GASIFIKASI BATUBARA _ TekniKimiaKu

10/5/2015 GASIFIKASIBATUBARA~TekniKimiaKu

http://teknikimiaku.blogspot.co.id/2013/05/gasifikasibatubara_1564.html 1/11

TekniKimiaKuAllyouareneedaboutchemicalengineering

BERANDA HANDBOOKS FLOWSHEET GAMBAR VIDEO SOFTWARE OTHERSHARE

GASIFIKASIBATUBARA

A.SejarahPenelitianProsesGasifikasi

Indonesiamerupakansalahsatupengeksporbatubarabesardidunia,SumateraSelatankhususnyamerupakan salah satu penghasil batubara terbesar di Indonesia sekitar 39.64%, hal ini bisa terlihatpadagambar2.1

Gambar.2.1.ProvinsiPenghasilBatubaradiIndonesiaBatubaraadayangthermal(steaming)coaldanmetalurgicoal.Batubaratermalbiasanyadihaluskandandibakarkandalamboileruntukmenghasilkanlistrikdanbatubarametalurgidigunakanuntukmenghasilkancokeuntukpelelehanbesiidanbaja.Sayangnyautilitasbatubarapadateknologiyangdigunakansekaranginimempunyaidampakyangtidakdiinginkanterhadaplingkungan.Polutanutamameliputioksidaoksidanitrogendan sulfur, abu dan slag, emisi partikel dan gas rumah kaca seperti karbondioksida. Oleh karena itudiperlukan penyikapan secara insentif tinggi untuk menurunkan emisi dan mengembangkan efisiensi fuel(bahanbakar)teknologiutilitasbatubara.

Gasifikasibatubaraadalahprosesuntukmengubahbatubaramenjadi fuelgasyangkayaakanCOdanH2.Hal ini bukan lagi teknologi baru.Gas yangdihasilkandari karbonisasi coking coal telahdigunakan

sebagai penerangan sejak tahun 1792. Proses original yang sama dengan coking ini adalah proses yangmengubahnoncokingcoal yangdidemonstrasikanpada tahun1860.Tetapi padaakhirnya tidakdipakai lagikarenaCOmerupakangasberacunlebihberacundaripadaCO2karenakecepatanCOmengikathemoglobin

lebih cepat dibandingkan dengan CO2. Pada akhir tahun 1880 produksi kimia dari proses gasifikasi

didemonstrasikan dalam pembuatan amoniak. Teknologi ini berkembang sangat cepat ke daerah Eropa,JepangdanAmerikaSerikat.

System gasifikasi batubara modern digunakan untuk menghasilkan bahanbahan kimia sepertihidrogendanmetanoldanuntukmenyediakansistemyanglebihbersihdanefisien.Adabeberapatipegasifiermodernyangsudahadayaituentrainedflow,fluidizedbeddanfixedbeddankondisiketigasistemitusangatberdasarkanpadatipebatubarayangdigunakan.

Sampaiakhirtahun1920angashasilgasifikasidiperolehdenganoksidasisebagian(partialoxidation)cokedenganudaraterhumidifikasi.SetelahCarlvonLindemengkomersialkanpemisahankriogenikdariudara

Search

CARIBLOGINICari

TRANSLATE

SelectLanguage Poweredby

ARSIPBLOG

2013(30)

Mei(20)

DOWNLOADHANDBOOK:ChemicalProcessTechnology,S...

DOWNLOADHANDBOOK:GasTurbineEngineering

PlasticManufacturingProcesses

DOWNLOADHANDBOOK:PumpHandbook

GASIFIKASIBATUBARA

DOWNLOADHANDBOOK:ChemicalProperties

DOWNLOADHANDBOOK:HeatExchangerDesign

6PekerjaanTerfavoritSeorangTeknikKimiadiInd...

AirBersih,kenapasulitya???

DOWNLOADHANDBOOK:Thermodynamics

DOWNLOADHANDBOOK:IntroductiontoProcessTechno...

DOWNLOADHANDBOOK:PlantDesignandEconomicsfor...

SifatPolimer,KegunaandanDampakPolimerTerhada...

DOWNLOADHANDBOOK:AdsorptionTechnologyinWater...

DOWNLOADHANDBOOK:DistillationOperation

DOWNLOADHANDBOOK:ControlandMonitoringofChem...

DOWNLOADHANDBOOK:BiocatalysisandBioenergy

DOWNLOADHANDBOOK:Pressure

07.23 HafanRofiqSyahnur 2comments



selama tahun 1920an, proses gasifikasi menghasilkan gas sintesa dan hidrogen menggunakan oksigenblast,halinimerupakantonggakperkembanganprosesgasifikasisepertiprosesWinklefluidbed(1926),Lurgipressurizedgasification(1931),danKoppersTotzekentrainedflow(1940an).

Perkembangangasifikasi selanjutnya dimulai selamaperang dunia kedua ketika insinyur Jermanmenggunakan proses gasifikasi untuk memproduksi bahan bakar sintetik. Teknologi ini diekspor ke AfrikaSelatan pada tahun 1950an yang kemudian memicu berdirinya perusahaan gasifikasi batubara terbesarsampai saat ini yaitu South African Coal Oil and Gas Corporation (Sasol) dan menjadi pusat gasifikasiterbesar di dunia pada akhir tahun 1970an. Perusahaan ini menggunakan gasifikasi batubara dan sintesisFischerTropschsebagaidasardaripembuatangassintesiskompleksdanindustripetrokimia.

Pada tahun 1950an, baik Texaco danShell oil jugamengembangkan proses gasifikasi.Dengankeberadaangasbumidanminyakyangbanyakpadatahun1950an,perangasifikasibatubaramulaimenurun.Menurunnyaperan ini bukanhanyadisebabkanoleh ketersediaangasbumi danminyak yangbanyak tetapijuga karena nilai kalor gas bumi dan minyak yang lebih tinggi serta sedikitnya kandungan pengotor biladibandingkandenganbatubara.

Untukpemanfaatantardimulaipadapertengahanabadke19,ketikaperkembanganteknikkimiatelahmemungkinkanuntukmelakukandistilasidanpemurniantarmenjadiprodukpewarnasintetikdanbahankimia.Jadi,sebelumindustrikimiayangberbahanbakumigasataudisebutdenganpetrokimiaberkembang,industrikimiaberbasisbatubaraataudisebutdengancoalchemicaltelahlebihdulueksis.

Kemudian awal tahun 1970an krisisminyak punmulai terjadi sedangkan di pihak lain cadanganbatubaramasihdalamjumlahyangsangatbesarsehinggapengembanganteknologiprosesbatubarakembalidilirik. Hal ini memicu berbagai teknologi proses alternatif pengembangan penggunaan batubara sepertigasifikasi dan likuifaksi. Terdapat juga proses hidrogenasi batubara dikonversi secara langsung menjadimetanasebagaipenggantigasbumiatauSyntheticNaturalGas(SNG).Karenaberoperasipadatekananyangtinggimenjadikanproseshidrogasifikasiagaksulituntukdikomersialisasikan.

Setelah embargo minyak Timur Tengah terjadi tahun 1973. Pemerintah Amerika menyediakandukungan dana untuk konsep penelitian gasifikasi, termasuk penelitian pertama Integrated GasificationCombineCycle (IGCC).Padaproses IGCC,batubaradigasifikasi dimanaprodukdari gasifikasi kemudiandipurifikasi untuk menghilangkan asam dan partikulat pengotor sebelum diinjeksi ke gas turbin. Panas yangdiambil dariexhaust gas turbin dimanfaatkan untuk menghasilkan steam penggerak turbin uap. Karenapembakaranfluegasberasaldari turbingashampirbebasdariasamdanpartikulatpengotor, IGCCdianggapsebagaiteknologipemusnahhujanasam.Tetapiyanglebihpenting,efisiensidariIGCClebihtinggidaripadasistem konvensional serta secara signifikan pula CO2 yang dihasilkan jauh lebih sedikit. Hal ini membuat

IGCCmerupakansolusibaginegaranegarayangharusmenurunkanemisigas rumahkaca tetapi tidakbisaberganti ke sumber energi lain. Pada awal 1990an lembagalembaga pemerintahan Amerika dan Eropamenyediakan dana penelitian untukmenguji kelayakan proses IGCC.Kemudian tahun 2000an IGCCmulaidikomersialkan.

Proseskomersialisasigasifikasibatubaradimulaioleh3prosesgasifikasiyaituprosesLurgi,Winkler,

dan KoppersTotzek. Proses Lurgi beroperasi pada tekanan tinggi 2030 atm dengan temperatur 1000oC.

Winkler yang menggunakan gasifier tipe fluidized beroperasi pada temperatur 800900oC dengan tekananatmosfer, begitu juga dengan proses KoppersTotzek yang beroperasi pada tekanan atmosfer tetapi

menggunakan temperatur yang lebih tinggi lagi sekitar 15001800oC tetapi proses KoppersTotzek hampirtidak menghasilkan produk samping dan yield gas sintesis paling tinggi yaitu 95%. Adapun proses Otto

Rummelyangmenggunakangasifiermoltenbathyangberoperasipadatemperatur14001700oCdan tekananatmosferik.

Padamasasekarang inipengembanganprosesgasifikasihampirmenyeluruhdiseluruhbenua.DibenuaAfrika terdapat konsentrasi terbesar di dunia terletakdiAfrikaSelatan (Sasol) dimana lebihdari 40%produksi bahan bakar sintetik dan kimia dari gasifikasi batubara. Ada 3 pabrik Sasol (Sasol I, II, III) yangberlokasi di Seconda dan Sasolburg. Di benua Asia, pabrik terbesar berada di India, China, dan Jepang.SedangkandibenuaEropaada5proyekbesarIGCCberoperasidiEropaBaratdengankonsentrasiterbesardiItali yangmemiliki 3 proyek terbesar yaitu Priolo (Sicily), Sarroch (Sardinia), dan Sannazzaro (Italia Utara).Sedangkan 2 proyek lainnya di Puertollano (Spanyol), dan Buggenum (Belanda). Di benua Amerika Utara

VesselsFieldManual

DOWNLOADHANDBOOK:ThermalandCatalyticProcesse...

DOWNLOADHANDBOOK:EquipmentDesignHandbookfor...

April(10)

ENTRIPOPULER

GASIFIKASIBATUBARAA.SejarahPenelitianProsesGasifikasiIndonesiamerupakansalahsatupengeksporbatubarabesardidunia,SumateraSelatan

khusus...

DOWNLOADHANDBOOK:ChemicalPropertiesChemicalPropertiesHandbookPhysical,Thermodynamics,EngironmentalTransport,Safety&HealthRelatedPropertiesfor

Organic&In...

6PekerjaanTerfavoritSeorangTeknikKimiadiIndonesiaApaItuTeknikKimia?TeknikKimiaadalahsuatucabangilmuteknik/rekayasayangmempelajaripemrosesan

barangmentahmenjadibarang...

SifatPolimer,KegunaandanDampakPolimerTerhadapLingkunganMalamminna:)karenasebelumnyasayaudahngpostentangPolimerdanPolimerberdasarkanreksipembentukan,sepertinyakurangafdol...

SekilasProsesPembuatanGulaGulamerupakansalahsatubahanmakananpokokdiIndonesia.RataratamanusiadiIndonesiamengkonsumsigulasebanyak1215kgpert...

SUBSCRIBETORSSFEED!

FOLLOWUSONTWITTER!

GOOGLE+FOLLOWERS

PENGIKUT

WIKIPEDIA



kebanyakandiKingsport,TennesseedanNorthDakota.

DiIndonesiasendiri,sudahdibangunpilotplantgasifikasibatubarauntukPembangkitListrikTenagaDiesel (PLTD)sistembifuel yaitu campurangasbatubaradansolar.Pilotplant ini dibangunatas kerjasamaantaraPuslitbangTeknologiMineraldanBatubaradenganPTPLN(Persero)danPTCoalGasIndonesia.Bilapilotplant ini berhasilmaka dapatmengurangi penggunaan BBM (solar) oleh PLTDmilik PT PLN sehinggadapat menekan biaya produksi listrik sekaligus mengurangi beban subsidi pemerintah. Disamping itu jugaakanmeningkatkannilaitambahbatubara,menambahdevisanegaradanmembukalapangankerja.

Prosesprosesgasifikasidiatas,rataratamenggunakantemperaturdanatautekanantinggisehinggamemerlukan kebutuhan energi panas yang sangat besar pula. Sehingga perkembangan penelitian dalambidanggasifikasimasih terusdilakukanuntukmenurunkan temperatur reaksi danhasil gasifikasi yang lebihbaiklagi.

Penelitianterdahuluwalaupunbisamencapaiyieldyangtinggitetapimasihmembutuhkantemperaturyangtinggi.Sehinggahalinimerupakantantanganbagipenelitianselanjutnya.UntuklebihjelasnyapenelitianyangtelahdilakukandapatdilihatpadaTabel2.1.Tabel.2.1.Sejarahpenelitianprosesgasifikasibatubara

No Peneliti/Pengembang

CaraKontak

KondisiOperasi

Yield(%)

Kelebihan Kelemahan

1 Lurgi Fixedbed T=1000oCP = 2030atm



CO2,%vol

CH4,%vol

C2H6,%volC3++,%vol

Max.TotalS,ppmvolHydrogensulfide,ppmvolCOS,ppmvolMerkaptan,ppmvol

95.70.33204214

87.865.263.22204214

1.6189.647.240.6543n.a1

1.584.846.646.2343n.a1

SteamReformingSteam reforming hidrokarbon proses yang didominasi pada pabrik hydrogen, khususnya untuk

pengilangan.Range feedstock yang biasa digunakan adalah gas alam dan LPGmenjadi bahan bakar liquidtermasuk naphta dan kerosene. Steam reforming biasanya dikombinasikan dengan oksigen atau airblownpartialoxidationprocessesuntukproduksisyngasuntukammonia,methanoldanprodukpetrokimia.

Steamreformingtidakdianjurkanuntukproduksisyngasuntukskalabesar.SelainkarenainputpanasyangbesardanrasioproduksigasH2/COdiatasnilaiyangdiharapkansekitar2.

2.GASIFIKASIGasifikasimelibatkanreaksisumberkarbon,kemungkinanbergabungdenganhidrogen,dengansumberhidrogen (biasanya steam) dan/atau oksigen untuk yield gas yang terdiri dari hidrogen, karbonmonoksida,karbondioksida,danmetana.Proporsi komponengas inibergantungpada rasio reaktanyangdigunakandankondisireaksi.Feedstockdiubahmenjadibentukgas,substanyangtidakdiinginkansepertisenyawasulfurdanpartikelsolid di entrained dapat dipisahkan dari gas denganbeberapa teknik.Syngasbersih (khususnya campurankarbonmonoksida dan hidrogen) dapat diubah menjadi bahan bakar gas, bahan bakar likuid, bahan kimia,electricpower(dayalistrik)ataukombinasinya.

Teknologi gasifikasi dapat dikelompokkan berdasarkan konfigurasi aliran dari unit gasifiernya.Konfigurasiyaitu:

1.Fixedbed2.Fluidizedbed3.Entrainedflow4.Moltenbath

1.FixebedPadakonfigurasiini,batubaradiumpankandariataskemudianperlahanlahanturunkebawahdandipanaskanoleh gas panas dari arah bawah. Batubara melewati zona karbonisasi kemudian zona gasifikasi, akhirnyasampai pada zona pembakaran pada bagian bawah gasifier tempat reaktan gas diinjeksi. Sistem inidiilustrasikanpadaGambar2.2.berikutini:

Gambar2.2.Fixedbedgasifier

Reaksikimiayangterjadidalamfixedbedgasifier,yaitu:



Gambar2.3.ReaksikimiayangterjadidalamfixedbedgasifierPadaprosesgasifikasidenganfixedbedgasifierAda4zonareaksiyaitu:

1.ZonadevolatilisasiPadazonainiterjadipenguapanuapairdanzatzatvolatilyangterkandungdalambatubara.

2.ZonaGasifikasiPada zona ini uap air yang dialirkan dan CO2 yang terbentuk dari pembakaran sempurna bereaksi

denganbatubarapadasuhutinggimembentukgassintesisyangterdiridariCO,H2danN2.

2.ZonaPembakaranPada zona ini oksigen yangmasuk bereaksi dengan sebagian batubaramembentuk CO2 dan H2O

yangdiperlukandalamreaksigasifikasi.3.Zonaabu

Zona ini adalah tempat penampungan abu yang dihasilkan, baik hasil reaksi pembakaran maupunreaksigasifikasi.

2.FluidizedbedDalamfluidizedbedgasifier,reaktorgasdigunakanuntukmembuatfluidisasimaterialbatubara.Untuk

menghindarisinteringdariabu,fluidizedbedgasifierdibatasiberoperasipadatemperaturnonslagging.

Gambar2.4.FluidizedbedgasifierBatubaradimasukkandaribagiansampingsedangkanoksidannyadariarahbawah.Oksidan(O2dan

uap) selain berperan sebagai reaktan pada proses, juga berfungsi sebagaimedia lapisanmengambang daribatubarayangdigasifikasi.Dengankondisipenggunaanoksidanyangdemikianmakasalahsatufungsitidakakandapatmaksimalkarenaharusmelengkapifungsilainnyaataubersifatkomplementer.



d.EntrainedflowBatubaradialirkankedalamgasifiersecaracocurrentataubersamasamadenganagengasifikasiatau

oksidan berupa uap air dan oksigen, bereaksi pada tekanan atmosfer. Pada entrained gasifier, batubaradihaluskan sampai ukuran kurang dari 0,1mm diumpankan dengan reaktan gas ke dalam chamber dimanareaksigasifikasiterjadisepertihalnyasistempembakaranbahanbakarberbentukserbuk.

Residence time partikel padatan yang singkat dalam sistem fase entrained memerlukan kondisioperasi dibawah slagging untukmencapai laju reaksi dan konversi karbon yang tinggi. Hal inimenunjukkanbahwaoperasinonslaggingpadaentrainedgasifierbaiksekalihanyauntukproseshidrogasifikasi.

Gambar2.5.Entrainedgasifier

Konfigurasilainnyaadalahmoltenbath

4.MoltenbathMoltenbathmiripdengansistemfluidizedbeddimanareaksi terjadidalammediumyangtercampurmeratadariinersiapanastinggi.Temperaturoperasitergantungpadatipebath:untukslagdanmoltenmetal

bath diperlukan temperatur tinggi (14001700oC), tetapi temperatur 1000oC dapat digunakan molten salt.Reaktan gas dapat diinjeksi dari atas seperti jet kemudian berpenetrasi kedalam permukaan bath, sepertiditunjukkanpadagambar2.6,ataudapatdiumpankankebottombath

Gambar2.6.Moltenbathgasifier

Fixed bed gasifier termasuk dalam kategori sistem aliran counter current, fluidized bed danmoltenbathgasifier dapat dianggap sebagai reaktor tanki pengaduk kontinyudanentrainedgasifier sebagai sistemalirancocurrent.

Aliran counter current dalam reaktor fixed bed, pemindahan volatile matter yang dihasilkan darigasifier tanpa melewati zona gasifikasi temperatur tinggi atau zona pembakaran. Karakteristik komposisiprodukgaspadafixedbedgasifieryaituadanyauaptar(biladigunakanantrasitataudevolatilisasichar/cokesebagaibahanbaku)danyieldmetanayangtinggi.Residencetimeyangpalinglamaterdapatpadafixedbedgasifierdimanakecepatangasdibatasiuntukmenghindarisemburanserbukbatubarakedalamaliranproduk



gas.Sedangkanresidencetimeterpendekterdapatdalamentrainedgasifier. Perbedaan residence time padatandiantara tipe gasifiermerupakanhal substansial.Pada fixed bedresidence time padatan biasanya beberapa jam. Sedangkan pada fluidized bed atau molten bath padaumumnya sekitar 1 jam. Pada fluidized bed, char yang tidak terkonversi dikumpulkan dan diumpankan kegasifier lainnya atau ke pembakar. Sedangkan pada entrained kecuali untuk hidrogasifikasi, umumnyaberoperasipada temperaturslagginguntukmencapai laju reaksidankonversikarbonyang tinggi.Residencetime yang pendek pada entrained membuat kontrol pada kondisi operasi gasifikasi lebih sulit dan perluadanyakekonsistensianumpanbatubara,merupakanhalyangharusdiperhatikan.

C.REAKSIGASIFIKASIPrinsipreaksikimiapadaprosesgasifikasisebagaiberikut:

1.ReaksipembakaranC+O2>>COH=111mJ/kmol(1)

Reaksiinieksotermis.SelanjutnyareaksiinitidakberhentisampaimenjadiCO,tetapisetiapoksigenbebasbereaksidengancepatdenganCOdalamfasegasuntukmenjadiCO2,sepertireaksidibawahini:

CO+O2>>CO2H=283KJ/mol(2)

H2+O2>>H2OH=242mJ/kmol(3)

2.ReaksiBoudouardC+CO2>>2COH=+159.7kJ/mol(4)

Reaksiendotermispadareaksiboudouardyangsangatlambat.

3.Reaksiwatergas Untukmengendalikan temperatur yang tinggi yangdiperolehdari reaksiCO2 dan untukmeningkatkan

nilai kalorgassintesis,melaluipenambahanhidrogendimanahidrogen jugasebagaiprodukutamabiasanyaditambahkansteamsebagai reaktan.Reaksi inimerupakan reaksi endotermis dimanamengandalkan panasyangdibebaskan dari reaksiCO2 untuk kebutuhanenergi.Selanjutnya, laju reaksiC+H2O sangat lambat

dibandingkanCO2.Reaksiwatergasdapatdilihatpadareaksidibawahini:

C+H2O>>CO+H2H=+118.9kJ/mol(5)

4.ReaksiMetanasi Pada beberapa proses gasifikasi terutama untuk gasifikasi yangmenginginkanmetana sebagai produkutamauntukprosesSNG.C+2H2>>CH4H=75kJ/mol

Reaksi denganoksigen selalu saja eksotermis, sedangkan reaksi dengansteamatauCO2 selalu saja

endotermis.Dalamgasifierdimanaoksigendansteamdigunakanuntukmengontroltemperatur,dimanaperansteam yaitu sebagai moderator. Pada umumnya steam yang digunakan adalah superheated dengan range

temperatur300400oC.PadabeberapametodagasifikasimemangditambahkannitrogenatauCO2kedalam

oksigenuntukmemindahkanpanassecaratidaklangsungdarireaktorgasifikasi.

Selain kandungan C, H, dan O, batubara masih mengandung komponen lainnya yaitu sulfur yangterkonversimenjadiH2SdanCOS,sertakomponennitrogenyangterkonversimenjadielemennitrogen,NH3,

danHCN.

Pada review sistematik Brkle (1998) telah membuat plot kereaktifan char yang berbeda daribermacammacambiomassa,batubara,danmateriallainnyasepertipadagambar2.7.



Gambar2.7.Kereaktifanbeberapamaterialsebagaifungsitemperatur Materialcarbonblackhampirmendekati carbonmurnidalambentukpartikelkoloidyangdihasilkandaripembakaran tidak sempurna atau termal dekomposisi dari gas dan atau likuid hidrokarbon dibawah kondisitertentu.Penampilansecarafisiknyahitam,halus,atauberupapelet.Digunakanuntukindustriban,karetdanplastik, tinta printer dan pelapisan yang berhubungan dengan luas spesifik permukaan, ukuran partikel, danstruktur,konduktivitasdanwarna. Black karbon dibuat dengan dua cara yaitu furnace black dan thermal black. Proses furnace blackmenggunakanminyak aromatik berat sebagai feedstok. Sedangkan proses termal black menggunakan gasalamyangterdiridarimetanaatauminyakaromatikberatsebagaifeedstok.

SifatfisikadansifatkimiacarbonblackCarbonblack secarakimiadan fisika jelasdari sootdanblackkarbon, yang terdiri dari97%keatas

kandungancarbonnyayangtersusunsepertiaciniform(seperticlusteranggur)partikulat.

Gambar.2.8.Representasiblackkarbondalambentukhexanasootsegment

DISAINGASIFIERAda4parameterdisainyangutama,yaitu:1.TemperaturGasifierdapatdibagidalam3kategoritergantungpadakeadaanfisikabudalamreaktorgasifikasi.

Abukering

Untuk kebanyakan batubara, operasi diatas sekitar 1000oC menghasilkan abu kering tanpa sintering atauslagging.

Abuagglomerasi Operasi juga dimungkinkan terjadi pada temperatur dimana partikel abu menjadi lengket, membentukagglomerat. Reaktor harus didisain sedemikian rupa sehingga abu tadi dikeluarkan dan dikontrol supayakondisi operasi steady state. Pada kebanyakan batubara, kondisi abu agglomerasi terjadi pada range

temperatur10001200oCtergantungpadakomposisiabu.

Slagging



Operasidiatas1200oCmenyebabkanabumembentukmoltenslag. Pada operasi ini diperlukan pemilihanmaterial nonkorosif dan erosif. Temperatur gasifikasi dipengaruhi oleh komposisi produk gas karenatemperaturberpengaruhpadakesetimbangandankinetikareaksigasifikasi.Bahanbakugasdarigasifieryangberoperasi dibawah kondisi slagging pada umumnya memiliki konsentrasi CO2 dan uap air relatif rendah

sedangkan konsentrasi CO dan H2 relatif tinggi. Bila uap air digunakan sebagai agen gasifikasi dibawah

kondisinonslagging,makadiperlukanekses(dalambeberapakasussekitar400%)dibandingdenganjumlahbatubara. Jumlah ini disebabkan oleh kinetika dan kesetimbangan yang tidak diinginkan untuk dekomposisiuap air pada temperatur rendah. Penggunaan uap air berlebih ini menyebabkan berkurangnya efisiensi.Pengunaan temperatur tinggimemerlukanoksigen lebihbanyak lagidansebagaikonsekuensinyabertambahpulakebutuhanenergiuntukpemisahanudara.

Untukreaksipadatemperaturslagging,kinetikareaksiterjadidengancepatdanperbedaankereaktifandaribatubara tidak terlalupentingdibandingoperasi pada temperaturnonslagging. Tipeabudan kandungandaribatubara juga harus diperhatikan. Abu dengan temperatur fusi tinggi pada umumnya tidak dinginkan padaoperasi slagging. Pada beberapa kasus, biasanya ditambahkan fluxing agent seperti batu kapur untukmenghindari slag. Dibawah kondisi nonslaging, batubara yang lebih aktif (seperti lignit) pada umunya lebihmudah untuk digasifikasi. Untuk gasifikasi dengan memakai uap air biasanya beroperasi pada temperatursetinggi mungkin untuk meningkatkan kinetika reaksi dan kesetimbangan yield. Walaupun gasifikasi padatemperatur tinggi memiliki sejumlah kelebihan (sebagai contohnya, laju reaksi yang tinggi dan kemampuanuntukmenggasifikasibatubarayangtidakbereaksi), teknologiyangdigunakanbiasanyalebihrumitdaripadatemperaturrendah.

2.Tekanan Proses gasifikasi dapat dioperasikan baik pada tekanan atmosfer maupun kenaikan tekanan.Kesetimbanganmenunjukkanbahwakenaikan tekanancenderungmemperlambatdekomposisiCO2 dan uap

air serta pembentukan CO dan H2. Pada kenyataannya, efek terhadap komposisi produk gas adalah kecil

padatekanandiatas30bar,dibandingkandenganfaktorlainsepertitemperaturreaksi.

Pada tekanan yang lebih tinggi akan terjadi pembentukanmetana dengan reaksi hidrogasifikasidengan tekananminimal 80 bar.Operasi pada kenaikan tekananmenaikkan laju reaksi secara keseluruhantetapi perubahan pada umumnya sedikit signifikan terhadap tekanan karena tidak semua reaksi kimia bisadikontrol(sebagaicontohnya,reaksipembakarandandekomposisi termalbiasanyadikontrololeh lajudifusi).Kenaikan per unit volum dari gasifier tidak terlalu signifikan terhadap tekanan, hukum akar kuadrat hanyaditujukan pada sejumlah gasifier. Pada kenyataannya, residence time gassolid pada disain gasifierbertekananbisalebihlamadibandinggasifiertekananatmosfersupayamenaikkanderajatkonversi.

Proses gasifikasi dengan kenaikan tekananmerupakan teknologi lebih rumit daripada gasifikasitekanan atmosfer untuk beberapa alasan. Alasan yang paling banyak yaitu batubara yang diumpankankedalamgasifier harusmelawangradien tekanan.Gasifier pada proses kenaikan tekananmenyerupai veselbertekananpadapressurisedfluidizedbedcombustor.

3.ReaktanGas Reaktan utama sebagai oksidan pada proses gasifikasi adalah oksigen, uap air, dan hidrogen.Penggunaanreaktangasbisasendiriataupunkombinasidariketigareaktantersebut.

Oksigen/UapairGasifieryangmenggunakanoksigendanuapair,panasdiabsorbolehreaksiendotermisairgas.Panasyangterjadidikarenakanolehreaksipembakaranantaraoksigendanbatubarayangmerupakanheatbalancesecarakeseluruhandalamgasifier.

Udara/UapairBila digunakan udara yangmengandung nitrogen, bukan oksigenmurnimaka uap air yang digunakan lebihsedikitkarena lebihbanyak lagipanassensibelyangdibutuhkanuntukmembuatudaramencapai temperaturreaksi.Heatbalancemenunjukkanbahwaprosesyangmenggunakanudaradanuapairhanyamungkinterjadipadatempearaturnonslagging.

Udara



Padatemperaturslagingprosesyanghanyamemakaiudarasebagaireaktanoksidan,panasdilepaskanolehreaksipembakarandiimbangidenganpanassensibelyangdibutukanagarudaramencapaitemperaturreaksi.Uap air diperlukan dalam jumlah yang sedikit untukmengontrol keseimbangan panas bila udara dipanaskanterlebih dahulu. Untuk kondisi dibawah nonslagging uadara dapat digunakan sebagai oksidan tunggal bilapanasdipindahkandariprosesdengankatalainreaksiendotermisuapairkarbon.

HidrogenBila proses gasifikasi menggunakan hidrogen maka produk gas yang dihasilkan berupa metana sebagaiprodukutama.Proses ini dinamakanhidrogasifikasi.Hidrogenbiasanyadidapat dari gasifier oksigen/uapairkonvensional.Pemilihan reaktan disesuaikan dengan sifat atau spesifikasi dari produk gas yang kita inginkan. Bila kitamenginginkan gas dengan nilai kalor rendah sebagai produk akhir maka pada proses gasifikasi kitamenggunakanudaradanuapairatauhanyamenggunakanudara.Untukmenghasilkangasdengannilaikalormedium maka penggunaaan nitrogen harus dihindari dan menggunakan oksigenuap air, atau hanyamenggunakan uap air. Tanpa adanya nitrogen membuat gas bernilai kalor medium cocok untuk dikonversilanjutmenjadi bahanbakar liquiddan kimia, hidrogen, atauSNG (SintheticNaturalGas). Sebagai alternatif,SNGdapatdiproduksisecaralangsungdenganproseshidrogasifikasidenganmenggunakanhidrogensebagaireaktan.Prosesyanghanyamenggunakan uapair (dengansuplaipanassecara tidak langsung)diharapkandapat lebih efisien daripada proses yang menggunakan oksigenuap air karena tidak ada energi yangdibutuhkan untuk memisahkan oksigen dari udara. Untuk alasan serupa, proses gasifikasi airblown dapatdiharapkanlebihefisiendariprosesoxygenblown.Padakasus ini,keuntunganyangdiperolehdapatmenjadihilangbilakandunganpanassensibelpadaprodukgasjugalebihmeningkat.Untuk produksi SNG secara langsung dengan menggunakan proses hidrogasifier dianggap potensial lebihefisien daripada produksi SNG dari sintesis gas yang kemudian baru dikonversimenjadi SNG. Konversi ini

merupakan reaksi yang sangat eksotermis terjadi pada temperatur 350oC. Pengaruh utama dari pemilihanreaktangasyaituadanyaperbandinganantarapengunaanudara(airblown)danpenggunaanoksigen(oxygenblown). Air blow gasifier biasanya beroperasi 1/3 sampai1/2 dari sistem oxygen blown. Hidrogasifikasibiasanyaberoperasipadatekanantinggi(80200bar).

Disaingasifierbiasanyamempertimbangkanreaksireaksiendotermiseksotermisyangterjadiselamaproses,sehingga tercipta suatu kesetimbanganpanas.Bilamenggunakan sistemuapairoksigendanuapairudara,panasdiserap oleh reaksi airgas.Padagasifikasi yanghanyamenggunakanuapair sebagai pengoksidan,panasdiserapolehreaksiyangdisuplaiolehsumberpanaslainya.Adatigapilihanyaitu:

1. perpindahanpanastidaklangsung2. paralelreaksikimiaeksotermisyangtidakmelibatkanoksigen3. pembawapanas

Hanya pembawa panas yang layak pada operasi temperatur slagging, dan alira panas dari luar yangdibutuhkan agar dihasilkan keseimbangan panas dalam gasifier yang hanya menggunakan udara padatemperaturnonslagging.

4.MetodeKontakMetodekontakantaraumpan(batubara)danreaktangasdalamgasifierdapatdibedakanmenjadiempatyaitufixedbed,fluidizedbed,entrainedflow,danmoltenbath.Gasifikasibatubaramerupakanprosesyangmengkonversibatubaradaribentukpadatanmenjadibahanbakargas melalui oksidasi sebagian (partial oxidation). Gas yang dihasilkan merupakan gas sintesis (syngas)berupaCOdanH2.Karenaprodukyangdihasilkandalambentukgas,makakandungansulfurdanabuyang

merupakanprodukyangtidakdiinginkandihilangkandarigassintesissehinggagasyangdihasilkanbersih.Kontrasdenganprosespembakaran (combustion) yangmemerlukanudaraberlebih, prosesgasifikasi terjadipembakaransebagiandaribatubaradengansuplaioksigendikontrol (padaumumnya2070%dari jumlahO2teoritis yang dibutuhkan untuk pembakaran sempurna). Dalam bentuk yang paling sederhana, reaksistoikiometrinyasebagaiberikut:C+O2gasifikasi>>CO

C+H2Ogasifikasi>>CO+H2



PostingLebihBaru PostingLama

Pada gasifikasi panas yang dihasilkan dari pembakaran digunakan untuk devolatilisasi dan menguraikankandungan zat terbangmenjadi hidrokarbon gas.Aliran gas yang dihasilkanmerupakan campuran dari inertflue gas dan hidrokarbon. Produk gas ini atau gas sintesis memiliki nilai kalor (calorific value). Aliran gasbiasanyamengandungsejumlahbesarnitrogenyangdapatmencapailebihdari60%.Halinidikarenakanpadaprosesmenggunakanudara.Beberapa proses menggunakan oksigen atau uap air untuk menyediakan kebutuhan oksigen. Sistem inimenghasilkan aliran gas yang mengandung calorific value yang lebih tinggi. Tetapi hal ini membutuhkantambahanbiayadankeselamatanyanglebihketat.

Beranda

2komentar:

PoskanKomentar

MasukkankomentarAnda...

Berikomentarsebagai: GoogleAccount

Publikasikan Pratinjau

Copyright2011TekniKimiaKu|PoweredbyBlogger

DesignbyFreeWordPressThemes|BloggerizedbyLasanthaPremiumBloggerThemes|TopWordPressThemes

Lazuardiberbagimengatakan...

makasihbroinfonya

30Januari201404.38

Oscartigasembilanmengatakan...

Makasihgan,,,bermanfaatsekali

11November201419.53

GASIFIKASI BATUBARA _ TekniKimiaKu

Documents

Transcript of GASIFIKASI BATUBARA _ TekniKimiaKu