GASIFIKASIGASIFIKASI

Pengertian gasifikasi :Pengertian gasifikasi :

Suatu proses konversi batubara menjadi bahan Suatu proses konversi batubara menjadi bahan bakar gas.bakar gas.

Bahan-bahan yang digunakan dalam proses Bahan-bahan yang digunakan dalam proses gasifikasi :gasifikasi :

- batubara sebagai bahan baku utama- batubara sebagai bahan baku utama

- udara (oksigen) dan steam.- udara (oksigen) dan steam.

Dalam proses gasifikasi melibatkan reaksi kimia dari Dalam proses gasifikasi melibatkan reaksi kimia dari batubara dan steam sehingga nebghasilkan sejumlah gas, batubara dan steam sehingga nebghasilkan sejumlah gas, diantaranya CO.diantaranya CO.

Reaksi yang terjadi adalah reaksi endothermis, yang Reaksi yang terjadi adalah reaksi endothermis, yang memerlukan panas untuk berlangsungnya reaksi memerlukan panas untuk berlangsungnya reaksi tersebut.tersebut.

Berdasarkan medium gasifikasi yang ditambahkan dalam Berdasarkan medium gasifikasi yang ditambahkan dalam prosesnya, maka produk gasifikasi dapat dibedakan prosesnya, maka produk gasifikasi dapat dibedakan menjadi tiga :menjadi tiga :

1. LBG (Low BTU Gas).1. LBG (Low BTU Gas).– Media gasifikasi yang digunakan adalah udara dan steam,Media gasifikasi yang digunakan adalah udara dan steam,– Gas yang dihasilkan mengandung cukup banyak NGas yang dihasilkan mengandung cukup banyak N2.2.

– Gas ini mempunyai nilai kalor 90 – 180 BTU/cuftGas ini mempunyai nilai kalor 90 – 180 BTU/cuft, , sehingga sehingga gas ini sering disebut Low BTU Gas.gas ini sering disebut Low BTU Gas.

2. MBG (Medium BTU Gas).2. MBG (Medium BTU Gas).– Media gasifikasi yang digunakan : oksigen dan steam.Media gasifikasi yang digunakan : oksigen dan steam.– Gas yang dihasilkan tidak banyak mengandung NGas yang dihasilkan tidak banyak mengandung N22..– Gas mempunyai nilai kalor sedang : 250 – 400 BTU/CuftGas mempunyai nilai kalor sedang : 250 – 400 BTU/Cuft– Gas disebut Medium BTU gas.Gas disebut Medium BTU gas.

3. S N G (synthesis Natural Gas)3. S N G (synthesis Natural Gas)– Komponen utama dari gas yang dihasilkan CHKomponen utama dari gas yang dihasilkan CH44..– Kadang-kadang gas ini disebut Substitute Natural gas, Kadang-kadang gas ini disebut Substitute Natural gas,

karena komposisinya mirip gas alam.karena komposisinya mirip gas alam.– Nilai kalor 900 – 1.000 BTU/cuft.Nilai kalor 900 – 1.000 BTU/cuft.

Komposisi gas produk gasifikasiKomposisi gas produk gasifikasi

ProdukProduk KomposisiKomposisi

Low BTU Gas, 90 – 180 Low BTU Gas, 90 – 180 BTU/CuftBTU/Cuft

Nitrogen 50 %,Nitrogen 50 %,

Sedikit gas HSedikit gas H22 , CO, CO , CO, CO22 dan danCHCH44

Medium BTU gas 250 -Medium BTU gas 250 -400 BTU/cuft400 BTU/cuft

Sebagian besar gas CO dan Sebagian besar gas CO dan HH22. dan sejumlah gas yang . dan sejumlah gas yang sukar terbakar dan CHsukar terbakar dan CH44

S N G , 900 – 1.000 S N G , 900 – 1.000 BTU/CuftBTU/Cuft

Hampir semuanya CHHampir semuanya CH44

Konsumen produk gasifikasi :Konsumen produk gasifikasi : 1. Low BTU Gas :1. Low BTU Gas :

Bahan bakar industri gelas, metal, semenBahan bakar industri gelas, metal, semen Bahan bakar industri makanan.Bahan bakar industri makanan.

2. Medium BTU Gas:2. Medium BTU Gas: Gas tidak banyak mengandung N2, komponen utama Gas tidak banyak mengandung N2, komponen utama

senyawa-senyawa reaktif.senyawa-senyawa reaktif. Digunakan oleh industri petrokimia misal : CHDigunakan oleh industri petrokimia misal : CH33OH , NHOH , NH33, ,

bensin, kerosinbensin, kerosin Bisa digunakan sebagai pengganti gas alam dalam Bisa digunakan sebagai pengganti gas alam dalam

pembakaran langsung, temperatur nyala api 50pembakaran langsung, temperatur nyala api 50oo F lebih F lebih tinggi dari pada methanetinggi dari pada methane

3. S N G :3. S N G : Sebagai bahan bakar pengganti gas alam.Sebagai bahan bakar pengganti gas alam. Digunakan dalam berbagai industri dan bahan bakar rumah Digunakan dalam berbagai industri dan bahan bakar rumah

tangga.tangga.

Reaksi pembentukannya :Reaksi pembentukannya : C + H2 -----> CH2 tahap adsorbsi H2C + H2 -----> CH2 tahap adsorbsi H2 CH2 + H2 -----> CH4 reaksi H2 fase gas.CH2 + H2 -----> CH4 reaksi H2 fase gas. Bila merupakan hasil reaksi antara hidrogen dengan CO Bila merupakan hasil reaksi antara hidrogen dengan CO

maka reaksinya :maka reaksinya : 3 H3 H22 + CO -----> CH + CO -----> CH44 + H + H22O (reaksi metanasi)O (reaksi metanasi)

Faktor-faktor yang berpengaruh dalam gasifikasi adalah :Faktor-faktor yang berpengaruh dalam gasifikasi adalah : Karakteristik batubara Karakteristik batubara

Sifat caking dan agglomerasi batubara pada saat Sifat caking dan agglomerasi batubara pada saat dipanaskan.dipanaskan.

Sifat-sifat ini akan menentukan jenis reaktor (gasifier) Sifat-sifat ini akan menentukan jenis reaktor (gasifier) yang digunakan.yang digunakan.

Titik leleh abu :Titik leleh abu : Sifat ini penting, karena temperatur operasi akan Sifat ini penting, karena temperatur operasi akan

menentukan bentuk abu sewaktu terjadi reaksi gasifikasi menentukan bentuk abu sewaktu terjadi reaksi gasifikasi dan pembakaran.dan pembakaran.

Batubara dengan titik leleh abu rendah, pada saat Batubara dengan titik leleh abu rendah, pada saat pembakaran abu akan mencair dan membentuk slag.pembakaran abu akan mencair dan membentuk slag.

Penambahan steam akan menurunkan temperatur Penambahan steam akan menurunkan temperatur operasi, tapi bila gasifikasi berlangsung pada temperatur operasi, tapi bila gasifikasi berlangsung pada temperatur tinggi, maka abu keluar dalam bentuk cair.tinggi, maka abu keluar dalam bentuk cair.

Bila titik leleh abu batubara tinggi, maka abu akan Bila titik leleh abu batubara tinggi, maka abu akan dikeluarkan dalam bentuk padat.dikeluarkan dalam bentuk padat.

Ukuran butir batubaraUkuran butir batubara Menentukan jenis reaktor, kecepatan reaksi dan lossis Menentukan jenis reaktor, kecepatan reaksi dan lossis

batubara.batubara. Rank batubaraRank batubara

Mempengaruhi reaktifitas batubara nya.Mempengaruhi reaktifitas batubara nya.

– Katalis :Katalis : Senyawa Ca, Zn dan NaSenyawa Ca, Zn dan Na Garam alkali dan alkali tanah.Garam alkali dan alkali tanah. Keuntungan bila digunakan katalis : temperatur reaksi Keuntungan bila digunakan katalis : temperatur reaksi

lebih rendah, berarti karbon lebih reaktif.lebih rendah, berarti karbon lebih reaktif.

Tahap-tahap gasifikasi :Tahap-tahap gasifikasi : a. a. Pelepasan air :Pelepasan air :

– Zone pengringan posisinya tergantung dari jenis gasifier .Zone pengringan posisinya tergantung dari jenis gasifier . Batubara kontak dengan gas panas, sehingga air keluar.Batubara kontak dengan gas panas, sehingga air keluar.

– Tahap pirolisis : pada tahap ini terjadi devolatilisasi zat Tahap pirolisis : pada tahap ini terjadi devolatilisasi zat terbang pada suhu 500terbang pada suhu 500oo C. C.

– Tahap gasifikasi atau tahap reduksi.Tahap gasifikasi atau tahap reduksi. Pada tahap ini memerlukan panas untuk berlangsungnya Pada tahap ini memerlukan panas untuk berlangsungnya

reaksi gasifikasi. Panas yang yang digunakan adalah reaksi gasifikasi. Panas yang yang digunakan adalah panas pembakaran batubara.panas pembakaran batubara.

Tahap pembakaranTahap pembakaran..

Temperatur pembakaran yang bisa dicapai :Temperatur pembakaran yang bisa dicapai :

1.100 – 1.300 1.100 – 1.300 ooCC

Gas yang dihasilkan : CO , HGas yang dihasilkan : CO , H22 , CO , CO22, uap, methan dan gas So, uap, methan dan gas Soxx

Reaksi yang terjadi :Reaksi yang terjadi : a. Reaksi oksidasi dari Ca. Reaksi oksidasi dari C

2 C + O2 C + O22 ----> CO ----> CO 2 CO + O2 CO + O22 ----> 2 CO ----> 2 CO22..

b. Oksidasi dari hidrogen dan zat terbangb. Oksidasi dari hidrogen dan zat terbang HH22 + 0,5 O + 0,5 O22 ----> H ----> H22 O O

c. Gasifikasi karbon dengan uap dan karbon dioksida :c. Gasifikasi karbon dengan uap dan karbon dioksida : C + HC + H22 O -----> CO + H O -----> CO + H22

– C + COC + CO2 2 ----> 2 CO ----> 2 CO

d. Reaksi perubahan air menjadi gasd. Reaksi perubahan air menjadi gas

– CO + HCO + H22O -------> COO -------> CO2 2 + H + H2 2 ..

e.Proses dekomposisi dari zat terbang dalam batubara.e.Proses dekomposisi dari zat terbang dalam batubara.– CCn n HHm m -------> m/4 CH -------> m/4 CH44 + (4 n – m) / 4 + (4 n – m) / 4

Proses hidrogenasi dari zat terbang dan karbon aktif menjadi Proses hidrogenasi dari zat terbang dan karbon aktif menjadi methane dan hidrokarbon tinggi :methane dan hidrokarbon tinggi :– CCn n HHm m + (2 n – m) / 2 H + (2 n – m) / 2 H2 2 -----> n CH -----> n CH4 4

– C + 2 HC + 2 H2 2 -------> CH -------> CH4 4

KLASIFIKASI GASIFIKASI :KLASIFIKASI GASIFIKASI : Berdasarkan metode contact reactant :Berdasarkan metode contact reactant :

Fixed bed gasificationFixed bed gasification Fluid bed gasificationFluid bed gasification Entrained bed gasificationEntrained bed gasification

Metode kondisi pemindahan residuMetode kondisi pemindahan residu Non slagging operationNon slagging operation Slagging operationSlagging operation

Keuntungan fluid bed dibanding fixed bed gasifikasi :Keuntungan fluid bed dibanding fixed bed gasifikasi : Pemindahan aliran panas yang cepat dan keseragaman Pemindahan aliran panas yang cepat dan keseragaman

distribusi temperatur lebih baik.distribusi temperatur lebih baik. Kemampuan kerja dengan out put yang bervariasi.Kemampuan kerja dengan out put yang bervariasi. Simpanan sisa bahan bakar dalam reaktor tinggi, tanpa Simpanan sisa bahan bakar dalam reaktor tinggi, tanpa

kehilangan effisiensi yang berarti.kehilangan effisiensi yang berarti. Laju gasifikasi lebih tinggiLaju gasifikasi lebih tinggi Cocok untuk batubara halus.Cocok untuk batubara halus.

Macam-macam gasifier :Macam-macam gasifier : Lurgi gasifier : termasuk fixed bed gasifier,Lurgi gasifier : termasuk fixed bed gasifier,

Tekanan tinggiTekanan tinggi Non slaggingNon slagging Banyak digunakan di Jerman.Banyak digunakan di Jerman.

Wellman-Galusha gasifier :Wellman-Galusha gasifier : Metode : fixed bed : diameter umpan 3/16 – 9/16 inch.Metode : fixed bed : diameter umpan 3/16 – 9/16 inch. Umpan : low rank coalUmpan : low rank coal Temperatur : 2400Temperatur : 2400oo F F Media : udara dibanding steam = 3,5 lbs : 0,5 lbs untuk Media : udara dibanding steam = 3,5 lbs : 0,5 lbs untuk

1 lb batubara.1 lb batubara.

Koppers – Totzek :Koppers – Totzek : Metode : entrained bedMetode : entrained bed

Untuk batubara slaggingUntuk batubara slagging Tekanan atmosfir.Tekanan atmosfir. Diameter umpan : 90 % lolos 200 meshDiameter umpan : 90 % lolos 200 mesh Kadar air maksimum 1 %Kadar air maksimum 1 % Media gasifikasi : steam dan oksigenMedia gasifikasi : steam dan oksigen

Winkler gasifier :Winkler gasifier : Metode fluidized bedMetode fluidized bed Tekanan atmosfirTekanan atmosfir Non slaggingNon slagging Temperatur tinggiTemperatur tinggi