prototype plant gas sintesis dari batubara
DESCRIPTION
Prototype Plant Gas SIntesis dari BatubaraTRANSCRIPT
i
Tim E
PROTOTYPE PLANT GAS SINTESIS DARI BATUBARA
Oleh: Nurhadi
Slamet Suprapto Didi Heryadi
Yusnanto Rudi Saputra
Ropik
Puslitbang Teknologi Mineral dan Batubara 2009
ii
KATA PENGANTAR Kegiatan Prototype Plant Gas Sintesis dari Batubara dengan Teknologi Gasifikasi Sistem Fluidized Bed merupakan salah satu kegiatan Kelompok Program Litbang Teknologi Pengolahan dan Pemanfaatan Batubara yang dibiayai DIPA Puslitbang Teknologi Mineral dan Batubara tekMIRA TA 2009. Tujuan kegiatan penelitian dan pengembangan ini adalah untuk mempersiapkan pembangunan prototype plant gas sintesis skala 50 ton/hari. Kegiatan ini meliputi Kajian pemurnian syngas dari gasifikasi batubara, Kajian awal lingkungan pada pembangunan prototype plant gas sintesis dan Pembuatan cold model proses gasifikasi batubara dengan reaktor sistem fluidized bed. Semoga hasil kegiatan penelitian dan pengembangan ini bermanfaat dan dapat digunakan sebagai bahan rujukan pengembangan gas sintesis selanjutnya. Bandung, Desember 2009 Kepala Puslitbang Teknologi Mineral dan Batubara Dr. Bukin Daulay, M.Sc NIP. 100002751
iii
SARI
Kegiatan Pototype Plant Gas Sintesis Dari Batubara dimaksudkan untuk mempercepat pembangunan prototype plant gas sintesis. Kegiatan ini meliputi kajian pemurnian gas sintesis, kajian awal lingkungan pembangunan prototype plant gas sitesis dan pembangunan cold model gas sintesis. Kajian pemurnian gas sintesis (syngas) dari gasifikasi batubara dimaksudkan untuk mengumpulkan data teknologi pemurnian gas yang sudah komersial dan dapat digunakan untuk memurnikan syngas yang akan diproduksi oleh prototype plant. Kajian awal pengaruh pembangunan prototype plant terhadap lingkungan dimaksudkan untuk mengetahui kondisi rona lingkungan awal sebelum pembangunan prototype plant dan kemungkinan pengaruh yang dapat ditimbulkan oleh pembangunan prototype plant terhadap lingkungan. Pembuatan cold model proses gasifikasi batubara dengan reaktor sistem fluidized bed digunakan untuk mengumpulkan data hidrodimanika proses gasifikasi pada reaktor sistem fluidized bed.
Walaupun pada saat pemilihan sistem dan perancangan gasifier telah didesain untuk dapat mereduksi kontaminan, setelah proses gasifikasi tetap diperlukan tambahan unit proses lain untuk membersihkan gas produk dari unsur pengotor utama, yaitu partikel, kandungan alkali, tar, komponen yang mengandung nitrogen, dan sulfur. Terdapat teknologi komersial untuk pemurnian gas dari pengotornya: yaitu: Cyclone filters, Barrier filters, Electrostatic filters, Wet Scrubbers, Wet Scrubber, Wet Electrostatic precipitator, dan Catalytic Cracking. Kualitas udara ambien pada saat ini masih dibawah baku mutu lingkungan yang dipersyaratkan sesuai dengan Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 41 Tahun 1999. Tingkat kebisingan belum mencapai batas yang diperkenankan mengacu kepada Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor: KEP-48/MENLH/11/1996. Secara teori kedua kondisi menunjukkan daya dukung lingkungan yang masih memadai untuk menunjang pelaksanaan kegiatan gasifikasi batubara. Sikap dan persepsi masyarakat terhadap pembangunan Pilot Plant Gasifikasi PT KICK cukup baik. Cold model telah berhasil dibuat dan direkayasa dengan cukup baik selain komponen loop seal. Ujicoba cold model menunjukan loop seal tidak dapat beropersi dengan baik. Disarankan dilakukan modifikasi desain loop seal.
iv
DAFTAR ISI
Halaman
Judul................................................................................................... i
KATA PENGANTAR ..................................................................... ii
SARI ......................................................................................... iii
DAFTAR ISI ............................................................................... iv
DAFTAR GAMBAR ....................................................................... vi
DAFTAR TABEL ........................................................................... vi
1. PENDAHULUAN.......................................................................... . 1
1.1 Latar Belakang ................................................................... 1
1.1.1 Kaitan dengan Kebijakan Pemerintah/DESDM ……………….. 2
1.1.2 Kaitan dengan Sasaran Balitbang/tekMIRA ………. 2
1.1.3 Kaitan dengan Visi, Misi, dan Sasaran Kelompok Program.. 3
1.1.4 Kaitan dengan Upaya Pengembangan Industri Bidang ESDM.. 3
1.2 Ruang Lingkup ................................................................... 3
1.3 Maksud dan Tujuan ............................................................. 3
1.4 Sasaran ........................................................................... 3
1.5 Lokasi Kegiatan ................................................................. 4
2. TINJAUAN PUSTAKA ............................................................ 5 3. PROGRAM KEGIATAN ................................................................. 10
3.1 Kajian pemurnian syngas dari gasifikasi batubara ..................... 10
3.2 Kajian awal lingkungan pada pembangunan prototype plant
gas sintesis .......................................................................... 10
3.3 Pembuatan cold model proses gasifikasi batubara sistem
fluidized bed ……................................................................... 10
4. METODOLOGI .............................................................................. 11
4.1 Kajian pemurnian syngas dari gasifikasi batubara .................... 11
4.1.1 Metode pengumpulan data ............................................. 11
4.1.2 Metode Analisis Data ……………………….................................. 11
4.2 Kajian awal lingkungan pada pembangunan prototype plant
v
gas sintesis ......................................................................... 11
4.1.1 Metode pengumpulan data ............................................. 11
4.1.2 Metode Analisis Data ……………………….................................. 11
4.3 Pembuatan cold model proses gasifikasi batubara sistem
fluidized bed ………………………………………............................... 12
4.3.1 Peralatan ……………………....................................................... 12
4.3.2 Bahan ……………………………………………….................................. 12
4.3.3 Prosedur percobaan ……………….............................................. 13
5. HASIL DAN PEMBAHASAN …………………………………………… 16 5.1. Kajian pemurnian syngas dari gasifikasi batubara ..................... 16
5.1.1 Material Pengotor pada gas sintesis ………………………………………. 16
5.1.2 Teknologi Pembersihan Gas ………………………………………………… 21
5.2. Kajian awal lingkungan pada pembangunan prototype plant
gas sintesis .......................................................................... 28
5.2.1 Komponen Fisik dan Kimia …………………………………………………. 29
5.2.2 Komponen Lingkungan Sosial, Ekonomi dan Budaya …………… 33
5.2.3 Sikap dan Persepsi Masyarakat Terhadap Pembangunan
Pilot Plant Gasifikasi ………………………………………………………….. 33
5.3. Pembuatan cold model proses gasifikasi batubara sistem
fluidized bed ……................................................................... 35
5.3.1 Desain Peralatan …………………………………………………………. 36
5.3.2 Ujicoba Cold Model ……………………………………………………………. 40
6. KESIMPULAN DAN SARAN …………………………………………….. 42
6.1 Kesimpulan ..................................................................... 42 6.2 Saran ............................................................................ 43
DAFTAR PUSTAKA .................................................................... 44 Lampiran
vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1.1. Road map pengembangan gas sintesis …………………………………………………. 2
2.1. Pemanfaatan Gas Sintesis dan Derivatnya dari Gasifikasi Batubara ………….. 6
2.2. Skema Proses Gasifier TIGAR ………………………………………………………………. 13
2.3. Proses pembuatan gas sintesis dengan teknologi TIGAR………………………….. 9
4.1. Diagram pembuatan cold model …………………………………………………………… 14
4.2. Langkah Proses Percobaan Cold Model ………………………………..…………….. 15
5.1. Penampang riser ………………………………………………………………………………… 37
5.2. Skema siklon ………………………………………………………………………………………. 38
5.3. Skema loop seal ………………………………………………………………………………… 39
vii
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1.1. Kegiatan pengembangan gas sintesis oleh Puslitbang tekMIRA ……………….. 1
2.1. Perbandingan Perbandingan Beberapa Sistem Gasifier Batubara ................. 8
4.1. Analisis contoh batubara ………………………………………………………………….… 17
5.1. Hasil analisis kualitas udara ambien dan kebisingan …………………………………. 29
5.2. Hasil analisis laboratorium kualitas air sungai ……………………………………………. 30
5.3. Hasil analisis laboratorium air limbah ……………………………………………………….. 32
5.4. Persentase menurut bermanfaat dan tidak bermanfaat ……………………………... 34
5.5. Persentase menurut tidak keberatan dan keberatan ………………………………….. 34
5.6. Persentase menurut mengganggu kenyamanan …………………………………………. 34
5.7. Persentase membuka pondokan untuk pekerja pilot plant gasifikasi ………….. 34
5.8. Kualitas sikap dan persepsi masyarakat ……………………………………………………. 35
5.9. Hasil percobaan cold model …………………………………………………………………….. 40
1
I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Sumber daya batubara Indonesia berjumlah 104,7 miliar ton (Setiawan, 2008) merupakan aset
ekonomi dan sumber energi yang sampai saat ini belum dapat dimanfaatkan secara optimal.
Pemanfaatan batubara peringkat rendah dengan teknologi gasifikasi adalah salah satu upaya
untuk meningkatkan pemanfaatan batubara sehingga dihasilkan produk yang mudah dikonversi
menjadi sumber energi dan berbagai macam bahan baku industri kimia.
Gasifikasi batubara teknologi TIGAR dengan sistem fluidized bed yang dikembangkan oleh
Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. (IHI) Jepang cocok diterapkan untuk batubara
peringkat rendah. Studi kelayakan integrasi pembuatan gas sintesis (syngas) dengan gasifikasi
batubara sistem fluidized bed tersebut ke pabrik pupuk yang merupakan kerjasama antara
Badan Litbang Energi dan Sumber Daya Mineral, IHI, PT. Pusri (Holding) dan Sojitz Co, Jepang
telah dikerjakan. Mengingat hasil studi tersebut layak secara teknis dan ekonomis, maka perlu
ditindaklanjuti dengan pembangunan prototype plant gasifikasi batubara kapasitas 50 ton
batubara/hari yang diintegrasikan dengan pabrik pupuk PT Pupuk Kujang, Cikampek.
Pengembangan gas sintesis dari batubara sudah dilakukan oleh Puslitbang tekMIRA sejak tahun
2006 seperti dapat dilihat pada Tabel 1.1. Untuk melanjutkan pengembangan gas sintesis di
Indonesia, Puslitbang tekMIRA telah menyusun road map yang dapat dilihat pada Gambar 1.1.
Tabel 1.1. Kegiatan pengembangan gas sintesis oleh Puslitbang tekMIRA
No. Tahun Hasil Kegiatan Keterangan
1 2006 Dua jenis pereaksi (oksigen, steam) untuk pembuatan gas sintesis berhasil dilakukan pada skala Laboratorium
2 2007 Batu gamping sebagai campuran bed material meningkat kinerja pembuatan gas sintesis pada skala Laboratorium
Studi Kelayakan (FS) integrasi Gasifikasi Batubara pada Industri Pupuk layak secara teknik dan ekonomi
Kerjasama dengan PT Pusri (Holding), PT. Pupuk Kujang dan Pihak Jepang (IHI dan Sojitz)
3 2008 Pasir sungai berhasil digunakan sebagai bed material
2
pembuatan gas sintesis pada skala Laboratorium
Telah berhasil dibuat simulasi proses pembuatan gas sintesis dari batubara dengan software Aspen Plus
Dengan Bantuan Tenaga Ahli dan Software Komputer dari ITB
Telah dilakukan pembuatan draft kerjasama pembangunan prototype plant Kerjasama dengan PT Pusri (Holding), PT. Pupuk Kujang dan Pihak Jepang (IHI dan Sojitz)
Terbentur pada sharing utilitas listrik dan bahan baku batubara. Biaya untuk listrik dan batubara diharapkan oleh IHI dapat dibantu oleh Pemerintah Jepang dan akan dibahas dalam Coal Dialogue di Jepang oleh Kapus tanggal 26 Maret 2009.
Gambar 1.1. Road map pengembangan gas sintesis
1.1.1 Kaitan dengan Kebijakan Pemerintah/DESDM
Mendukung kebijakan pemerintah dalam upaya penghematan minyak dan gas bumi serta
menganekaragamkan sumber energi dan meningkatkan pemanfaatan batubara di dalam negeri
melalui penerapan teknologi batubara bersih (clean coal technology).
1.1.2 Kaitan dengan Sasaran Balitbang/tekMIRA
Mendukung terwujudnya program litbang unggulan berupa program litbangtek energi fosil dan
peningkatan penggunaan batubara di dalam negeri.
3
1.1.3 Kaitan dengan Visi, Misi, dan Sasaran Kelompok Program
Melaksanakan penelitian dan pengembangan teknologi pemanfaatan batubara dalam rangka
peningkatkan dan penganekaragaman pemanfaatan batubara. Batubara dikonversikan menjadi
gas sintesis yang dapat digunakan sebagai bahan bakar maupun bahan baku industri kimia.
1.1.4 Kaitan dengan Upaya Pengembangan Industri Bidang ESDM
Dengan berkembangnya proses pembuatan gas sintesis dari batubara maka industri batubara
dan industri yang menggunakan gas sebagai bahan bakar maupun bahan baku akan
berkembang.
1.
1.2 Ruang Lingkup
Kegiatan ini mempunyai ruang lingkup sebagai berikut :
Kajian pemurnian syngas dari gasifikasi batubara
Kajian awal lingkungan pada pembangunan prototype plant gas sintesis.
Pembuatan cold model proses gasifikasi batubara dengan reaktor sistem fluidized bed.
Ujicoba penggunaan cold model
1.3 Maksud dan Tujuan
Maksud dari kegiatan ini adalah untuk merintis pembangunan prototype plant gas sintesis
yang merupakan kerjasama dengan pihak PT Pusri (Holding) dan Pihak Jepang. Prototype
plant ini akan difungsikan untuk menguji kelayakan (feasibility) dari proses pembuatan gas
sintesis dengan teknologi gasifikasi batubara sistem fluidized bed terhadap berbagai
batubara Indonesia.
1.4 Sasaran
Dikumpulkannya data teknologi pemurnian syngas dari gasifikasi batubara yang sudah
kemersial di dunia.
Dikumpulkan data lingkungan sekitar pembangunan prototype plant gas sintesis.
Diperolehnya peralatan cold model untuk percobaan fluidisasi sebagai pendukung
pembangunan prototype plant
4
1.5 Lokasi Kegiatan
Kajian awal lingkungan untuk pembangunan Prototype plant gas sintesis dari gasifikasi
teknologi TIGAR dikerjakan di kawasan Industri PT. Pupuk Kujang, Cikampek, Jawa Barat.
Sedangkan penelitian pembuatan cold model dan kajian pemurnian gas dilakukan di
Laboratorium Kelompok Program Litbang Pengolahan dan Pemanfaatan Batubara, Bandung dan
Departemen Teknik Kimia, Institut Teknologi Bandung (ITB), Bandung.
5
II TINJAUAN PUSTAKA
Penggunaan batubara sebagai bahan baku pembuatan gas pernah dilakukan di Indonesia
sampai dengan tahun 1970-an melalui proses karbonisasi (di pabrik-pabrik gas) batubara jenis
coking coal yang didatangkan dari luar negeri. Produk gas yang dihasilkan, disebut gas kota
yang dialirkan melalui pipa langsung ke konsumen. Karena ketergantungan terhadap batubara
mengkokas atau coking coal dari luar negeri dan adanya gas alam, maka pembuatan gas
dengan proses karbonisasi batubara tersebut dihentikan dan sebagai gantinya langsung
digunakan gas alam (Suprapto, 1995).
Teknologi gasifikasi batubara saat ini telah berkembang pesat sehingga dapat digunakan untuk
batubara tidak mengkokas. Pada proses gasifikasi, batubara direaksikan dengan pereaksi
berupa udara, campuran udara/uap air, campuran oksigen/uap air atau hidrogen. Kontak antara
batubara dengan pereaksi dapat dilakukan dengan sistem fixed bed, fluidized bed, entrained
bed, atau molten bath bed (Elliot, M.A, 1981).
Gasifikasi batubara menggunakan pereaksi udara menghasilkan gas kalori rendah (<200
Btu/scf) yang mengandung CO, H2 dan N2, tetapi dengan kadar nitrogen tinggi. Gas berkalori
menengah (200-400 Btu/scf) mempunyai komponen utama CO dan H2. Gas berkalori menengah
ini biasanya dihasilkan dari proses gasifikasi yang menggunakan pereaksi campuran oksigen
dan uap air dan disebut dengan istilah gas sintesis (syngas). Pemanfaatan gas sintesis dan
derivatnya dari gasifikasi batubara dapat dilihat pada Gambar 2.1 (Kubota, 2006).
6
Gas Sintesis
Reaksi Shift H2Fuel cellAmonia (NH3)H2 bahan baku CTL
Bahan bakar gasReduktorIndustri baja
Bahan bakar cair
Bahan bakukimia
CTL
DME
Metanol
CO, H2
Produk Pemanfaatan
CO2
CO, H2
CO, H2
batubara
Gasifier
ReaksiSintesa
Gambar 2.1 Pemanfaatan gas sintesis dan derivatnya dari gasifikasi batubara
Teknologi gasifikasi yang sudah berkembang pesat, adalah yang menggabungkan semua proses
reaksi (reaksi endoterm dan eksoterm) dalam sebuah reaktor. Salah satu kelemahan teknologi
ini adalah pemakaian gas oksigen sebagai pereaksi, sehingga harus diintegrasikan dengan
pabrik oksigen (air separation unit, ASU) yang membutuhkan investasi cukup besar dan
menyebabkan kapasitas komersial minimum pabrik gasifikasi menjadi besar.
Proses gasifikasi batubara melalui tahapan pengeringan, pirolisis, reaksi reduksi dan reaksi
oksidasi seperti terlihat pada Gambar 2.2. Pada tahap pengeringan, air bebas maupun air
bawaan akan menguap meninggalkan partikel batubara sehingga terbentuk batubara bebas air.
Uap air yang terbentuk berfungsi sebagai bahan baku pada reaksi reduksi. Suhu pada tahap
pengeringan antara 100 dan 250 OC. Pada tahap pirolisis terjadi penguraian batubara
membentuk char atau arang (C), ter, uap air, senyawa hidrokarbon ringan, dan gas. Pirolisis
terjadi pada suhu antara 250 dan 500 OC. Laju pemanasan yang lambat pada pirolisis
menghasilkan produk berupa karbon padat dan gas-gas ringan, sedangkan laju pemanasan
7
yang cepat pada pirolisis akan menghasilkan senyawa-senyawa dengan berat molekul ringan
dan gas-gas ringan lainnya.
Pada tahap reduksi terjadi reaksi lanjutan arang dan ter dengan uap air dan karbon dioksida
membentuk produk gas antara lain gas H2, CO, CO2 dan gas hidrokarbon rantai ringan. Tahap
reduksi terjadi pada suhu 800 – 1600 OC. Pada tahap oksidasi terjadi reaksi eksoterm sebagai
sumber energi untuk semua tahapan reaksi lainnya (pengeringan, pirolisis, reaksi reduksi) yang
merupakan reaksi endoterm. Reaksi oksidasi terjadi pada sebagian batubara, yakni karbon
padat maupun produk pirolisis lainnya berreaksi dengan gas oksigen dengan membebaskan
panas reaksi. Tahap oksidasi dapat terjadi pada suhu 800 – 1.600 OC.
PENGERINGANBatubara Basah Batubara Kering + uap air
100 – 250 OC
PIROLISISBatubara C + Ter + CH4 + H2O + dll
250 – 500 OC
REDUKSIC + ter + CO2 CO + H2
C + ter + H2O CO + H2
800 – 1.600 OC
OKSIDASIC + ter + O2 CO2 + H2O + panas
800 – 1.600 OC
Batubara basah
Batubara kering
Arang (C) dan ter
Uap
Air
Panas
Pan
as
O2
,co
2,
uap
air
Gas Hasil: CO, H2, dll
Gambar 2.2. Skema tahapan gasifikasi batubara
Berdasarkan pemisahan reaksi endoterm dan eksoterm, teknologi gasifikasi dibedakan menjadi
dua, yaitu teknologi yang menggabungkan semua proses reaksi (reaksi endoterm dan
eksoterm) dalam sebuah reaktor dan teknologi gasifikasi batubara yang memisahkan proses
8
reaksi endoterm dan eksoterm. Reaktor tempat terjadi reaksi endoterm biasanya disebut
gasifier, sedangkan reaktor tempat terjadi reaksi eksoterm biasanya disebut combustor.
Teknologi gasifikasi batubara yang memisahkan proses reaksi endoterm dan eksoterm menjadi
pengembangan teknologi gasifikasi batubara saat ini. Dengan memisahkan reaksi eksoterm dari
reaksi endoterm, maka pereaksi dapat berupa udara yang melimpah dan murah. Dengan
demikian tidak diperlukan pabrik oksigen yang akan menurunkan biaya investasi dan kapasitas
komersial minimum pabrik gasifikasi menjadi lebih kecil.
Gasifikasi batubara teknologi TIGAR merupakan salah satu contoh teknologi gasifikasi batubara
yang memisahkan tahapan proses eksoterm dan endoterm. Teknologi TIGAR cocok diterapkan
untuk batubara peringkat rendah. Perbandingan kondisi operasi dan unjuk kerja dari beberapa
sistem gasifier batubara dapat dilihat pada Tabel 2.1 (Kubota, 2006). Skema proses pembuatan
gas sintesis dengan teknologi TIGAR dapat dilihat pada Gambar 2.3.
Tabel 2.1. Perbandingan beberapa teknologi gasifikasi batubara
Teknologi Variabel
TIGAR Texaco Shell Lurgi
Tipe Gasifier Fluidized bed Entrained bed Entrained bed Moving bed Tekanan Operasi 0,1 – 0,5 MPa > 3 MPa > 3 MPa 1 - 3 MPa
Suhu Operasi Rendah Tinggi Tinggi Rendah
Reaktan Uap air Oksgen Oksigen Oksigen
Input Batubara Partikel lolos 1 cm Slurry Serbuk Bongkah
Residu Abu kering Terak Terak Abu kering
Efisiensi (untuk batubara
peringkat rendah) Tinggi
Sangat rendah
Sedang Rendah
9
Gambar 2.3. Proses pembuatan gas sintesis dengan teknologi TIGAR
10
III. PROGRAM KEGIATAN
Kegiatan perintisan pembangunan prototype plant pembuatan gas sintesis skala 50 ton/hari
dilakukan puslitbang tekMIRA bekerja sama dengan PT Pupuk Sriwijaya (Holding), PT Pupuk
Kujang dan Pihak Jepang, yaitu Ishikawajima-Harima Heavy Industries (IHI, Co) dan Sojitz, Co
sejak tahun 2006.
3.1 Kajian literatur pemurnian syngas dari gasifikasi batubara
Pada tahun 2009 akan dilakukan kajian pemurnian gas sintesis (syngas) dari gasifikasi
batubara. kajian pemurnian gas sintesis (syngas) dari gasifikasi batubara dimaksudkan
untuk mengumpulkan data teknologi pemurnian gas yang sudah komersial dan dapat
digunakan untuk memurnikan syngas yang akan diproduksi oleh prototype plant.
3.2 Kajian awal lingkungan pada pembangunan prototype plant gas sintesis
Kajian awal pengaruh pembangunan prototype plant terhadap lingkungan dimaksudkan
untuk mengetahui kondisi rona lingkungan awal sebelum pembangunan prototype plant
dan kemungkinan pengaruh yang dapat ditimbulkan oleh pembangunan prototype plant
terhadap lingkungan.
3.3 Pembuatan cold model proses gasifikasi batubara sistem fluidized bed
Untuk mendukung proses transfer teknologi pada kerjasama pembangunan prototype
plant ini, maka puslitbang tekMIRA melakukan pembuatan cold model system fluidized
bed. Pembuatan cold model proses gasifikasi batubara dengan reaktor sistem fluidized
bed digunakan untuk mengumpulkan data hidrodimanika proses gasifikasi pada reaktor
sistem fluidized bed.
11
IV. METODOLOGI
4.1 Kajian pemurnian syngas dari gasifikasi batubara
Untuk melakukan kajian pemurnian syngas diperlukan langkah-langkah sebagai berikut:
4.1.1. Metode pengumpulan data
Metode pengumpulan data dilakukan terhadap literatur yang berhubungan dengan proses gasifikasi, pemanfaatan gasifikasi dan zat pengotor dalam produk gas.
4.1.2. Metode Analisis Data
Data-data yang sudah terkumpul kemudian dikelompokan topic-topik yang sesuai,
meliputi proses gasifikasi, pemanfaatan produk gas, pengotor produk gas dan teknologi
pemurnian produk gas dari pengotor. Kemudian dilakukan penyusunan laporan
4.2 Kajian awal lingkungan pada pembangunan prototype plant gas sintesis
Untuk melakukan kajian awal lingkungan diperlukan langkah-langkah sebagai berikut:
4.2.1 Metode Pengumpulan Data
Metode pengumpulan data disesuaikan dengan komponen lingkungan yang ditelaah dan
dengan metode pengumpulan yang disyaratkan. Pengumpulan data tersebut
menghasilkan data primer dan data sekunder yang valid.
4.2.2. Metode Analisis Data
Setelah pengumpulan data dari setiap komponen lingkungan dilakukan selanjutnya data
tersebut dianalisis. Analisis data ini harus dapat memberikan hasil yang valid. Metode
analisis data dilakukan dengan menggunakan metode analisis kualitatif dan kuantitatif.
Metode analisis kualitatif dilakukan jika analisis kuantitatif tidak dapat dilakukan. Metoda
analisis kualitatif digunakan dalam membahas aspek sosial ekonomi dan kesehatan
masyarakat yang selanjutnya disimpulkan menurut pendapat para ahli atau dengan
analogi dan persepsi serta trend yang sedang dan diperkirakan akan berkembang.
12
Metode analisis kuantitatif dipakai untuk besaran-besaran yang dapat dikuantitatifkan.
Data yang dapat dikuantitatifkan ini diolah melalui formula matematika atau tabulasi.
Metoda ini digunakan dalam membahas aspek kualitas air, udara, dan kebisingan.
4.3. Pembuatan cold model proses gasifikasi batubara sistem fluidized bed
Untuk mencapai tujuan pembuatan simulasi proses gas sintesis, maka dilakukan
langkah-langkah pekerjaan seperti bagan berikut:
4.3.1. Peralatan
Peralatan yang digunakan untuk kegiatan ini terdiri atas:
- 1 unit peralatan komputer untuk pembuatan desain cold model.
- 1 unit cold model.
4.3.2. Bahan
Bahan yang digunakan untuk kegiatan ini terdiri atas:
a. 1 berkas data teknis proses fluidized bed untuk pembuatan desain cold model.
- Batubara yang akan digunakan untuk pembuatan gas sintesis
direncanakan berasal dari batubara peringkat rendah yang saat ini belum
dimanfaatkan secara optimal. Sebagai dasar perhitungan pada
membuatan cold model digunakan batubara eco-coal dari Kalimantan
Selatan. Analisis contoh batubara eco-coal dapat dilihat pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1. Analisis contoh batubara
No. Parameter Nilai
a. Analisa Proksimat
1. Kadar Air, % ar 35,10
2. Karbon Padat, % db 47,30
3. Zat Terbang, % db 50,23
4. Abu, % db 2,47
b. Analisa Ultimat
1. Abu, % db 2,47
13
2. Karbon, % db 67,51
3. Hidrogen, % db 4,70
4. Nitrogen, % db 1,30
6. Klor, % db 0,01
7. Sulfur, % db 0,01
8. Oksigen, % db 24,00
c. Nilai Kalor, % ar 4.266
ar: as received; db: dry basis
- Sebagai media fluidisasi pada percobaan cold model akan digunakan
udara pada suhu kamar. Udara pada suhu kamar juga digunakan sebagai
dasar perhitungan pada pembuatan cold model.
b. 1 paket bahan yang digunakan untuk pembuatan cold model yang terdiri dari
distributor, riser, siklon, loopseal dan komponen elektronik untuk sistem kelistrikan
cold model.
4.3.3. Prosedur Percobaan
Langkah penelitian pembuatan cold model fluidized bed adalah:
a. Penyiapan data teknis untuk desain cold model.
b. Pembuatan desain cold model.
c. Pembuatan cold model.
d. Uji coba cold model.
Bagan alir pembuatan cold model fluidized bed dapat dilihat pada Gambar 4.1.
14
Gambar 4.1. Diagram pembuatan cold model
Ujicoba Cold Model
Langkah proses pada percobaan cold model reaktor circulating fluidized bed
hampir sama pada pembuatan gas sintesis sesungguhnya. Perbedaannya
terletak pada suhu operasi, pada percobaan cold model menggunakan suhu
kamar.
Langkah proses pada percobaan cold model dapat dilihat pada Gambar 4.2.
Pada tahap persiapan, bed material dimasukan ke dalam reactor (RT) dan
Loop Seal (LS), kemudian semua peralatan dirangkai seperti Gambar 1. Tutup
valve di atas loop seal. Kemudian tekan tombol Blower 1, blower 3 dan
blower 4 dengan rpm minimal. Naikan rpm blower 1, blower 3 dan blower 4
secara bersamaan sampai terjadi fluidisasi minimum, catat tekanan masing-
masing blower. Naikan lagi rpm blower 1 blower 3 dan blower 4 secara
bersamaan sampai terjadi bubling fluidisasi, catat tekanan masing-masing
blower. Naikan lagi rpm blower 1 dan blower 3 secara bersamaan sampai
terjadi fluidisasi tersirkulasi (circulating fluidized bed), catat tekanan masing-
masing blower. Ukur laju sirkulasi bed material pada loop seal. Buka valve
Penyiapan data teknis untuk desain cold model
Pembuatan
desain cold model
Pembuatan cold model
Uji coba cold model cold model
15
diatas loop seal dan tekan tombol blower 2, sehingga bed material tersirkulasi
kembali ke reaktor.
Gambar 4.2. Langkah Proses Percobaan Cold Model
16
V. HASIL DAN PEMBAHASAN
5.1 Kajian literatur pemurnian syngas dari gasifikasi batubara
5.1.1. Material Pengotor pada SynGas
Walaupun pada saat pemilihan sistem dan perancangan gasifier telah didesain untuk
dapat mereduksi kontaminan, setelah proses gasifikasi tetap diperlukan tambahan
unit proses lain untuk membersihkan gas produk. Beberapa komponen yang
umumnya ditambahkan adalah cyclone, scrubber atau filter, yang masing-masing
dapat menghilangkan satu atau beberapa kontaminan. Sistem gasifikasi yang
memproduksi syngas harus dilengkapi dengan alat yang dapat membersihkan 5
unsur pengotor utama, yaitu partikel, kandungan alkali, tar, komponen yang
mengandung nitrogen, dan sulfur.
Selain itu, kandungan hidrokarbon ringan seperti metan atau etan pada syngas
harus kecil. Kedua hidrokarbon ini sebetulnya bermanfaat sebagai gas bakar karena
dapat menambah nilai kalor gas. Tetapi metan dan etan tidak diinginkan di dalam
syngas karena tidak mudah bereaksi sehingga mengurangi efisiensi konversi produk
gas yang diinginkan secara keseluruhan. Hidrokarbon ringan ini juga dapat merusak
sistem katalis yang digunakan, sehingga perbandingan komponen molekul pada
syngas menjadi berubah.
Kandungan Partikel
Partikel-partikel merupakan material fase padat yang terdapat aliran syngas hasil
proses gasifikasi. Partikel padat terutama berbentuk abu yang berasal dari mineral
matter yang terkandung pada umpan, yang tidak ikut berubah pada saat proses
pengarangan, atau material yang berasal dari bed gasifier.
Selama proses gasifikasi, sebagian besar gasifier skala besar menggunakan
gelembung atau sirkulasi fluida untuk memastikan homogenisasi kondisi bed.
Suasana turbulen pada gasifier ini menghasilkan partikel-partikel yang terikut
bersama gas produk. Sehingga untuk langkah selanjutnya diperlukan proses
pembersihan partikel. Gasifikasi dengan sistem turbulent-flow fluidized bed
umumnya dilengkapi dengan cyclone untuk memisahkan partikel padatan yang
masih terkandung pada gas produk. Cyclone berfungsi sebagai unit pemisah partikel
17
pertama yang memisahkan partikel kasar yang terkandung pada gas, sedangkan abu
layang yang sangat halus masih terikut pada aliran gas. Abu layang halus ini tetap
harus dibersihkan dari gas produk karena dapat menimbulkan masalah pada unit
proses selanjutnya, atau emisi gas buang yang masih belum bersih. Sumber utama
partikel abu layang adalah kandungan mineral pada umpan gasifier. Pada waktu
umpan tergasifikasi, material anorganik yang terkandung pada umpan tertahan pada
bed atau terbawa bersama gas produk meninggalkan reaktor. Konsentrasi abu pada
gas tergantung pada desain reaktor dan kandungan mineral pada umpan.
Pada sistem gasifikasi yang menggunakan moving bed, partikel anorganik
mengandung material halus yang berasal dari material bed (misalnya: pasir) yang
hancur. Sumber partikel yang lain berasal dari arang yang terbentuk karena umpan
tidak tergasifikasi sempurna. Arang yang terbawa oleh gas produk juga
menunjukkan bahwa efisiensi proses gasifikasi rendah. Gasifikasi skala besar dapat
mengubah unsur karbon menjadi gas dengan efisiensi 98 – 99%, berarti bahwa 1 –
2% unsur karbon pada umpan masih berbentuk padatan. Jika material padat ini
dikumpulkan dan dikembalikan ke gasifier dapat menambah efisiensi secara
keseluruhan.
Partikel yang terkandung pada gas produk sangat tidak diinginkan. Unsur mineral
pada gas dapat merusak peralatan downstream, sehingga keberadaannya pada gas
harus dihilangkan. Pada sistem gasifikasi skala besar diperlukan peralatan yang
dapat mengontrol kandungan partikel pada gas produk.
Kandungan Alkali
Kandungan alkali yang signifikan pada umpan akan menyebabkan proses
pembersihan gas produk menjadi bertambah panjang. Sodium dan garam-garam
potasium yang terkandung pada abu akan menguap pada temperatur 700oC. Tidak
seperti partikel padatan yang dapat dipisahkan secara fisik (misalnya dengan
menggunakan barrier filter), kandungan alkali yang menguap akan menyatu
bersama gas pada temperatur tinggi. Sehingga, unsur alkali ini tidak dapat
dipisahkan dari gas panas dengan proses filtrasi yang sederhana. Kondensasi uap
18
alkali umumnya dimulai pada temperatur 650oC yang kemudian mengendap dan
menempel pada permukaan alat pendingin, peralatan heat exchanger, sudu-sudu
turbin, dan beberapa peralatan lainnya.
Walaupun kandungan uap alkali pada sistem gasifikasi tidak terlalu mengganggu
dibandingkan dengan pada sistem pembakaran langsung, namun keberadaannya
pada gas produk tetap tidak dikehendaki.
Gasifikasi skala besar dengan menggunakan gasifier turbulent flow umumnya
beroperasi pada temperatur sekitar 900oC, yang lebih tinggi daripada temperatur
yang diperlukan untuk proses penguapan garam-garam alkali. Sehingga proses
penguapan garam-garam alkali dapat tejadi. Proses pendinginan gas akan
menghasilkan kondensasi uap menjadi cairan dan padatan halus. Jika masih belum
dapat dipisahkan dari gas produk, partikel padat tersebut akan menguap kembali
ketika terjadi proses pembakaran pada downstream.
Perlu tidaknya penghilangan material alkali pada gas produk tergantung pada
pemanfaatan gas produk. Masalah terbentuknya uap alkali dan endapannya
terutama terjadi pada sistem dimana gas produk yang masih panas langsung
digunakan tanpa proses pendinginan. Turbin gas memerlukan gas produk yang
bersih. Turbin berputar pada kecepatan tinggi. Pengendapan material dapat
menyebabkan perputaran turbin menjadi tidak seimbang yang akhirnya
menyebabkan terjadi kerusakan.
Kandungan garam-garam alkali yang berlebihan akan menyebabkan korosi pada
permukaan logam dan katalis-katalis yang digunakan (misal: pada proses tar
cracking dan aplikasi syngas) menjadi tidak aktif.
Kandungan Tar
Tar merupakan by-product dari proses gasifikasi yang memerlukan penanganan
khusus dan sangat komplek. Pada tar terkandung lebih dari 200 jenis komponen
yang berbahaya. Dari sekian banyak komponen tar tersebut, kurang dari 20
diantaranya berbentuk benzene, naphthalene, toluene, xylene, styrol, dan phenol.
Pada temperatur kurang dari 200oC, tar akan terkondensasi menjadi cairan. Jika
temperatur kemudian dinaikkan, tar akan berubah menjadi asap. Pada temperatur
tinggi, tar dapat terdekomposisi secara permanen menjadi molekul-molekul. Oleh
karena itu, kandungan tar pada gas akan terpisah jika temperatur ditinggikan.
19
Beberapa hal yang perlu diperhatikan pada tar dan pengaruhnya terhadap unit
proses pemurnian gas adalah:
1. Tar memiliki 5 – 10% energi tar; pada temperatur rendah tar sangat sulit untuk
di manfaatkan sebagai gas bakar, sebagian besar tar merupakan limbah pada
industri.
2. Tar yang berubah menjadi cairan mudah menggumpal bersama pengotor padat
lainnya, sehingga dapat menyumbat pipa gas, katup, dan menempel pada rotor
turbin, dan dapat menyebabkan korosi pada instalasi logam lainnya.
3. Tar sangat sulit untuk dibakar habis, dan akan membentuk carbon black
berupa pellet. Jika dibiarkan, carbon black ini akan menyebabkan terjadinya
kerusakan pada mesin diesel dan turbin gas.
4. Tar dan gas yang terbentuk dari tar sangat berbahaya bagi manusia.
Keberadaan tar pada gas bakar produk gasifier sangat membahayakan. Oleh karena
itu sebelum gas dimanfaatkan, tar harus benar-benar dihilangkan. Komposisi tar
sangat bervariasi, tergantung pada reaksi proses, temperatur proses, dan desain
gasifier yang digunakan. Tar yang terbentuk pada fixed-bed gasifier terutama
mengandung phenolic ether, karena perbentuk pada temperatur sedang. Sedangkan
tar yang terbentuk pada fluidized-bed gasifier terutama mengandung heterocyclic
ether dan polyaromatic hydrocarbon.
Pada gasifikasi skala besar, tar yang dihasilkan oleh turbulent-bed gasifier sekitar 1 –
15 gr/Nm3, pada fixed-bed downdraft gasifier akan terbentuk tar sekitar 0,5 –
1,5g/Nm3. Dengan demikian, desain gasifier merupakan faktor yang harus
dipertimbangkan, terutama jika pada gas produk dipersyaratkan sensitif terhadap
kandungan tar.
Tar pada gas produk dapat ditoleransi pada sistem dimana gas digunakan sebagai
das bakar dengan siklus tertutup. Pada kondisi ini, pendinginan dan kondensasi tar
tidak diperlukan, dan energi yang terkandung pada tar dapat ditambahkan sebagai
bahan bakar. Pada beberapa kasus, tar yang terkandung pada gas produk dapat
menimbulkan masalah. Pada temperatur yang lebih rendah, tar cenderung menjadi
kondensat yang menempel dan menyumbat pipa, tabung, dan peralatan lainnya.
Pada syngas, keberadaan tar sangat tidak diinginkan karena mengganggu proses
dan menurunkan efisiensi gasifier. Tar juga dapat merusak fungsi katalis.
20
Kandungan Nitrogen
Nitrogen yang terkandung pada kontaminan gas produk terutama berbentuk
senyawa amonia. Konsentrasi amonia pada gas produk gasifier umumnya relatif
rendah. Amonia pada aliran gas produk tidak diinginkan karena cenderung untuk
membentuk emisi Nox ketiga gas dibakar.
Nox juga dihasilkan pada beberapa gasifier dengan konsentrasi yang tidak terlalu
tinggi, sehingga tidak terlalu menimbulkan masalah. NOx dihasilkan dari reaksi
antara nitrogen atau molekul yang mengandung nitrogen dengan oksigen pada
temperatur tertentu. Meskipun gas produk dari gasifier mengandung NOx dalam
jumlah kecil, emisi gas buang sistem proses gasifikasi tetap harus selalu
diperhatikan.
Kandungan Sulfur
Selama proses gasifikasi berlangsung, sulfur yang terkandung pada umpan gasifier
akan dikonversi menjadi hidrogen sulfida atau sulfur oksida. Proses ini tergantung
pada sistem gasifikasi yang diterapkan. Sebagian biomassa mengandung sulfur
dalam jumlah kecil. Kayu mengandung sulfur kurang dari 0,1% berat. Kandungan
sulfur pada kelompok batubara kurang dari 1% atau dapat mencapai 10% berat.
Kandungan sulfur pada bituminous coal sekitar 1%.
Konsentrasi sulfur yang rendah dalam biomassa telah menawarkan keuntungan
potensial untuk beberapa aplikasi. Dalam aplikasi proses pembakaran, misalnya,
pembakaran lebih bersih gas dari biomassa encer yang berasal dari batu bara, dan
keseluruhan konsentrasi sulfur per unit pembakaran gas berkurang. Dalam sebagian
besar aplikasi di mana produk biomassa digunakan sebagai bahan bakar gas,
teknologi untuk menghilangkan belerang tidak akan diperlukan.
Kandungan sulfur merupakan masalah potensial pada sistem syngas yang
menggunakan katalis, walaupun untuk kadar yang rendah. Produksi metanol dari
gas sintesis, misalnya, menggunakan katalis yang dapat diracuni oleh sulfur.
Beberapa katalis cracking tar juga sensitif terhadap sulfur. Dengan demikian,
pemisahan sulfur secara menyeluruh sangat diperlukan.
21
5.1.2 Teknologi Pembersihan Gas
Kontaminan yang terdapat pada gas produk tidak dikehendaki pada beberapa sistem
downstream, sehingga diperlukan proses pembersihan dan pengkondisian gas.
Beberapa teknologi dapat digunakan untuk menghilangkan komponen-komponen
yang tidak dikehendaki pada gas produk. Dalam hal ini, integrasi antara sistem
gasifier dan teknologi pembersih gas perlu dipertimbangkan.
Teknologi yang digunakan untuk pemisahan partikel pada gas diantaranya adalah
cyclone filters, barrier filters, electrostatic filters dan wet scrubbers. Penerapan
proses pemisahan partikel sangat tergantung pada pemanfaatan gas produk.
Sebagai contoh:
jika gas akan digunakan pada mesin bakar, kandungan partikel pada gas harus
direduksi sampai di bawah 50 mg/Nm3
jika gas digunakan untuk turbin gas, kandungan partikel harus di bawah 15
mg/Nm3
jika gas untuk syngas, kandungan partikel maksimum 0,02 mg/Nm3
Cyclone Filters
Cyclone biasanya merupakan alat yang pertama dipasang setelah gas keluar dari
gasifier, berfungsi untuk memisahkan serbuk partikel dari aliran gas. Untuk
memisahkan padatan dari gas, cyclone memanfaatkan gaya sentrifugal. Karena
momen inersia, partikel-partikel padat tidak dapat mengikuti aliran gas sehingga
jatuh ke dasar cyclone.
Pada gasifier tipe circulating fluidized bed atau entrained flow, cyclone merupakan
bagian integral dari gasifier yang digunakan untuk memisahkan material bed dan
partikel yang terbawa aliran gas. Jika proses pemisahan memanfaatkan prinsip
momen inersia, laju alir gas dapat lebih dipercepat, sehingga dimensi alat dapat
lebih diperkecil. Prinsip pemisahan ini banyak diterapkan untuk proses awal pada gas
yang masih mengandung partikel debu. Jika laju alir gas berputar kuat, partikel debu
akan terdorong oleh gaya sentrifugal yang besarnya ratusan kali dari gaya gravitasi.
22
Metoda ini dapat memisahkan partikel berukuran sekitar 5 - 10µm, tergantung pada
dimensi cyclone separator. Beberapa kelebihan cyclone separator adalah:
struktur cyclone separator ini relatif sederhana
Separator ini dapat digunakan untuk gas yang tidak homogen
Alat ini dapat beroperasi pada kondisi yang ekstreem, yaitu pada tekanan dan
temperatur yang tinggi
Harga relatif murah, biaya operasi dan pemeliharaan lebih sederhana, sehingga
pemakaiannya cukup luas.
Untuk gas yang mengandung partikel berukuran kurang dari 5µm, alat ini tidak
dapat diandalkan. Cyclone sangat efektif untuk memisahkan partikel berukuran
besar, dan dapat beroperasi pada berbagai tingkatan temperatur, tergantung pada
bahan dasar pembentuknya. Cyclone yang dipasang beberapa unit secara seri dapat
memisahkan lebih dari 90% partikel padat berdiameter di atas 5µm dengan tekanan
jatuh minimal 0,01 atm. Partikel berdiameter antara 1 – 5µm juga masih
memungkinkan untuk dipisahkan, tetapi cyclone menjadi tidak efektif karena
efisiensinya rendah.
Di dalam cyclone separator, aliran gas dan pergerakan partikel sangat komplek.
Desain cyclone separator terutama didasarkan pada kondisi operasional dan unjuk
kerja yang diinginkan. Dari kedua hal ini dapat ditentukan struktur, model, dan
ukuran cyclone. Pertama, ditentukan struktur model dan ukuran, kemudian dihitung
unjuk kerjanya, terutama efisiensi dan tekanan jatuh. Jika dari hasil perhitungan
masih belum sesuai dengan yang diinginkan, dimensi harus disesuaikan dan dihitung
kembali sampai diperoleh dimensi yang sesuai dengan unjuk kerja yang diinginkan.
Cyclone filter juga dapat memisahkan tar yang terkondensasi dan material alkali dari
aliran gas. Proses pemisahan tar yang terbawa bersama aliran gas dalam jumlah
signifikan dapat dilakukan secara berurut dengan terlebih dahulu memisahkan
partikel pada suhu tinggi di mana tar masih dalam bentuk uap. Aliran gas kemudian
didinginkan dan kondensat tar yang terbentuk dapat dipisahkan. Cyclone filter telah
digunakan secara meluas pada banyak proses dan secara komersial telah disediakan
oleh beberapa vendor.
23
Barrier Filters
Barrier filter merupakan bahan berpori yang memungkinkan gas untuk menembus
namun mencegah berlalunya partikel. Filter ini secara efektif menghilangkan partikel
berdiameter dalam kisaran 0,5-100µm yang terdapat pada aliran gas. Barrier filter
dapat dirancang untuk menghapus hampir semua ukuran partikel, termasuk
menjangkau ukuran sub-mikron, tetapi perbedaan tekanan di filter akan meningkat
sejalan dengan pengecilan ukuran pori-pori. Akibatnya, ada kendala teknis dan
ekonomis pada pemisahan partikel berukuran sekitar 0,5 J.tm, terutama jika volume
gas yang harus ditangani berjumlah besar.
Barrier filter secara berkala dibersihkan dengan cara mengalirkan gas pada arah
yang berlawanan dari proses filtrasi.Untuk mengurangi beban partikel secara
keseluruhan, filter ini biasanya ditempatkan setelah cyclone. Barrier filter efektif
untuk menghilangkan partikel kering, tetapi kurang cocok untuk partikel basah atau
kontaminan yang mudah lengket seperti tar. Tar yang terbentuk menempel pada
permukaan filter dan dapat mengalami reaksi karbonisasi yang menyebabkan
penggumpalan dan penyumbatan. Beberapa contoh barrier filter yang digunakan
dalam proses gasifikasi adalah Rigid barrier filters, Bag filters, dan Packed-bed filters.
1) Rigid barrier filters, kadang-kadang disebut sebagai filter gas panas,
memungkinkan terbentuknya gas bersih tanpa banyak kehilangan panas.
Dalam gasifikasi skala besar, sistem ini dapat beroperasi dan memisahkan
partikel berukuran kecil pada suhu tinggi, tergantung pada bahan
pembentuknya. Pada beberapa kasus, filter jenis ini digunakan untuk
membersihkan partikel-partikel kecil yang masih lolos dari cyclone. Pada
sistemgasifikasi skala besar, penggunaan metallic barrier filter umumnya
dikombinasi dengan unit pendingin gas untuk mencegah terjadinya pelelehan
pada filter logam. Selain itu, filter logam juga rentan terhadap korosi. Keramik
filter yang cocok untuk operasi temperatur yang lebih tinggi tetapi mudah
rapuh dan retak akibat aliran gas panas yang terus-menerus. Filter keramik
juga rentan terhadap reaksi dengan uap alkali dalam sistem gasifikasi sehingga
mudah terdekomposisi.
24
2) Bag filter terbuat dari woven material yang dapat menangkap partikel kecil
pada permukaan filter karena gaya elektrostatiknya. Kemampuan filter untuk
menahan partikel semakin bertambah dengan makin tebalnya filter, bahkan
untuk partikel yang berukuran sub-mikron. Untuk membersihkan dari partikel-
partikel yang menempel, secara berkala filter digetarkan agar partikel-partikel
jatuh terlepas. Filter yang terbuat dari bahan anyaman ini sesuai untuk
dioperasikan pada temperatur rendah sampai sekitar 350oC. Pada proses
gasifikasi yang banyak menghasilkan tar, gas produk perlu dibebaskan dari
kandungan tar sebelum disaring dengan filter ini, karena tar dapat menyumbat
filter yang akan mengganggu proses. Bag filter digunakan pada beberapa
gasifier skala menengah dan besar yang dirangkai dengan sistem pembangkit
tenaga uap dan turbin gas. Pada rangkaian unit ini, sebelumnya gas diturunkan
temperaturnya menjadi di bawah 300oC dan dialirkan menuju bag filter.
3) Packed-bed filter, material filter terbuat dari bola-bola keramik, serbuk gergaji,
atau arang aktif yang dikemas berbentuk bed. Partikel-partikel halus yang
terbawa oleh gas produk akan tertahan oleh filter ini. Secara berkala, filter
dapat dibersihkan dengan mengubah arah aliran gas. Beberapa gasifier skala
kecil menggunakan packed-bed filter yang terbuat dari serbuk gergaji atau
arang aktif untuk memisahkan partikel dan tar dari gas produk. Pada sistem
gasifier yang lebih besar, akumulasi tar dan partikel pada filter akan
menimbulkan masalah. Oleh karena itu, packed-bed filter tidak
direkomendasikan untuk digunakan pada gasifier skala besar.
Filter Elektrostatik
Filter elektrostatik telah digunakan secara meluas dalam berbagai operasi
pembersihan gas. Pada sistem ini, gas produk dialirkan melalui elektroda
bertegangan tinggi yang memberi muatan listrik pada partikel-partikel, tetapi tidak
berpengaruh terhadap gas secara permanen. Partikel-partikel yang bermuatan listrik
statis tertahan dan mengendap pada permukaan pelat collector, sedangkan gas yang
bebas dari partikel terus mengalir sebagai gas bersih. Secara berkala, partikel yang
mengendap pada pelat scrubber dibersihkan dengan suasana basah (wet scrubber)
atau pada kondisi kering (dry scrubber). Dry scrubber menggunakan sistem mekanis
untuk membersihkan partikel yang menempel pada pelat collector pada temperatur
25
500oC atau lebih. Pada wet scrubber, partikel dibersihkan dari pelat collector dengan
aliran air yang tipis pada temperatur sekitar 65oC.
Filter elektrostatik telah digunakan pada beberapa proses gasifikasi batubara untuk
pembangkit listrik. Filter elektrostatik sesuai untuk gasifikasi skala besar karena
pertimbangan ekonomi. Sebagai contoh, sistem gasifikasi di Easymond AG
Boizenberg (Jerman) yang menghasilkan listrik 3,5 Mwe, dan Harboore gasifier
(Denmark) berkapasitas 1,0 Mwe, keduanya menggunakan elektrostatik filter. Pada
kedua gasifier plant ini, gas diproduksi dengan menggunakan updraft fixed-bed
gasifier. Di Jerman, gas yang keluar dari gasifier didinginkan, kemudian dialirkan
menuju cyclone dan catalytic tar cracker. Gas yang terbebas dari tar ini kemudian
dialirkan melalui filter elektrostatik (suasana kering). Di Denmark, sistem tidak
dilengkapi dengan tar cracker. Gas dingin yang keluar dari cyclone langsung dialirkan
ke dalam wet electrostatic precipitator.
Wet Scrubbers
Partikel yang terkumpul berasal dari semprotan air. Dalam perjalanannya, partikel air
bertabrakan dengan partikel padat. Partikel tersebut saling menempel membentuk
partikel yang lebih berat. Wet scrubber umumnya didesain menggunakan venturi
yang berfungsi untuk menciptakan tekanan pada air sehingga partikel-partikel air
dapat bersentuhan dengan partikel gas yang mengalir dari bawah. Laju alir gas
umumnya 60 – 125 m/detik. Efisiensi penangkapan partikel tergantung pada
tekanan air dari venturi. Dengan tekanan air 2,5 – 25 kPa, scrubber dapat
memisahkan 99,9% partikel berdiameter di atas 2µm, dan 95 – 99% untuk partikel
di atas 1µm.(Baker, et al, 1986).
Partikel padat yang basah oleh partikel air dapat dipisahkan dari aliran gas dengan
proses pemisahan kabut. Alat yang digunakan adalah cyclone, packed bed, atau
jenis kolektor lainnya. Pada sistem wet scrubbing ini, temperatur gas produk
diturunkan menjadi di bawah 100oC. Pada beberapa sistem, kehilangan panas ini
sangat tidak diinginkan. Pada sistem gasifikasi biomassa, penggunaan wet scrubber
sebetulnya ditujukan untuk menghilangkan tar yang terkandung pada gas.
26
Teknologi pemisahan Alkali
Pada temperatur sekitar 800oC, garam-garam alkali yang terdapat pada mineral
penyusun umpan akan menguap dan menimbulkan masalah karena mengendap
pada permukaan pendingin gas. Pada temperatur 700 – 900oC, alkali akan berbentuk
uap. Sampai didinginkan pada temperatur di bawah 650oC, uap yang mengandung
alkali akan terkondensasi menjadi partikel-partikel kecil berukuran kurang dari 5µm.
Pembersihan partikel-partikel alkali ini perlu dilakukan.
Pada sistem gasifikasi saat ini, uap alkali dibersihkan dengan cara mendinginkan gas
produk sampai di bawah 600oC. Partikel alkali yang terbentuk kemudian dipisahkan
dengan menggunakan filter. Pada umumnya electrostatic filter, bag filter, atau wet
scrubber dapat digunakan untuk memisahkan partikel-partikel alkali dari gas produk.
Beberapa jenis filter ini selain efektif, juga membutuhkan kondisi proses yang lebih
dingin. Cyclone kurang efektif untuk memisahkan partikel alkali yang berukuran
kurang dari 5µm.
Teknologi Pemisahan Tar
Proses penghilangan tar dari gas produk merupakan salah satu langkah penting
dalam sistem gasifikasi. Pada gas produk yang dingin, uap tar akan terkondensasi
dan menempel pada permukaan pendingin. Untuk memperkecil kandungan tar pada
gas yang dihasilkan, langkah pertama dan terpenting adalah pemilihan sistem dan
desain gasifier yang dapat mereduksi konsentrasi tar. Kesesuaian unjuk kerja gasifier
dengan unit proses gas produk merupakan langkah penting untuk mencegah
timbulnya masalah karena penumpukan tar. Tar tidak hanya menimbulkan masalah
pada operasional proses, tetapi juga mengurangi efisiensi gasifikasi.
1) Wet Scrubber
Wet scrubber menangkap tar yang terikat oleh kabut air. Tar kemudian
dipisahkan pada kondisi basah. Penggunaan air pada proses pemisahan tar ini
dimungkinkan karena gas produk didinginkan sampai pada temperatur 35 –
60oC.
Untuk proses gasifikasi skala besar, dari hasil penelitian menunjukkan bahwa
penggunaan wet scrubber cukup potensial dan efektif untuk memisahkan tar.
27
Pada sistem ini, gas didinginkan sampai suhu sekitar 240oC, dan partikel padat
lebih dahulu dipisahkan sebelum proses pemisahan tar. Kemudian gas
didinginkan dan dialirkan melewati wet scrubber. Namun perlu diketahui bahwa
tar mengandung spektrum organik berupa phenol sampai aromatik multi-ring,
dan sebagian besar diantaranya mudah larut di dalam air. Sehingga, limbah hasil
proses wet scrubber berbentuk emulsi yang tidak mudah dipisahkan. Hanya
sebagian kecil yang dapat dipisahkan dengan proses pengendapan. Lebih dari
50% komponen tar yang masih terlarut di dalam air seperti asam organik,
aldehid, dan phenol perlu dibersihkan. Proses pembersihan air limbah yang
mengandung tar ini merupakan masalah tersendiri, terutama menyangkut biaya
operasional dan masalah lingkungan.
2) Wet Electrostatic precipitator
Wet electrostatic precipitators dapat juga digunakan untuk menghilangkan tar
dari gas produk. Prinsip proses pemisahan sama dengan pemisahan partikel,
yaitu proses ionisasi pada kabut tar yang diikuti dengan proses perpindahan
kabut tar terionisasi menuju titik pengumpul. Berdasarkan percobaan, bentuk
collector tar berupa kawat atau tabung lebih sesuai dan efektif daripada bentuk
pelat yang terdapat pada electrostatic precipitator untuk memisahkan partikel
padat. Permukaan collector secara kontinu dibersihkan untuk menghilangkan tar.
Sistem ini sebetulnya dapat beroperasi pada temperatur 150oC.Tetapi untuk
menghindari terjadinya penguapan tar, sebaiknya sistem pemisahan berlangsung
pada temperatur yang lebih rendah.
Electrostatic precipitator sangat efisien untuk memisahkan tar atau partikel padat
dari gas produk, dan dapat membersihkan lebih dari 99% material berdiameter
kurang dari 0,1µm. Teknologi ini cukup dikenal dan telah tersedia secara
komersial untuk berbagai variasi aplikasi. Walaupun penggunaannya pada sistem
gasifier skala besar sangat sesuai, harga alat dan biaya operasional yang tinggi
pada sistem ini merupakan hambatan yang perlu dijadikan pertimbangan.
3). Barrier filter
Beberapa tipe Barrier filter juga digunakan pada sistem gasifikasi untuk
memisahkan tar. Tar yang diubah menjadi partikel-partikel uap halus ditangkap
28
oleh permukaan filter. Karena bentuk tar berupa partikel cair, pelepasannya dari
permukaan filter menjadi lebih sulit daripada partikel kering. Kesulitan
bertambah jika selain partikel tar yang basah juga terdapat partikel padat,
sehingga filter menjadi cepat tersumbat. Kedua masalah ini menyebabkan barrier
filter lebih sesuai untuk digunakan sebagai pemisah partikel padat.
Penggunaannya sebagai pemisah tar justru akan merusak filter.
4) Penanganan Tar dengan metoda Catalytic Cracking
Metoda catalytic cracking merupakan metoda penanganan tar yang paling efektif
dan lebih maju. Metoda ini terutama diterapkan pada gasifier berskala menengah
dan besar. Riset penggunaan katalis pada gasifier dimulai pada awal tahun 1980
(Baker, et al, 1986). Jika pada proses peruraian tar digunakan cracking catalyst,
sebagian besar tar (lebih dari 98%) akan dapat terurai pada temperatur 750 –
900oC. Hasil dari proses peruraian tar ini berupa gas yang memiliki komposisi
hampir sama dengan gas bakar sehingga dapat menambah efisiensi perolehan
gas.
Kandungan kukus pada gas sangat mempengaruhi kualitas gas produk. Bersama
dengan sebagian tar akan membentuk senyawa CO, H2 dan CH4. Selain
mengurangi terbentuknya abu layang, kukus juga dapat menambah kualitas gas
bakar. Sebagai contoh, dari hasil proses peruraian naphtalene dan kukus akan
membentuk reaksi sebagai berikut:
C10H8 + 10 H2O 10 CO + 14 H2 C10H8 + 20 H2O 10 CO2 + 24 H2 C10H8 + 10 H2O 2 CO + 4CO2 + 6H2 + 4CH4
Beberapa material yang layak untuk digunakan sebagai katalis pada proses peruraian tar adalah dolomit, arang kayu, dan oksida logam, terutama nikel.
5.2. Kajian awal lingkungan pada pembangunan prototype plant gas
sintesis
Untuk mengetahui perubahan yang telah dan akan terjadi akibat rencana
pembangunan dan aktifitas gasifikasi batubara perlu diuraikan rona lingkungan
pada saat ini sebagai rona lingkungan awal studi. Rona lingkungan awal yang
29
akan diuraikan meliputi aspek fisik, kimia, dan sosial ekonomi masyarakat. Dalam
lingkup rona awal atau base line studi tidak semua parameter dikaji secara
detail, hanya parameter atau komponen lingkungan yang diperkirakan
mengalami perubahan secara nyata dan yang akan memberikan dampak serta
perubahan terhadap komponen lingkungan lainnya.
5.2.1. Komponen Fisik dan Kimia
Kualitas Udara Ambien dan Kebisingan
Data yang diperoleh merupakan data primer yang diambil secara langsung di
lapangan (lokasi studi). Analisis data tersebut ada yang dilakukan secara
langsung di lapangan dan ada pula yang dilakukan di laboratorium. Parameter
kualitas udara yang diambil didasarkan kepada potensi yang akan dihasilkan dari
kegiatan gasifikasi batubara di PT. KIKC, yaitu NO2, SO2, dan TSP.
Tabel 5.1. Hasil analisis kualitas udara ambien dan kebisingan
Parameter Satuan Hasil Baku Mutu
NO2 µg/Nm3 1,3 400
SO2 µg/Nm3 5,0 900
TSP µg/Nm3 18,7 230
Suhu °C 33,0 -
Kebisingan dB(A) 53,7 70
Kualitas Air Sungai
Pengelolaan kualitas air adalah upaya pemeliharaan air sehingga tercipta kualitas
air yang diinginkan sesuai peruntukannya untuk menjamin agar kualitas air tetap
dalam kondisi alamiahnya. Untuk daerah aliran sungai Cikamojing pada area PT.
KIKC, mutu air sungainya diklasifikasikan kedalam kelas dua, sesuai kebijakan
pemerintah daerah setempat.
30
Tabel 5.2. Hasil analisis laboratorium kualitas air sungai
Parameter Satuan Hasil Baku Mutu
Temperatur °C 29 deviasi 3
TDS mg/L 1126 1000
TSS mg/L 300 50
pH - 9,5 6-9
BOD mg/L 24,3 3
COD mg/L 77,66 25
DO mg/L 2,6 4
Total fosfat sebagai P mg/L 0,664 0,2
NO3 sebagai N mg/L 1,62 10
NH3-N mg/L 0,47 (-)
Arsen mg/L 0,0072 1
Kobalt mg/L 0,014 0,2
Barium mg/L 0,0518 (-)
Boron mg/L <0,02 1
Selenium mg/L 0,0002 0,05
Kadmium mg/L 0,00084 0,01
Khrom (VI) mg/L - 0,05
Tembaga mg/L 0,1448 0,02
Besi mg/L 1,886 (-)
Timbal mg/L 0,024 0,03
Mangan mg/L 0,4506 (-)
Air Raksa mg/L 0,06 0,002
Seng mg/L 0,3424 0,05
Khlorida mg/L 70 600
Sianida mg/L 0,02
Fluorida mg/L <0,01 1,5
Nitrit sebagai N mg/L 7,41 0,06
Sulfat mg/L 15,06 (-)
Khlorida bebas mg/L <0,01 0,03
Belerang sebagai H2S mg/L 1,803 0,002
Fecal coliform Jml/100 mL - 1000
Total coliform Jml/100 mL - 5000
Minyak dan Lemak µg/L 3,2 1000
Detergen sebagai MBAS µg/L 0,282 200
Senyawa Fenol sebagai fenol µg/L 0,037 1
BHC µg/L - 210
Aldrin/Dieldrin µg/L - (-)
Chlordane µg/L - (-)
DDT µg/L - 2
Heptachlor µg/L - (-)
Lindane µg/L - (-)
Methoxychlor µg/L - (-)
Endrin µg/L - 4
31
Parameter Satuan Hasil Baku Mutu
Toxaphan µg/L - (-)
Berdasarkan hasil pemeriksaan laboratorium, terdapat beberapa parameter fisik
yang nilainya melebihi ambang batas baku mutu kualitas air, yaitu: TDS, TSS,
pH, BOD dan COD.
Nilai Total Padatan Terlarut (TDS) yang tinggi disebabkan oleh bahan anorganik
berupa ion-ion yang biasa ditemukan di perairan yang sumbernya antara lain dari
air larian (run off) pertanian, air buangan industri atau pengolahan limbah serta
air dari hasil pencucian (leaching) tanah yang terkontaminasi. Sedangkan nilai
Total Padatan Tersuspensi (TSS) yang tinggi menunjukkan tingkat kekeruhan air
yang tinggi, hal ini dapat disebabkan banyaknya jumlah padatan terlarut seperti
pasir atau sedimen yang masuk ke badan perairan.
Nilai pH sungai sebesar 9,5 menunjukkan bahwa air sungai cenderung bersifat
basa, diduga disebabkan adanya buangan atau limbah yang bersifat alkali yang
masuk ke badan perairan.
Nilai Biological Oxygen Demand (COD) dan Chemical Oxygen Demand (COD)
yang tinggi menunjukkan kualitas air sungai yang rendah. Nilai BOD tinggi
menunjukkan bahwa jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh mikroorganisme
untuk mengoksidasi bahan organik dalam air tersebut tinggi, berarti dalam air
sudah terjadi defisit oksigen. Sedangkan Nilai COD menyatakan jumlah oksigen
yang dibutuhkan untuk menguraikan seluruh bahan organik yang terkandung
dalam air. Nilai COD dan BOD yang tinggi menunjukkan adanya penurunan
kualitas air sungai tersebut.
Kualitas Air Limbah
Pengendalian air limbah yang baik dan benar bertujuan untuk melestarikan
lingkungan hidup agar tetap bermanfaat bagi hidup dan kehidupan manusia
serta makhluk hidup lainnya. Setiap kegiatan industri memiliki potensi
menimbulkan pencemaran lingkungan hidup, sehingga perlu dilakukan
pengendalian terhadap pembuangan limbah cair dengan merujuk kepada Baku
32
Mutu Limbah Cair yang ada. Parameter utama yang yang berpotensi muncul dari
kegiatan gasifikasi batubara di PT. KIKC adalah minyak, fenol, dan ter. Lokasi
pengambilan perconto air limbah dilakukan di outlet Waste Water Collecting
Pond.
Tabel 5.3. Hasil analisis laboratorium air limbah
Parameter Satuan Hasil Baku Mutu
Temperatur °C 28 38
TDS mg/L 5,12 2000
TSS mg/L 27 200
pH - 6,36 6-9
Besi terlarut (Fe) mg/L 0,9814 5
Mangan terlarut (Mn) mg/L 0,59 2
Barium (Ba) mg/L 0,032 2
Tembaga (Cu) mg/L 0,931 2
Seng (Zn) mg/L 1,8506 5
Krom Heksavalen (Cr+6) mg/L - 0,1
Krom total (Cr) mg/L 0,0444 0,5
Cadmium (Cd) mg/L 0,00018 0,05
Raksa (Hg) mg/L 0,13 0,002
Timbal (Pb) mg/L 0,002 0,1
Stanum mg/L - 2
Arsen mg/L 0,01 0,1
Selenium mg/L 0,0002 0,05
Nikel (Ni) mg/L - 0,2
Kobalt (Co) mg/L - 0,4
Sianida (CN) mg/L - 0,05
Sulfida (H2S) mg/L - 0,05
Fluorida (F) mg/L 0,39 2
Klorin bebas (Cl2) mg/L <0,01 1
Amonia bebas (NH3-N) mg/L 0,15 1
Nitrat (NO3-N) mg/L 0,82 20
Nitrit (NO2-N) mg/L 3,28 1
BOD5 mg/L 20,6 50
COD mg/L 48,54 100
Senyawa aktif biru metilen
mg/L - 5
Fenol mg/L 0,064 0,5
Minyak Nabati mg/L - 5
Minyak Mineral mg/L - 10
Berdasarkan hasil pemeriksaan laboratorium, secara umum parameter fisik air
sungai masih berada dibawah ambang batas yang telah ditentukan, kecuali unsur
logam Hg.
33
Dari proses gasifikasi batubara kemungkinan akan dihasilkan produk sampingan
yaitu ter (coal tar). Berbagai senyawa terkandung dalam ter, antara lain: senyawa
fenol, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) dan senyawa heterosiklik. Hasil
pemeriksaan laboratorium menunjukkan nilai fenol yang terkandung di dalam air
lebih rendah daripada nilai baku mutu fenol yang dipersyaratkan. Sementara
kandungan minyak dalam contoh air IPAL, tidak terdeteksi.
5.2.2. Komponen Lingkungan Sosial, Ekonomi dan Budaya
Untuk mengetahui lebih jelas rona lingkungan sosial ekonomi desa Dawuan Tengah,
dipilih 80 responden sebagai responden dari penduduk Desa Dawuan Tengah dan
Desa Cikampek Selatan yaitu desa-desa yang berdekatan dengan lokasi KIKC.
Responden yang dipilih secara acak adalah kepala keluarga atau anggota keluarga
lainnya yang sudah dewasa dan dianggap bisa mewakili. Hasil wawancara
dipersentasikan untuk menghitung/ menentukan skala kualitas lingkungan. Jumlah
responden dipilih dari perwakilan populasi suku-suku yang tinggal di desa Dauwan
Tengah dan desa Cikampek Selatan.
89,6% responden adalah dari Sunda; 7,2 % dari Jawa; 8% dari Betawi dan 2,4% dari Palembang;
Sebanyak 100% adalah pemeluk agama Islam; Sebanyak 79,2% penduduk asli dan 20,8% pendatang. Pendatang tersebut
berasal dari Jawa Timur, Klaten, Yogyakarta, Purworejo, Jakarta, Bandung, Bogor, Subang, Garut, Lemah Abang, Lampung, Palembang, Medan, Purwakarta;
Sebesar 92% responden telah menetap lebih dari 10 tahun sedangkan yang lainnya kurang dari 10 tahun;
Dari 80 Kepala Keluarga (KK) yang diwawancarai, 82,4% adalah warga biasa dan 17,6% adalah pengurus/anggota pengurus pada organisasi yang ada di masyarakat.
5.2.3 Sikap dan Persepsi Masyarakat Terhadap Pembangunan Pilot Plant
Gasifikasi
Sikap dan persepsi responden terhadap pembangunan pilot plant dinilai
berdasarkan berbagai indikator/faktor. Indikator/faktor-faktor tersebut yaitu:
- Apakah Pilot plant gasifikasi bermanfaat
- Apakah tidak keberatan dengan pembangunan Pilot plant gasifikasi
- Apakah keberadaan kawasan akan mengganggu kanyamanan;
- Apakah dengan adanya Pilot plant gasifikasi akan menerima pondokan.
34
Tabel berikut menyajikan hasil wawancara mengenai persepsi masyarakat
berkaitan dengan rencana pembangunan pilot plant gasifikasi batubara:
Tabel 5.4. Persentase menurut bermanfaat dan tidak bermanfaat
No Manfaat
Dawuan Tengah
Cikampek Selatan
Rata-rata
n % n % n %
1. Bermanfaat 44 88,0 20 80,0 32 84,2
2. Tidak bermanfaat 2 4,0 5 20,0 4 10,5
3. Tidak tahu 4 8,0 - - 2 5,3
Jumlah 50 100,0 25 100,0 38 100,0
Tabel 5.5. Persentase menurut tidak keberatan dan keberatan
No Tidak keberatan/ keberatan
Dawuan Tengah
Cikampek Selatan
Rata-rata
n % n % n %
1. Tidak keberatan 47 94,0 28 93,3 38 95,0
2. Tidak tahu 3 6,0 2 6,7 2 5,0
Jumlah 50 100,0 30 100,0 40 100,0
Tabel 5.6. Persentase menurut mengganggu kenyamanan
No Mengganggu kenyamanan
Dawuan Tengah
Cikampek Selatan
Rata-rata
n % n % n %
1. Ya 21 42,0 10 33,3 16 40,0
2. Tidak 25 50,0 15 50,0 20 50,0
3. Tidak tahu 4 8,0 5 16,7 4 10,0
Jumlah 50 100,0 30 100,0 40 100,0
Tabel 5.7. Persentase membuka pondokan untuk pekerja pilot plant gasifikasi
No Membuka Pondokan
Dawuan Tengah
Cikampek Selatan
Rata-rata
n % n % n %
1. Ya 17 34,0 13 43,3 15 37,5
2. Tidak 30 60,0 17 56,7 24 60,0
3. Tidak tahu 3 6,0 - - 1 2,5
Jumlah 50 100,0 30 100,0 40 100,0
35
Tabel 5.8. Kualitas sikap dan persepsi masyarakat
No Komponen Penilaian Persentasi
hasil wawancara
Skala Pengertian
1
Keberadaan Pilot plant gasifikasi sangat bermanfaat
85,6 %
5
Sangat baik
2.
Tidak keberatan atas pembangunan Pilot plant gasifikasi
92,8 %
5
Sangat baik
3
Keberadaan Pilot plant gasifikasi tidak mengganggu kenyamanan
56,8 %
4
Baik
4 Dengan adanya Pilot plant gasifikasi akan menerima pondokan
35,2 % 3
Cukup baik
Berdasarkan data hasil wawancara diatas maka kualitas sikap dan persepsi
masyarakat terhadap pembangunan Pilot Plant Gasifikasi PT KICK dapat dihitung
sebagai berikut:
85,6 + 92,8 + 56,8 + 35,2
4=
270
4= 67,6%
Dari hasil perhitungan, kualitas sikap dan persepsi masyarakat terhadap
pembangunan Pilot Plant Gasifikasi PT KICK termasuk dalam skala 3 yang berarti
cukup baik.
5.3. Pembuatan cold model proses gasifikasi batubara sistem fluidized bed
Cold model adalah satu unit peralatan untuk mewakili hidrodinamika pada reaktor
fluidized sebenarnya. Data hidrodinamika pada cold model diperoleh pada suhu
kamar tetapi dengan beberapa faktor koreksi dapat digunakan untuk mewakili
kondisi operasi sebenarnya.
Reaktor fluidized bed menggunakan bed material untuk menghomogenkan
perpindahan panas sehingga suhu reaktor merata pada seluruh bagian. Bed material
berupa material padat yang bersifat inert atau juga bersifat katalis. Bed material
diapungkan dalam reaktor menggunakan media fluidisasi dari bagian bawah. Media
fluidisasi ini biasanya adalah bahan baku yang memiliki fase gas.
36
Pembuatan desain cold model didasarkan pada pembuatan gas sintesis kapasitas 1
ton/hari atau 42 kg/jam batubara menggunakan reaktor circulating fluidized bed
secara kontinyu. Cold model akan digunakan untuk melengkapi data teknis
perancangan reaktor tersebut.
5.3.1 Desain Peralatan
Data Pendukung
Desain cold model didasarkan pada pembuatan gas sintesis kapasitas 1 ton/hari
atau 42 kg/jam batubara.
Dari hasil perhitungan diperoleh kebutuhan udara untuk fluidisasi sebesar 949,01
m3/jam.
Desain Reaktor (Riser)
Kecepatan linear pada reaktor circulating fluidized bed 4 – 7 m/detik, untuk
perancangan diambil 5 m/detik.
Luas penampang reaktor dihitung dari udara fluidisasi dan kecepatan linear,
sehingga diperoleh luas penampang 0,053 m2. Diameter dalam reaktor sebesar
25,6 cm.
Tinggi reaktor dihitung berdasarkan kecepatan linear dan residence time bahan
bakar, sehingga diperoleh tinggi reaktor 7,5 m.
Tinggi bed material di reaktor pada kondisi statis 1,65 m.
37
Gambar 5.1. Penampang riser
Desain Siklon
Desain siklon berdasarkan kecepatan linear masuk gas, diameter dan bulk
density partikel, untuk menghitung diameter siklon. Dimensi lain dari siklon
dihitung dari diameter siklon.
Bc = Dc / 4 = 7,5 cm
De = Dc / 2 = 15 cm
Hc = Dc / 2 = 15 cm
Lc = Dc * 2 = 60 cm
Sc = Dc / 8 = 3,7 cm
Zc = Dc * 2 = 60 cm
Jc = Dc / 4 = 7,5 cm
38
Gambar 5.2. Skema siklon
Desain Loop Seal
Dleg = Djc (siklon) = 7,5 cm
Dls = 2,5 Dleg = 18,75 cm
Hls = Dleg = 7,5 cm
39
Gambar 5.3. Skema loop seal
Desain Alat Pendukung
a. 4 buah blower dengan spesifikasi masing-masing
Tipe: Double suction high pressure centrifugal fan
Kapasitas: 700 – 1500 m3/jam
St. Pressure: 11 – 9 kPa
Power: 10 – 15 kW
Rpm: 2500 – 3000
b. 4 buah inverter dengan spesifikasi masing-masing
Kapasitas: 15 kW
c. 4 buah pressure gauge dengan spesifikasi masing-masing
Dapat digunakan untuk udara yang mengandung debu
Range tekanan: 0 – 15 kPa
40
5.3.2 Ujicoba Cold Model
Hasil uji coba ditunjukan oleh tabel berikut:
Tabel 5.9. Hasil percobaan cold model
No.
Skala Rpm Blower
Kondisi fluidisasi Blower
1 Blower
2 Blower
3 Blower
4
1. 0 (on) Of 0 (on) 0 (on) Belum ada aliran udara
2. 0,5 Of 0,5 0,5 Ada aliran udara, belum ada
fluidisasi
3. 0,75 Of 0,75 0,75 Fluidisasi minimum
4. 1,0 Of 1,0 1,0 Fluidisasi minimum
5. 1,3 Of 1,3 1,3 Bubling fluidized bed
6. 2,4 Of 2,4 2,4 Bubling fluidized bed
7. 3,0 Of 3,0 3,0 Circulating fluidized bed
8. 3,5 Of 3,5 3,5 Circulating fluidized bed
9. 3,5 Of 3,5 3,5 Valve loop seal dibuka
10. 3,5 1,0 3,5 3,5 bed material tidak
tersirkulasi dengan baik
11. 3,5 2,0 3,5 3,5 bed material tidak
tersirkulasi dengan baik
12. 3,5 3,0 3,5 3,5 bed material tidak
tersirkulasi dengan baik
13. 3,5 5,0 3,5 3,5 bed material tidak
tersirkulasi dengan baik
14. 3,5 7,0 3,5 3,5 bed material tidak
tersirkulasi dengan baik
15. 3,5 9,0 3,5 3,5 bed material tidak
tersirkulasi dengan baik
41
Hasil ujicoba cold model menunjukan bahwa cold model dapat beroperasi cukup
baik. Kondisi fluidisasi minimum, bubling fluidized bed dan circulating fluidized bed
dapat dilakukan dengan cara mengatur rpm masing-masing blower. Hasil
pengamatan visual juga menunjukan bahwa bed material terdistribusi secara merata
pada riser. Siklon juga menunjukan unjuk kerja yang baik, yaitu dapat memisahkan
bed material dari output gas.
Cold model masih memiliki kelemahan pada loop seal. Loop seal tidak tidak dapat
beroperasi sempurna, yaitu tidak dapat melakukan sirkulasi bed material ke riser
dengan baik. Hal ini terjadi karena desain loop seal yang kurang sempurna, sehingga
ada tekanan balik dari riser dan menyebabkan bed material tidak dapat tersirkulasi
dengan baik. Untuk meningkatkan kinerja loop seal diperlukan modifikasi desain loop
seal.
42
VI. KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 Kesimpulan
Terdapat teknologi komersial untuk pemurnian gas dari pengotornya: yaitu: Cyclone
filters, Barrier filters, Electrostatic filters, Wet Scrubbers, Wet Scrubber, Wet
Electrostatic precipitator, Penanganan Tar dengan metoda Catalytic Cracking,
Kajian awal lingkungan
Berdasarkan kegiatan kajian lingkungan yang telah dilakukan maka dapat
disimpulkan kondisi/ kualitas lingkungan pada lokasi rencana batubara adalah
sebagai berikut:
1. Kualitas udara ambien pada saat ini masih dibawah baku mutu lingkungan yang
dipersyaratkan sesuai dengan Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor
41 Tahun 1999 tentang Pengendalian Pencemaran Udara. Tingkat kebisingan
belum mencapai batas yang diperkenankan mengacu kepada Keputusan Menteri
Negara Lingkungan Hidup Nomor: KEP-48/MENLH/11/1996 tentang Baku Tingkat
Kebisingan Menteri Negara Lingkungan Hidup di daerah Industri. Secara teori
kedua kondisi menunjukkan daya dukung lingkungan yang masih memadai untuk
menunjang pelaksanaan kegiatan gasifikasi batubara.
2. Kualitas air di dua titik yaitu air IPAL dan sungai menunjukkan hasil yang
berbeda. Kualitas air IPAL secara umum dapat dikatakan baik, sedang kualitas air
sungai mengalami penurunan, dapat dikatakan sungai tersebut tercemar.
3. Sikap dan persepsi masyarakat terhadap pembangunan Pilot Plant Gasifikasi PT
KICK cukup baik.
Cold model telah berhasil dibuat dan direkayasa dengan cukup baik selain komponen
loop seal. Ujicoba cold model menunjukan loop seal tidak dapat beropersi dengan
baik. Disarankan dilakukan modifikasi desain loop seal.
43
6.2 Saran
Mengingan kegiatan ini mempunyai arti strategis bagi Indonesia dalam meningkatkan
pemanfaatan batubara dan menyiapkan bahan baku alternatif bagi industri kimia, maka
dukungan dari semua pihak, baik pemerintah maupun dunia usaha, untuk bekerjasama
dalam pembangunan prototype plant gas sintesis sehingga aplikasi pada skala komersial
segera terwujud.
44
DAFTAR PUSTAKA
Setiawan, B., 2008. Indonesia Coal Policy, dipresentasikan pada APEC Clean Fossil Energy
Technical and Policy Seminar in conjunction with 7th Coaltech, Jakarta 17
November.
Elliot, M.A. (ed.), 1981. Chemistry of coal utilization. Second Suppl. Vol., John Wiley & Sons,
New York.
Kubota, N., 2006. Development of Novel Low Rank Coal Gasifier “TiGAR”, dipresentasikan
pada Seminar on Low Rank Coal Gasification, Badan Litbang Energi dan
Sumber Daya Mineral, Jakarta, 16 Mei.
Nowacki, P. (ed.) 1981. Coal gasification process. Noyes Data Corporation, New Jersey.
Suprapto, S., T. Rochman & Y. Basyuni, 1995. Gasifikasi batubara peringkat rendah dengan
pereaksi udara. Prosiding Seminar Ilmiah Hasil Penelitian dan Pengembangan
Bidang Fisika Terapan, Bandung 2 – 3 Oktober.
Suprapto, S., 1999. Gasifikasi sistem unggun-tetap, alternatif pemanfaatan batubara untuk
industri kecil. Prosiding Kolokium dan Pameran Pertambangan’99, Bandung, 3
– 5 Nopember.
Suprapto, S, D. Heryadi dan Y. Basyuni, 2002. Pemanfaaatan Batubara Untuk Pengeringan
Teh Hijau Menggunakan Lemari Pengering Sistem Berkala dan Reaktor
Gasifikasi Unggun Tetap. Makalah Ini Disampaikan Pada Seminar Nasional
Kimia II – Jaringan Kerjasama Kimia Indonesia, Jogyakarta, 23-24 Juli.