendah . (*..) reaktor menggunakan be#i kobalt katali# berba#i# di #ekitar 2& C 5, dan digunakan untukmemproduk#i die#el dan lilin linear 3''4/ Gmumnya, komer#ialdidirikan reaktor . dapat dibagi menjadi tiga kategori utama bed, tempat tidur cairan dan bubur reaktor . 3'!4/ itur pentindari reaktor ., #eperti perpindahan pana# dan perpindahan m

diringka# dan dibandingkan pada .abel = 3'%4/ a#pek teoriti# daprakti# lain dari memilih dan merancang reaktor . dapatditemukan dalam karya-karya #ebelumnya 3'$-!&4


46/49


47/49

e-, 5o-, ;u- dan katali# berba#i# 9i #ebagian be#ar digunakandalam pro#e# i#cher-.rop#ch 3''4/ ;u #angat aktif dalam reak#i., bagaimanapun, keter#ediaannya #angat terbata# danharganya #angat tinggi/ 9i juga #angat aktif, tapi mengha#ilkanterlalu banyak metana karena #ifat hidrogena#i yang kuat/ Selainitu, 9i akan membentuk karbonil mudah menguap di ba0ahtekanan tinggi dan akan hilang dari reaktor perlahan/ 7al ini

membuat e dan 5o #ebagai #atu-#atunya katali# prakti# dalamaplika#i indu#tri 3!84/


48/49

&/ Feningkatkan emanfaatan Karbon io-#ynga# dari ga#i1ka#i bioma##a bia#anya mengandung $-:=

"ol< (udara #ebagai agen ga#i1ka#i) dan 2:-& "ol< (nitrogenbeba# agen ga#i1ka#i) 562/ Seperti jumlah yang relatif tinggi562 akan dipi#ahkan #ebelum #ynga# yang diumpankan kereaktor . dalam metode kon"en#ional, yang akan menyebabka#ebagian be#ar kehilangan karbon dari bioma##a dan membuat

pemanfaatan karbon #ecara ke#eluruhan agak rendah/ Dalamrangka meningkatkan pemanfaatan karbon dalam #eluruhpro#e#, hidrogena#i 562 dalam bio-#ynga# menjadi hidrokarboncair mungkin rute yang mungkin


49/49

untuk di#elidiki 3!=-!$4/ emanfaatan 562 akan mengurangiemi#i 562 ke lingkungan dan juga membantu denganmenurunkan in"e#ta#i modal dan biaya opera#i dari pro#e# ./

penerapan fischer-tropsch sintesis biomassa untuk konversi ke liquid

Documents