PROPOSAL TUGAS AKHIR Akamigas BalonganDiajukan oleh: Ageng Kuncoro H 11120101Fakultas: TeknikJurusan : Teknik Permin!akan2015BAB IP"#$AHULUA#1%1 La&ar BelakangHarga tinggi dari minyak dan gas bumi membuat peningkatan teknologiyang baru seperti halnya gasifikasi batu bara.asifikasi batubara adalah prosesuntuk mengubah batubara menjadi fuel gas yang kaya akan !" dan H2. Hal inibukan lagi teknologi baru. as yang dihasilkan dari karbonisasi #oking #oal telahdigunakansebagai penerangansejaktahun1$%2.&roses original yangsamadengancokingini adalah proses yang mengubahnon-coking coalyangdidemonstrasikanpada tahun1'(0.)etapi pada akhirnya tidakdipakai lagikarena !"merupakan gas bera#un lebih bera#un dari pada !"2karenake#epatan !" mengikat hemoglobin lebih #epat dibandingkan dengan !"2. &adaakhir tahun 1''0produksi kimia dari proses gasifikasi didemonstrasikan dalampembuatanamoniak.)eknologi iniberkembang sangat #epatke daerah*ropa+Jepang dan ,merika -erikat.&rosesgasifkasitelah dikenalsejak abad lalu untuk mengolahbatubara+gambut. ,tau kayu menjadi bahan bakar gas yang kini mulai dimanfaatkan. &adatahun.tahun terakhir ini terjadi peningkatan harga gas alam+ sehingga gasifikasibatu bara merupakan alternatif dan layak se#ara ekonomis.1%2 Rumusan 'asala( ,pa yang dimaksud dengan asifikasi/ ,pa saja tahapan.tahapan dari proses gasifikasi/ 0agaimana jenis reaktor yang digunakan dalam proses gasifikasi/1%) Tu*uan Penulisan 'akala( 1emenuhi salah satu tugas mata kuliah &enyediaan *nergi 1emperoleh pengetahuan mengenai &roses asifikasi dan )eknologiasifikasi 0atu 0ara1% 'an+aa& Penulisan 'akala(1. Dapat mengetahui pengertian gasifikasi batubara.2. Dapat mengetahui teknologi dari gasifikasi batubara.2. Dapat mengetahui jenis.jenis reaktor gasifikasiBAB IITI#,AUA# PUSTAKA2%1 Penger&ian Gasi+ikasiasifikasi adalahproses pengubahanmateri yangmengandungkarbonseperti batubara+ minyak bumi maupun biomassa kedalambentuk karbonmonoksida3!"4+ metana3!H54+ dan Hidrogen3H24denganmereaksikanbahanbaku yang digunakan pada temperatur tinggi dengan jumlah oksigen yang diatur.&ada proses gasifikasi+ jumlah udara yang diperlukan lebih rendah dibandingkandengan jumlah udara yang dibutuhkan di proses pembakaran. &erbedaangasifikasi denganpembakaranterletakpadajumlahoksigenyang digunakan dalam proses serta produk yang dihasilkan. &roses pembakaranmenggunakan oksigen melebihi kebutuhan stoikiometrik dan produk yangdihasilkan berupa energi panas dan gas yang tidak terbakar. -ementara itu+ prosesgasifikasi sangat bergantung pada reaksi kimia yang terjadi pada temperatur diatas$00 0!. )ujuandari prosesgasifikasi adalahmengubahunsur.unsur pokokdaribahanbakar yangdigunakankedalambentukgas yanglebihmudahdibakar+sehingga hanya menyisakan abu dan sisa.sisa material yang tidak terbakar 3inert4.&erbedaan antara proses asifikasi dengan pembakaranPer-e.aan Gasi+ikasi Pem-akaran)ujuan1eningkatkan nilai tambahdan kegunaan dari sampahatau material dengan nilairendah1embangkitkan panasatau mendestruksi sampahJenis &roses 6on7ersi kimia dan termalmenggunakan sedikit oksigen&embakaran sempurnamenggunakan udaraatau tanpa oksigen berlebih 3oksigen46omposisi gaskotorsebelum dibersihkanH2+ !"+ H2-+ 8H2 danpartikulat!"2+ H2"+ -"2+ 8"9 danpartikulat6omposisi gas bersih H2 dan !" !"2 dan H2"&roduk padatan ,rang atau kerak 3slag4 ,bu)emperatur3o!4 $00.1500 '00.1000)ekanan :ebih dari 1 atm 1 atm2%2 Ta(a/an Proses Gasi+ikasiasifikasi terdiri dari empat tahapan terpisah: pengeringan+ pirolisis+oksidasi;pembakarandanreduksi. 6eempat tahapanini terjadi se#araalamiahdalamprosespembakaran. Dalamgasifikasi keempattahapaninidilaluise#araterpisah sedemikian hingga dapat menginterupsi 150 ?! &irolisis;De7olatilisasi: 150 @ ) @ $00 ?! "ksidasi;pembakaran: $00 @ ) @ 1500 ?! Aeduksi: '00 @ ) @ 1000 ?!&roses pengeringan+ pirolisis+ dan reduksi bersifat menyerap panas 3endotermik4+sedangkan proses oksidasi bersifat melepas panas 3eksotermik4. 2%2%1 Pengeringan&adapengeringan+ kandunganairpadabahanbakarpadatdiuapkanolehpanasyang diserap dari proses oksidasi.2%2%2 Pirolisis &ada pirolisis+ pemisahan volatile matters 3uap air+ #airan organik+ dan gas yangtidak terkondensasi4 dari arang atau padatan karbon bahan bakar jugamenggunakan panas yang diserap dari proses oksidasi. &irolisis atau de7olatilisasidisebut jugasebagai gasifikasi parsial. -uaturangkaianprosesfisikdankimiaterjadi selama proses pirolisis yang dimulai se#ara lambat pada )$00 ?!.6omposisi produkyangtersusunmerupakanfungsi temperatur+ tekanan+ dankomposisi gas selama pirolisis berlangsung. &roses pirolisis dimulai padatemperatur sekitar 220?!+ ketika komponenyangtidakstabil se#ara termal+seperti lignin pada biomassa danvolatile matterspada batubara+ pe#ah danmenguap bersamaan dengan komponen lainnya. &roduk #air yang menguapmengandung tar dan &,H 3polyaromatic hydrocarbon4. &roduk pirolisis umumnyaterdiri dari tigajenis+ yaitugasringan3H2+ !"+ !"2+ H2"+ dan!H54+ tar+danarang.2%2%) Oksi.asi 0Pem-akaran1&embakaranmengoksidasi kandungankarbondanhidrogenyangterdapat padabahanbakar denganreaksi eksotermik+ sedangkangasifikasi mereduksi hasilpembakaran menjadi gas bakar dengan reaksi endotermik. "ksidasi ataupembakaranarangmerupakanreaksi terpentingyangterjadi di dalamgasifier.&roses ini menyediakan seluruh energi panas yang dibutuhkan pada reaksiendotermik. "ksigen yang dipasok ke dalam gasifier bereaksi dengan substansiyangmudahterbakar. Hasil reaksi tersebut adalah!"2danH2"yangse#araberurutan direduksi ketikakontakdenganarangyangdiproduksipadapirolisis.Aeaksi yang terjadi pada proses pembakaran adalah:! B "2!"2 B 2%2.$$ kJ;mol karbonAeaksi pembakaran lain yang berlangsung adalah oksidasi hidrogen yangterkandung dalam bahan bakar membentuk kukus. Aeaksi yang terjadi adalah:H2 B C "2H2" B $52 kJ;mol H22%2% Re.uksi 0Gasi+ikasi1Aeduksi atau gasifikasi melibatkan suatu rangkaian reaksi endotermik yangdisokong oleh panas yang diproduksi dari reaksi pembakaran.&roduk yangdihasilkanpadaprosesini adalahgasbakar+seperti H2+ !"+ dan!H5. Aeaksiberikut ini merupakan empat reaksi yang umum telibat pada gasifikasi.! B H2" H2 B !" D 121.2' kJ;kg mol karbon!"2 B ! 2!" D 1$2.5' kJ;mol!" B H2"!"2 B H2 D 51.%' kJ;mol! B 2H2 !H5 B $5.%0 kJ;mol karbon2%) Teknologi Gasi+ikasi Ba&u Bara&rosesgasifikasibatubaraadalah salah satupengolahan batubarayangbertujuan untuk mengkon7ersi se#ara termo.kimia bahan batubara padat menjadibahan gas+ sehingga mudah terbakar. &roses gasifikasi pada dasarnya merupakanproses pirolisa pada suhu sekitar 150 D %00?!+ diikuti oleh proses oksidasi gashasil pirolisa pada suhu %00 D 1500 ?!+ serta proses reduksi pada suhu (00 D %00?!. 0aik proses pirolisa maupun reduksi yang berlangsung dalamreaktorgasifikasi terjadi dengan menggunakan panas yang diperoleh dari proses oksidasi.asifikasi batubaraberlangsungdalamkeadaankekuranganoksigen. Dengankata lain+ gasifikasi batubara bolehdipahami sebagai reaksi oksidasi parsialbatubaramenghasilkan #ampuran gas yangmasih dapatdioksidasilebih lanjut3bersifat bahan bakar4. asifikasi batubara merupakan proses yang dapatdigunakanuntukmenghasilkangassintetis 3syn.gas4 dari bahanbakar padat.Dengan pemanasan dalam gasifier+ bahan baku batubara akan terurai menjadi gashidrogen+ methana+ karbonmonoksida+ karbondioksida+ nitrogen+ polutandanabu. 6omponensyn.gasyangdapat dimanfaatkanuntukmenghasilkanenergiadalah hidrogen+ methan dan karbon monoksida.)eknologi gasifikasi dapat dikelompokkan berdasarkan konfigurasi alirandari unit gasifiernya+ antara lain :1.Fixed bed2.Fluidized bed2.Entrained flow5.Molten bath1% Fixe bed&adakonfigurasi ini+ batubaradiumpankandari atas kemudianperlahan.lahanturunkebaEahdandipanaskanolehgaspanasdari arahbaEah.0atubarameleEati Fonakarbonisasi kemudianFonagasifikasi+akhirnya sampai pada Fona pembakaran pada bagian baEah gasifiertempat reaktangas diinjeksi. -istemini diilustrasikanpadaambar 1berikut ini : GAeaksi kimia yang terjadi dalam fixed bed gasifier+ yaitu :ambar 1. fixed bed gasifierambar 1.1. Aeaksi kimia yang terjadi dalam fixed bed gasifier&ada proses gasifikasi dengan fixed bed gasifier,da 5 Fona reaksi yaitu :1. Hona de7olatilisasi&ada Fona ini terjadi penguapan uap air dan Fat.Fat 7olatil yangterkandung dalam batubara.2. Hona asifikasi&ada Fona ini uap air yang dialirkan dan !"2yang terbentuk daripembakaran sempurna bereaksi dengan batubara pada suhu tinggimembentuk gas sintesis yang terdiri dari !"+ H2 dan 82.2. Hona &embakaran&ada Fona ini oksigen yang masuk bereaksi dengan sebagianbatubara membentuk !"2dan H2"yang diperlukan dalamreaksigasifikasi.5. Hona abuHonaini adalahtempat penampunganabuyangdihasilkan+ baikhasil reaksi pembakaran maupun reaksi gasifikasi.2% Fluidized bedDalamfluidized bed gasifier,reaktor gas digunakan untukmembuat fluidisasi material batubara. Intukmenghindari sinteringdariabu+fluidized bed gasifierdibatasi beroperasi pada temperatur non.slagging. Gambar 2. fuidized bed0atubara dimasukkan dari bagian samping sedangkan oksidannyadari arahbaEah. "ksidan3"2danuap4selainberperansebagai reaktanpada proses+ juga berfungsi sebagai media lapisan mengambang daribatubara yang digasifikasi. Dengankondisi penggunaan oksidan yangdemikian maka salah satu fungsi tidak akan dapatmaksimal karena harusmelengkapi fungsi lainnya atau bersifat komplementer.)% Entrained flow0atubara dialirkan kedalam gasifier se#ara cocurrent atau bersama.samadenganagengasifikasi atauoksidanberupauapair danoksigen+bereaksi pada tekanan atmosfer. &adaentrainedgasifier+ batubaradihaluskan sampai ukuran kurang dari 0+1 mmdiumpankan denganreaktangas kedalamchamberdimanareaksi gasifikasi terjadi sepertihalnya sistem pembakaran bahan bakar berbentuk serbuk.Residencetimepartikelpadatanyangsingkatdalamsistemfaseentrainedmemerlukan kondisi operasi dibaEah slagging untuk men#apailaju reaksi dan kon7ersi karbon yang tinggi. Hal ini menunjukkan bahEaoperasi non.slagging padaentrainedgasifier baik sekali hanya untukproses hidrogasifikasi.ambar 2.Entrained gasifier% Molten bath Moltenbathmiripdengansistemfluidizedbeddimanareaksiterjadi dalammediumyangter#ampurmeratadari inersiapanastinggi.)emperaturoperasi tergantungpadatipebath: untukslagdanmoltenmetal bath diperlukan temperatur tinggi 31500D1$00o!4+ tetapi temperatur1000o! dapat digunakan molten salt. Aeaktan gas dapat diinjeksi dari atasseperti jet kemudian berpenetrasi kedalampermukaanbath+ sepertiditunjukkan pada gambar 2.(+ atau dapat diumpankan ke bottom bath ambar 5. Molten bathgasifierFixed bed gasifiertermasuk dalam kategori sistem aliran countercurrent+fluidizedbeddanmoltenbathgasifierdapat dianggapsebagaireaktor tanki pengadukkontinyudanentrainedgasifiersebagai sistemaliran co-current.,lirancounter currentdalamreaktorfixed bed+ pemindahanvolatile matter yang dihasilkan dari gasifier tanpa meleEati Fona gasifikasitemperatur tinggi atau Fona pembakaran. 6arakteristik komposisiprodukgas pada fixed bed gasifier yaitu adanya uap tar 3bila digunakan antrasitatau de7olatilisasi #har;#oke sebagai bahan baku4 dan yield metana yangtinggi.Residence timeyang paling lama terdapat pada fixed bedgasifierdimana ke#epatan gas dibatasi untuk menghindari semburan serbukbatubara ke dalam aliran produk gas. -edangkan residence time terpendekterdapat dalam entrained gasifier.&erbedaan residence time padatan diantara tipe gasifier merupakanhal substansial. &ada fixed bed residence time padatan biasanya beberapajam. -edangkan padafluidized bedataumolten bathpada umumnyasekitar 1 jam. &ada fluidized bed, #har yang tidak terkon7ersi dikumpulkandandiumpankankegasifierlainnyaataukepembakar.-edangkanpadaentrainedke#uali untuk hidrogasifikasi+ umumnya beroperasi padatemperatur slagging untuk men#apai laju reaksi dan kon7ersi karbon yangtinggi. Residence time yang pendek pada entrained membuat kontrol padakondisi operasi gasifikasi lebihsulit danperluadanyakekonsistensianumpan batubara+ merupakan hal yang harus diperhatikan.2% Reak&or Gasi+ikasiAeaktor gasifikasi dapat dibagi kedalam 5 jenis+ antara lain: Aeaktor asifikasi )ipe Ipdraft&ada reaktor tipe ini+ Fona pembakaran 3sumber panas4 terletak di baEahbahan bakar dan bergerak keatas seperti tampak pada ambar 2.5.1.Dalamgambar tersebut+ tampak bahEa gas panas yang dihasilkanmengalir keatas meleEati bahanbakar yangbelumterbakar sementarabahan bakar akan terus jatuh ke baEah. 6ekurangan dari reaktor ini adalahproduksi asap yang berlebihan dalam operasinya. Aeaktor asifikasi )ipe DoEndraft&ada tipe ini sumber panas terletak dibaEah bahan bakar seperti tampakpadaambar2.5.2.,liranudarabergerakkeFonagasifikasi di bagianbaEahyangmenyebabkanasappirolisayangdihasilkanmeleEati FonaGambar 2.4.1 Reaktor Gasifkasi TipeUpdraftgasifikasi yang panas. Hal ini membuat tar yang terkandung dalam asapterbakar+ sehingga gas yang dihasilkan oleh reaktor ini bersih. Aeaktor asifikasi )ipe Jn7erted DoEndraft&rinsip kerja reaktor jenis ini sama dengan prinsip kerja reaktor gasifikasidoEndraft. &erbedaannya terletak pada arah aliran udara dan Fonapembakaran yang dibalik sehingg bahan bakar berada pada bagian baEahreaktor dengan Fona pembakaran diatasnya.Gambar 2.4.2 Reaktor Gasifkasi TipeDowndraft Aeaktor gasifikasi )ipe !rossdraft&ada reaktor ini+ aliran udara mengalir tegak lurus dengan arah gerak Fonapembakaran. Aeaktor ini memungkinkan operasi yang berkesinambunganapabila memiliki sistem pengeluaran abu yang baik. Aeaktor asifikasi )ipe FluidiFed 0ed0erbeda dengan reaktor jenis sebelumnya+ pada reaktor gasifikasi tipe inibahan bakar bergerak didalamreaktor. -ebuah fan bertekanan tinggidiperlukanuntukmenggerakkanbahanbakar yangsedangdigasifikasi.Aeaktor gasifikasi tipe ini sangat #o#ok untuk keperluan industri karenamahalnya ongkos yang dikeluarkan untuk sistem seperti ini.Gambar 2.4.3 Reaktor Gasifkasi Tipe InvertedDowndraftBAB 2P"#UTUPasifikasi batubara adalah salah satu pengolahan batu bara yang bertujuan untukmengkon7ersi se#ara termo.kimia bahan batubara padat menjadi bahan gas.)eknologi gasifikasi dapat dikelompokkanberdasarkankonfigurasi alirandariunitgasifiernya. 6onfigurasi yaitu:Fixedbed, Fluidizedbed, Entrainedflowdan Molten bath$A3TAR PUSTAKA 0ilad+ 1. Aoil. 2010.