teknologi batubara

5/19/2018 TEKNOLOGI BATUBARA

1/94

Prof. Ir. Subriyer Nasir, MS,PhDJurusan Teknik KimiaFakultas Teknik Unsri


2/94

Material yang secara fisik adalah padatanheterogen dan secara kimia merupakan

padatan kompleks yang terbentuk olehtumbuh-tumbuhan yang mengalami prosesfisis dan kimia di dalam permukaan bumiselama jangka waktu yang panjang


3/94

Proses pembentukan batubara dari tumbuhanmenjadi peat.

Tumbuhan peat batubara

Proses

BiokimiaProses Dinamo

kimia


4/94

Autochtonous theory (Teori In-situ)- Kadar mineral rendah

- Susunan dan kondisi tumbuhan/tanah

Allochthonous theory (Teori Drift)- Fosil ikan dalam batubara

- Lapisan peat dan lignit di delta yg baru terbentuk

- Fosil pepohonan dalam keadaan terbalik

(inverted position)


5/94


6/94

KALIMANTAN

PAPUA

SULAWESI

JAWA

4.07%

28.37%

1.58%

17.7%

7.58%

40.13%

Resources : 61.3 billion tons

LRC : 65%

Lignite 58.7%

Bituminous14.3%

Sub Bituminous

26.7%

Anthracite

0.3%PenyebaranBatubara


7/94

Musi Banyuasin

Sumsel(Potensi 2,9 Milyar ton)

KALIMANTAN

Berau Kaltim(Potensi 3,0 Milyar ton)

Mulia Kalsel

(Potensi 1,2 Milyar ton)

Bilyar ton)

PAPUA

SULAWESI

JAWABanko Sumsel

(Potensi 2,5 Milyar ton)


8/94

1. Berdasarkan komposisi

petrografis (petrographic

classification)

2. Berdasarkan peringkat (rank

classification)


9/94

Bagian utama dari batu bara adalah bahanorganik yang disebut maseraldan bagian lainberupa mineral, air serta gas yangterperangkap dalam pori pori batu bara.

Unsur anorganik penyusun batu bara adalahkandungan mineral yang berasal daritumbuhan asal dan sedimen organik selamaproses coalifikasi.


10/94

Secara petrografik, batu bara dapat

diklasifikasikan berdasarkan susunanmaseralnya yaitu exinite, vitrinite, micrinite danfusinite. Maseral adalah struktural konstituenterkecil dari batu bara yang dapat dilihat

dengan mikroskop optik. Maseral dapatdibedakan satu sama lain dari reflektansinya.Vitrinite merupakan konstituen batu bara yangberasal dari kayu, exinite utamanya berasal

dari digested sludge (lumpur), sedang inertiniteyang berasal tumbuhan selain kayu.


11/94

Lignite

Subbituminus

Bituminus

Anthracite

Low rank coal

High rank coal


12/94

Brown coal Hard coal

Grup

maseral

Maseral

Grup

maseral

Maseral

Huminite Textinite, ulminite

attrinite,

densitinite,gelinite,

corpohuminite

Vitrinite Telinite, collinite,

vitrodetrinite

Liptinite Sporinite,cutinite,fresinite

,suberinite,alginate,

iptodetrinite,chlorophyllinite

Exinite Sporinite, cutinite,

fresinite,

suberinite,alginate,liptodetrinite

Inertinite Fusinite,semifusinite,

macrinite,selerotinite,

inertodetrinite

Inertinite Micrinite, macrinite,

semifusinite,

fusinite,

inertodetrinite

Tabel 1. Maseral pada brown coal dan hard coalSumber : Spliethoff, H (2010)

Grup maseral Kandungan atom C

Rasio H/C

Kadar volatile

Exinite 43 sampai 62 % 1,18 -0,59 79-18%

Vitrinite 51 sampai 62% 0,80-0,60 40-18%

Inertinite 59 sampai 67% 0.64-0,47 31-11%

Tabel 2. Komposisi maseral dan persentase kadar zat volatilSumber : Tsai (1982)


13/94

Umur (tahun) Rank batubara

250 x 106 Bituminus, antrasit

180 x 106

150 x 106

100 x 106

60 x 106

40 x 106

20 x 106

1 x 106

Bituminus

BituminusSubbituminusLignit dan subbituminusLignitLignit

Peat


14/94

Rank Volatile

Content(wt% of maf

coal)

Carbon

Content (wt%maf coal)

Calorivic

Value (btu/lb,mmmf)

Moisture (Wt

%)

Lignite 69-44 76-62 8300-6300 52-30

Subbituminous

HvBb

HcCb

HvAb

52-40

50-29

49-31

80-71

86-76

88-78

11500-8300

13000-10500

>14000

30-12

15-2

5-1

LvB 22-14 91-86 5-1

MvB 31-22

Anthracite 14-2 99-91


15/94

1. Klasifikasi ASTM

2. Klasifikasi National Coal Board

3. Klasifikasi International

4. Klasifikasi Australia


16/94

Dasar : Rank batubara selama proses

coalifikasi.FC (dmmf), VM (dmmf), HV (mmmf)

Batubara dengan VM31%, klasifikasi

berdasarkan nilai kalor (HV)


17/94

Class Group Limits of FC or Btu (mmf) Requisite

Physical

Properties

I. Anthracite 1. Meta-anthracite Dry FC, 98% or more (Dry VM,2%

or less)

2. Anthracite Dry FC, 92% or more and lessthan 98% (Dry VM,8% or less andmore than 2%)

3. Semianthracite Dry FC, 86% or more and lessthan 92% (Dry VM,14% or less andmore than 8%)

Nonagglomerating

II.Bituminous 1. Low volatile bituminous coal Dry FC, 78% or more and lessthan 86% (Dry VM,22% or less andmore than 14%)

2. Medium volatile bituminouscoal

Dry FC, 69% or more and lessthan 78% (Dry VM,31% or less andmore than 22%)

3. High volatile A bituminouscoal

Dry FC, 69% (Dry VM more than31% or less,and moist Btu 14000or more

4. High volatile B bituminouscoal

Moist Btu, 13,000 or more andless than 14,000

5. High volatile C bituminous

coal

Moist Btu, 11,000 or more and

less than 13,000

Either

agglomeratingor non


18/94

Class Group Limits of FC or Btu (mmf) Requisite

Physical

Properties

III. Subbituminous 1. Subbituminous A Coal Moist Btu,11,000 or more andless than 13,000

2. Subbituminous B Coal Moist Btu, 9,500 or more andless than 11,000

3. Subbituminous C Coal Moist Btu, 8,300 or more andless than 9,500

IV.Lignite 1. Lignite Moist Btu, less than 8,300 Consolidated

2. Brown Coal Moist Btu, less than 8,200 Consolidated


19/94

Volatile matter

( , dmmf)

Coal rank

code

Nama Batubara

32 400 - 900 High VolatileCoal


20/94

Sifat Caking Coal Rank Coal

Very Strongly caking 400

Strongly Caking 500

Medium Caking 600

Weakly Caking 700

Very Weakly Caking 800

Non Caking 900


21/94

Hard CoalsBatubara dengan gross calorivic value >10.260 Btu/Lb atau 5,700 kcal/kg (maf)

Brown Coal dan Lignit

Batubara dengan nilai kalor < 10.260 Btu/lbatau 5,700 kcal/kg


22/94

Klasifikasi Batu bara Australia

Klasifikasi batu bara Australia (AS 2096-1987) adalah

dengan membedakan antara batu bara peringkat rendah(low rank coal) dan peringkat tinggi (high rank coal).

Untuk batu bara peringkat tinggi dikenal dengan kodeREVCAS dan untuk peringkat rendah disebut dengankode REVMAS.

R adalah singkatan dari rata-rata maksimumReflectance dari vitrinite, E adalah singkatan spesifikEnergi (d.a.f), V adalah singkatan dari Volatile matter

(d.a.f), C singkatan dari Cruscible Swelling Number, Msingkatan dari bed Moisture, A singkatan dari Ash(abu)dan S singkatan dari Sulfur.


23/94

Untuk batu bara peringkat tinggi dengan kode :

06 34 38 5 08 06

R E V C A SR = 06 artinya batu bara memiliki Reflectance berada antara 0,6 0,69%

E = 34 artinya batu bara mempunyai Gross Specific Energy antara 34 34,98MJ/kgV = 38 artinya batu bara mempunyai Volatile Matter antara 38 -38,9% (d.a.f)C = 5 artinya batu bara mempunyai Crucible Swelling Index 5- 5A = 08 artinya batu bara mempunyai kadar abu 8 -8,9% (db)S = 06 artinya batu bara memiliki kadar sulfur antara 0,6-0,69% (db)

Untuk batu bara peringkat rendah2 24 49 59 03 03

R E V M A S

R = 2 artinya batu bara memiliki Reflectance antara 0,2 0,29%E = 24 artinya batu bara mempunyai Gross Specific Energy antara 24 24,9 MJ/kg

V = 49 artinya batu bara mempunyai Volatile Matter antara 49 -49,9%M = 59 artinya batu bara mempunyai Bed Moisture 59- 59,9%A = 03 artinya batu bara mempunyai kadar abu 3 -3,9% (db)S = 03 artinya batu bara memiliki kadar sulfur antara 0,3-0,39% (db)


24/94

1.

Analisa Proksimat (Proximate Analysis)

2.

Analisa Ultimat (Ultimate Analysis)


25/94

1. ar = as received 2. adb = air dried basis

3. daf = dry ash free

4. db = dry basis 5. mmmf = moist mineral matter free

6. maf = moisture ash free

7. mmf = mineral matter free


26/94

Moisture content (Kandungan/kadar air)- Inherent moisture- Free moistureTotal moisture : berpengaruh dlmcombustion process

Volatile matter (Senyawa volatil/mudahmenguap)

Fixed carbon (Karbon tetap/tertambat) Ash content (Kadar Abu)


27/94

Kandungan zat anorganik yang dapatditentukan jumlahnya sebagai berat yangtinggal apabila batubara dibakar secarasempurna.

Mineral matter (kandungan mineral) yg apabiladibakar akan menjadi abu.

Ash : Fly ash dan bottom ash.


28/94

Material non carbonaceous dalam batubarayang dapat menurunkan nilai kalor.

Mineral matter :

-garam garam silikat, aluminat, sulfat,karbonat.

-Sulfida dari Na, K, Ca, Mg, Ti dan Fe

-Trace element seperti Vanadium.


29/94

Mineral matter = 1.08 (ash) + 0.55 S (total)

Kandungan mineral dari batubara :

- Extraneous mineral/ash

Zat organik ikutan selama coalifikasi.

Clay, pyrites,calcites,Ca dan Mg Carbonate- Inherent mineral/ash : Zat anorganik yg ada

dalam batubara yg berasal dari tumbuhandan lumpur.


30/94

1. Menambah energi pada prosespenghalusan/penggilingan.

2. Dapat menyebabkan korosi pada pipa boiler

3. Penyumbatan/fouling yg akan menghalangi

aliran panas4. Kesukaran dalam ruang bakar

5. Dapat merusak klinker pada pabrik semen.


31/94

VM dapat ditentukan dengan kehilangan beratyg terjadi bila batubara dipanaskan tanpakontak dgn udara pada suhu 950 oC.

VM --- H2, CO, CO2,CH4, tar

Makin tinggi rank makin kecil VM.


32/94

FC = 100 VM Ash


33/94

Nilai kalor adalah penjumlahan panaspembakaran dari unsur yg dapat terbakar dalambatubara (C, H dan S) dikurangi panas peruraianzat carbonaceous dan ditambah atau dikurangi

dgn reaksi eksotermis dan endotermis daripembakaran zat pengotor dalam batubara


34/94

Dulong Formula (1973)

HHV(MJ/kg) = 33.86*C + 144.4*(H-

O/8)+9428*S

Channiwala & Parikh (2002)

HHV(MJ/kg) = 34.91*C + 117.83*H-10.34O-1.51*N+10.05*S-2.11*Ash


35/94

Carbon

Hidrogen

Oksigen

Nitrogen Sulfur

Posfor


36/94

Sulfur Anorganik (Inorganic Sulphur) Sulfur Organik (Organic Sulphur)

Sulphate Sulphur


37/94

Sifat Caking dan cokingCoking:

- Gray King Assay

- Dilatometer

Caking :

- Free Swelling Index (FSI)

- Roga Index


38/94

Dinyatakan dengan seri standard:

A, B, C, D, E, F, G, G1, G2, G3, dan Gx


39/94

Dilakukan untuk menentukan sifat cokingdari batubara.

Prinsip : Coke coal akan melunak danberkurang volumenya (konstraksi) akibat

pemanasan. Bila suhu pemanasanditingkatkan coke coal akan menjadi plastisdan volumenya membesar.


40/94

Dilatation

Contraction

TmTsTf

Dilatation (%)

0

+

-


41/94

Dilatometer Observation Caking Grade

(Group Number)

Caking Capacity

Unchanged 0 Non coking

Contraction 1 Very weak coking

Contraction and negative

dilation

2 Weak Coking

Over 0 up to 50% dilation 3 Middle coking

Over 50% up to 140%dilation

4 Good coking

Over 140% dilation 5 Excess coking


42/94

Standard residu :1,11/2, 21/2,3,31/2,4,41/2,5,51/2,6, 61/2,7,71/2,8

Crucible Swelling Index Gray King Assay

0- 1/2 A-B

1-4 C-G2

4 1/2-6 F-G4

6 -8 G3-G9

8 - 9 G7ke atas


43/94

Pengujian untuk menentukan sifat caking batubara. Cara :

1 gr batubara dicampur dengan 5 gr antrasit dan ditekanselama 30 detik oleh beban seberat 6 kg. Setelah itudilakukan karbonisasi pada suhu 850 oC selama 15 menit.

Coke yg dihasilkan diayak dgn ayakan 1 mm, residu ygtinggal pada ayakan ditimbang dan dimasukan dalam drumsebanyak 3 kali masing masing selama 5 menit. Setelah itudiayak dengan ayakan 1 mm dan residu yg diperolehditimbang.


44/94

Q= berat coke hasil karbonisasi

a = berat coke yg tinggal pada sieve

sebelum drumming pertama

b =berat coke setelah drumming pertamac =berat coke setelah drumming kedua

d =berat coke setelah drumming ketiga


45/94

Roga Test Sifat Caking

0 - 5 0 = non caking

5 - 20 1= weakly caking

20 - 45 2=moderately caking

45 3= strongly caking


46/94

Sifat fisis batubara :1. Densitas : Piknometer

- bulk density : Densitas curah

Jumlah massa/vol. dari tempat batubara ituberada

. Ukuran dan bentuk partikel

. Jumlah moisture

. Bentuk tempat/container dan cara pemuatan

batubara ke tempat itu.

- apparent density : mercury density- true density : water density dan heliumdensity


47/94

Porositas

- Macropores : > 200 Ao

- Transitional pores : 20 200 Ao

- Micropores : < 20 Ao

Luas Permukaan :

- Heat of wetting : Adsorpsi Metanol ---swelling---panas endotermis dan eksotermis

- Metoda BET (Brenauer Emmet Teller) : AdsorpsiNitrogen liquid (-196 oC) atau CO2 (-78 oC)


48/94

3. Sifat Caking dan Coking

4. Angle of Repose : Sudut terbesar dari tumpukan

zat padat dimana belum terjadi pergeseran ataukeruntuhan (penting untuk penyimpanan (coalstorage) dan pengaliran batubara menggunakanbelt conveyor dan hopper.

Ukuran Batubara (in) Angle of Repose (deg.)

1.5 0.75 41

0.75 0.50 40

0.50 -0.25 38

0.25 0 32


49/94

Hardness (kekerasan) dan Grindability

Hardness : ketahanan batubara thd

goresan/guratan. Dinyatakan dalam skala Mohs.

Skala Contoh

1 Talk

2 Gypsum

3 Calcite

4 Fluorite

5 Apatite

6 Feldspar

7 Quartz

8 Topaz

9 Corundum

10 Diamond


50/94

Grindability : Sifat mudah atau tidaknyabatubara digiling. Nilainya diukur

berdasarkan jumlah energi yang diperlukanuntuk menggiling sample dalam standard milltest.


51/94

International System untuk hard coal terdiridari 10 kelas berdasarkan kandungan VMnya.

Bila VM < 33% : kelas 0 - 5

VM > 33% : kelas 6 - 9 Terdiri dari 3 angka

Angka pertama : kelas

Angka kedua : group

Angka ketiga : sub-group


52/94

1. Coal preparation

- Penyimpanan (storage)

- Penanganan (handling)

- Pengecilan Ukuran (Sizing)

- Pembersihan mekanis

2. Satuan Operasi

- Pengecilan ukuran (size reduction termasukcrushing

dan pulverizing)

- Screening

- Dewatering dan drying- Briquetting

- Coal cleaning dengan proses kering dan basah

- Water pollution abatement


53/94

Combustion (pembakaran)

Carbonization and pyrolisis

(Karbonisasi dan pirolisa)

Gasification (Gasifikasi)

Liquefaction (pencairan)


54/94

Bahan H/C

Metana 4.00

Napta 2.27

Minyak Berat 1.59Bituminus 0.69

Subbituminus 0.53

Lignit 0.91


55/94

Batubara

Gas NHV rendah Gas NHV sedang Arang Bahan bakar cair

Gasifikasi

Listrik dari internal

combustionengine

melalui mesin diesel,

motor bakar danGas turbin

Listrik dari

external

combustion

engine melalui

siklus uap

Metanol

Pohon Industri Batubara


56/94

Pohon Industri Batubara


57/94

Pembakaran batubara untuk menghasilkan energi

(kalor). Biasanya dalam suatu power plant.

Prinsip :

1. Mengubah energi kimia menjadi energi panas.

2. Memindahkan panas dari gas panas hasilpembakaran batubara dengan udara dalam dapur.

3. Ekpansi fluida kerja ke dalam turbin uapuntuk menghasilkan tenaga mekanis.

4. Mengubah tenaga mekanis menjadi tenagalistrik


58/94


59/94

2 C (grafit) + O2(g) 2 CO (g)+ 52.8 kkal

2 CO(g) + O2(g) 2 CO2(g) + 135.3 kkalC (grafit) + O2(g) 2 CO(g) - 41.2 kkalC(grafit) + O2(g) CO2 + 94.1 kkalReaksi tambahan:

2 H2(g) + O2(g) 2H2O(g) + 115.8 kkalReaksi Karbon-Air (Water shift reaction)C (grafit)+ 2 H2O(g) CO(g) + H2 - 31.4

kkalC

(grafit)

+ 2 H2

O(g)

CO2(g)

+ 2

H2(g)

- 21.5kkal

C (grafit)+ 2 H2O(g) CO2(g)+ 2 H2(g)+ 9.8kkal


60/94

A) Nilai KalorB) Kandungan Abu dan sifat fusi

C) Kandungan Sulfur

D) Kandungan Zat terbangE) Kandungan Air

F) Sifat Coking


61/94

CO

H20

SO2

CO2CO CO2

H2 H2O

O2

COCO2

H20

SO2 SO3


62/94

Karbonisasi : Pemanasan desktruktif tanpa

kehadiran udara yang akan menghasilkanproduk padatan, residu carbonaceous yangdisebut cokeatau char dan senyawa volatil.

Pyrolisis : Dekomposisi termal dari strukturbatubara dengan produk hampir sama dgnkarbonisasi.

Tujuan :

Meningkatkan kadar C dalam batubaraMeningkatkan nilar kalor

Memanfaatkan coke/char


63/94

1. Karbonisasi temperatur rendah :

Proses karbonisasi pada suhu tidak lebih dari700 0C. Menghasilkan smokeless solid fueluntuk keperluan domestik atau industrialboilers.

2. Karbonisasi temperatur tinggi :

Proses karbonisasi pada suhu diatas 900 0C.Menghasilkan metallurgical coke.


64/94

Combustible gas : H2, CO, CH4, dan HigherHydrocarbon.

Non-combustible gas : CO2

, H2

O

Uap tar

Hid k b


65/94

Hidrokarbon :

- Pemutusan ikatan C-C dan ikatan C-H

diikuti dengan pembentukan molekul.- Metan terbentuk dengan cara

autohydrogenation

Hydrogen :

-Pemutusan ikatan C-H diikuti denganpembentukan molekul hidrogen.


66/94

Karbonmonoksida

- Terbentuk dari gugus karbonil

- Biasanya pada suhu dibawah 5000

C

Karbondioksida

- Berasal dari gugus karboksil.


67/94

Proses gasifikasi adalah proses mengubah wujud

batu bara dari padatan menjadi gas sintesa yaitu

gas karbonmonoksida dan hidrogen dalam suatu

peralatan yang disebut Gasifier.

Reaksi batu bara dapat dilakukan dengan udara,

oksigen, steam, CO2 atau campuran gas-gas tsb.

Bila gasifikasi dilakukan pada lingkungan gas

hidrogen maka gasifikasi disebut hydrogasification.

Proses pemanfaatan batu bara melalui metoda

gasifikasi telah berkembang sejak Perang Dunia ke

II.

Gasifikasi batu bara dapat menghasilkan tiga jenis


68/94

Gasifikasi batu bara dapat menghasilkan tiga jenisproduk

Gas dengan nilai kalor rendah dapat dihasilkan dari

gasifikasi batu bara dengan udara dan steamdengan nilai kalor gas yang dihasilkan antara 90sampai 180 BTU/scf.

Gas dengan nilai kalor sedang diperoleh dari

gasifikasi batu bara menggunakan oksigen dansteam yang pada umumnya menghasilkan gaskarbonmonoksida dan hidrogen dengan nilai kalorantara 250 sampai 400 BTU/Scf.

Gas dengan nilai kalor tinggi atau synthetic naturalgas (SNG) dihasilkan dari gas dengan nilai kalorsedang dan mempunyai nilai kalor antara 900sampai 1000 BTU/scf yang setara dengan gasmetana.

Batu bara merupakan senyawa aromatik dan


69/94

p yhydroaromatik yang membentuk blok secara cross-linking (ikatan silang) dengan gugus-gugusfungsional terletak pada sisi-sisi blok tsb.

Tahap awal proses gasifikasi batu bara akanmengalami pengeringan yaitu hilangnya air yang adapada permukaan batu bara.

Tahap kedua akan terjadi devolatilisasi dimanagugus-gugus fungsional batu bara yang terikatdengan ikatan silang akan terputus; senyawa-senyawa hydroaromatik akan tercraking.

Tahap selanjutnya akan terjadi peristiwa gasifikasi

dimana senyawa-senyawa karbon akan beraksidengan media gasifikasi menghasilkan gas CO2, H2dan CH4. Sebagai hasil akhir pembakaran akanterbentuk gas dan sisa pembakaran berupa abu.

Reaksi-reaksi Gasifikasi Reaksi kimia yang terjadi selama proses gasifikasi adalah:


70/94

Reaksi kimia yang terjadi selama proses gasifikasi adalah:Reaksi sekuensial karbon menjadi gas karbonmonoksida dankarbondioksida.

2 C + O2 2 CO2 CO + O2 2 CO2

Oksidasi hidrogenH2 + O2 H2O

Reaksi karbon dengan steam dan karbondioksidaC + H2O CO + H2C + CO2 2 CO (Reaksi Boudouard)

Reaksi water gas shiftC + H2O CO + H2

5. Reaksi dekomposisi volatile matter dalam batu bara membentuk gas metanaCnHm m/4 (CH4) + (4n-m)/4 C

6. Hidrogenasi volatile matter dan carbon menjadi gas metanaCn Hm + (2n-m)/2 H2 nCH4

C + 2H2 CH4

Mekanisme Transport pada Gasifikasi


71/94

Menurut Cornelis (1987) mekanisme transportasi mediagasifikasi pada partikel batu bara meliputi tiga tahapan

yaitu :

1) Difusi steam melalui boundary layer hidrodinamika

2) Difusi media gasifikasi ke dalam pori batu bara dan

3) Reaksi kimia antara atom C dan steam (H2O)membentuk gas karbonmonoksida dan hidrogen.


72/94


73/94

Berdasarkan kontak reaksi batu bara dengan media gasifikasi:

1. Gasifikasi unggun tetap (Fixed bed gasification),

2. Gasifikasi unggun terfluidisasi (Fluidized bed gasification),3. Gasifikasi unggun bergerak (entrained bed gasification)

4. Gasifikasi lelehan garam/logam (Molten salt/metal bathgasification).

Berdasarkan kondisi residu yang dibuang:

1. non slagging operation

2. Slagging operation.

Berdasarkan sistem pemanasan:

1. Autothermal

2. Allothermal.

Gasifikasi Unggun Tetap (Fixed-bed gasification)


74/94

Keunggulan

Aliran bahan bakar dan abu terjadi secara counter currentterhadap media gasifikasi dan produk gas sehinggapenggunaan panas lebih ekonomis.

Waktu tinggal yang relatif lama di dalam gasifier akanmenghasilkan konversi karbon yang tinggi.

Gas hasil juga bebas dari padatan dan sistem plug flow daripadatan akan meminimalisir kehilangan bahan bakar.

Faktor penting yang harus diperhatikan:

ukuran dan distribusi partikel batu bara,

kecenderungan partikel teraglomerasi, reaktifitas batu bara,

temperatur lebur abu.


75/94

Ukuran batubara yang cocok adalah dari sampai 2 inch danharus terdistribusi secara uniform. Batu bara jenis coking tidakdapat digunakan pada gasifier jenis ini sebelum ditreatmen

agar menjadi non aglomerating.

Reaktifitas batu bara umpan diperlukan untuk menentukansuhu minimum pada zona gasifikasi. Temperatur lebur abudiperlukan untuk menentukan apakah gasifier beroperasi

secara slagging atau non slagging.

Pada gasifier yang beroperasi dengan cara non slagging,temperatur lebur abu lebih besar dari 1150oC lebih disukai.Temperatur maksimum pada zona reaksi pada operasi

slagging yaitu antara 15001800 oC lebih besar dari operasinon slagging yaitu antara 1200-1300 oC.


76/94

Gasifikasi Unggun Terfluidakan

Gasifikasi unggun terfluidakan pertamakali digunakan secara

komersial adalah gasifier Winkler pada tahun 1920 an.Gasifier jenis ini mempunyai keunggulan yaitu :

Perpindahan panas internal sangat cepat terjadi dalam bedserta distribusi temperatur yang seragam di dalam bed.

Dapat beroperasi pada rentang output yang luas tanpakehilangan efisiensi yang signifikan,

Sistem penyimpanan fuel dalam reaktor dapat menghindarimasuknya oksigen bila terjadi kehabisan suplai bahan bakar.

Sistem ini juga mempunyai laju spesifik gasikasi yang tinggidan mampu menghandle semua jenis partikel batu bara yanghalus.


77/94

Kelemahan:

Batu bara yang tidak tergasifikasi hilang dalam bentuk debu.

Slagging dan chaneling dapat terjadi karena rasio antarapanjang dan diameter bed batu bara yang tinggi.

Distribusi ukuran partikel yang sempit

kecenderungan terjadinya aglomerasi dari batu bara umpan.

Bed mengandung partikel batu bara yang kasar akanmenyebabkan slagging.


78/94

Keunggulan:

Dapat memanfaatkan segala jenis batu bara.

Sifat coking dan swelling batu bara tidak berpengaruh padaoperasi gasifier. Yang perlu diperhatikan adalah temperaturlebur abu jika operasi gasifier dilakukan secara slagging ataunon slagging. Sistem entrained memproduksi gas dan tidakmenghasilkan tar dan sedikit gas metana karena semua volatilmatter teroksidasi secara sempurna pada tahap awal gasifikasi.

Kelemahan:

Rendahnya persediaan fuel pada zona reaksi. Karenamenurunnya konsentrasi reaktan dan temperatur dari inlet(masukan) ke outlet (keluaran) maka laju gasifikasi akan rendahpada outlet sehingga tidak ekonomis untuk melakukan gasifikasi

lebih dari 85 sampai 95% karbon untuk single pass.


79/94

Jenis

Unggun tetap

Unggun terfluida

Unggun bergerak

Kondisi Abu

Abu kering di bottom

Slagging

Abu kering

Agglomerating

Slagging

Jenis Proses

Lurgi

BCL

Winkler, HTW,KBR,

CFB,HRL

KRW, U-Gas

KT, Shell, GEE, E-Gas,

Siemens, MHI, PWR

Karakteristik umpan

Ukuran

6-50 mm

6-50 mm

610 mm 610 mm 100 m

Butiran halus

Terbatas

Lebih baik dari

abu kering

Injeksi melalui

tuyers

mungkin

Ya

Batu bara caking Ya, dengan stirrer Ya, dengan

stirrer

Ya Ya Ya

Peringkat batu bara

Semua

tinggi

rendah

semua

Semua

Karakteristik operasi

Suhu gas keluar

Rendah

(425-460 oC)

Rendah

(425-460 oC)

Sedang

(900-1050 oC)

Sedang

(900-1050 oC)

Tinggi

(1250-1600 oC)

Kebutuhan oksidan

Rendah

Rendah

Sedang

Sedang

Tinggi

Kebutuhan steam

Tinggi

Rendah

Sedang sedang

Tinggi

Karakteristik lainnya Hidrokarbon dalam gas Hidrokarbon

dalam gas

Konversi karbon

rendah

Konversi karbon

rendah

Gas murni, konversi

karbon tinggi


80/94

Sejak diperkenalkannya generator gas pada awal tahun 1860 makaada empat gasifier kecil yang komersial yaitu

1) Gasifier Lurgi

2) Gasifier Wellman-Galusha

3) Gasifier Koppers-Totzek dan

4) Gasifier Winkler.

Perkembangan terakhir juga dikenal Gasifier Molten bath.Gasifier Lurgi dan Wellman-Galusha merupakan gasifier ungguntetap yang beroperasi pada tekanan 34 atm. Gasifier Koppers-Totzek merupakan gasifier entrained dan Gasifier Winklermerupakan gasifier fluidized bed yang beroperasi pada tekanan

atmosfer.


81/94

Gasifier Lurgi pertama kali diperkenalkan pada tahun 1936.Gasifier ini mempunyai diameter 12 ft dan dapat memroses600 ton batu bara per hari. Gasifier Lurgi mempunyai verticalwater cooled pressure shell. Batu bara berukuran 1/8 inchdiumpankan ke lock-hopper dibagian atas. Steam danoksigen (atau udara) diinjeksikan melalui rotary bottom grate.Gasifikasi biasanya efektif pada tekanan 3.5 MPa dantemperatur 925-1035 oC. Sebagai produk gasifikasi akandiperoleh 50% hidrogen, 35% karbonmonoksida dan 15% gasmetana.


82/94


83/94


84/94


85/94

Mengubah wujud batubara dari padatan

menjadi cairan sehingga dapat digunakan

sebagai bahan bakar cair.

Cairan hasil proses liquefaksi dapat

ditingkatkan kualitasnya (up-grading) yg

bertujuan :

1 Meningkatkan ratio H/C


86/94

1. Meningkatkan ratio H/C

2. Mereduksi/menghilangkan kandungan S. N,O, trace element dan abu

3. Menurunkan viskositas dan titik didih cairan

4. Memperbaiki stabilitas dalam penyimpanan

5. Menghilangkan sifat toksisitas dan

karsiogenik cairan

Char & Co-gasCogas


87/94

Pyrolisis

Solvent

Exctraction

Catalytic

Methanol

Synth-gas

Production

Flash Hydro

Cat. Donor

Solvent

Non-catalytic

Synthoil

Mobil-M

DirectLiquefaction

Indirect

Liquefaction

Critical solvent

Once-through Cat.

Lurgi-Rhurgas

Contact Catalyst

Rockwell

Hot-Riser

H-Coal

GVV

DOW

MOBIL

SASOL

Coal

SRC - I

SRC - II

EDS

CSF

NCB


88/94

1. ReaktifitasAntrasit sukar dicairkan. Batubara

bituminus kualitas tinggi memerlukan kondisitertentu dibandingkan dengan batubara

kualitas rendah. High volatile bituminous coalmemberikan hasil yang banyak. Low rank coalseperti lignite mencair lebih cepat tetapi hasil(cairan) sedikit.

2 Laju pemanasan


89/94

2. Laju pemanasan

Laju pemanasan diusahakan secepat mungkin untukmenghindari repolimerisasi dari radikal bebas yg

terbentuk dari pemecahan ikatan kimia dari batubara.Suhu optimal : 400 550 oC

3. Katalis

Kebanyakan metal dapat digunakan sebagai katalis.

Abu batubara juga dapat bertindak sebagai katalisdalam hidrogenasi.

4. Tekanan

Tekanan operasi yg diperlukan berkisar 500 -4000 psi(34-270 atm)

5. Waktu kontak

Waktu kontak berkisar antara 20 menit sampai 2 jam.

EkstraksiFenol

Senyawa basa


90/94

D

I

S

T

I

L

A

S

I

Minyak

dariBatubara

Reforming

Ekstraksi Aromatik

Steam Cracking

Isolasi Poliaromatik

Hydrotreating

Hidrogenasi Aromatik

Hydrotreating

Hydrocracking

Hydrotreating

Hydrocracking

Minyak

Ringan< 200 oC

Minyak

menengah

200 - 300

Minyak

berat

>350 oC

Senyawa basa

Gasoline

BTX

Etan/propan

Gasoline

Gasoline

Gasoline

Gasoline

Special Oil

Gasoline

Diesel Fuel

Gasoline

Pyrolisis Oil


91/94

1. Secara Kimia 2. Menggunakan instrument


92/94


93/94


94/94

teknologi batubara

Documents