Pirolisis batubara

7/23/2019 Pirolisis batubara

http://slidepdf.com/reader/full/pirolisis-batubara 1/13

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Batubara merupakan padatan yang kompleks dan heterogen, yang terdr atas

berbaga !ens senya"a organk dan anorgank. Batubara umumnya langsung dgunakan

sebaga bahan bakar dalam ndustr, namun terdapat !uga peman#aatan lan dar batubara

sepert gas#kas batubara $kon%ers "u!ud padat batubara men!ad gas& dan lku#aks

atau pen'aran batubara. (alah satu proses yang pentng dalam pengolahan a"al

batubara, bak sebelum dbakar, dgas#kas, maupun dlku#aks adalah proses

dekomposs termal atau pemanasan batubara $)asal dkk., *++&. Proses n bertu!uan

untuk mengurang kadar ar sekalgus menakkan nla karbon dar batubara. Proses

dekomposs termal batubara yang umum dlakukan adalah pemanasan batubara hngga

men'apa temperatur tngg atau dkenal !uga dengan stlah prolss batubara.

Prolss batubara selan menghaslkan batubara dengan nla karbon yang tngg,

ternyata !uga menghaslkan produk sampng berupa tar. -ar basanya ber"u!ud 'aran

htam yang merupakan 'ampuran kompleks yang tersusun dar berbaga senya"ahdrokarbon beranta pan!ang. Namun karena aromanya yang ta!am dan kurang sedap,

tar serng danggap sebaga lmbah $ardhyant dkk., *+1*&. Umumnya, tar batubara

dhaslkan dar proses prolss pada rentang temperatur /++0++ o). -ar yang dhaslkan

dar proses prolss batubara !umlahnya ber%aras namun dapat men'apa 12,30berat,

bergantung pada temperatur operas prolss dan perngkat batubara $)asal dkk., *++&.

4umlah n 'ukup sgn#kan mengngat produks dan penggunaan batubara d Indonesa

sangatlah besar. 4ka dambl 'ontoh data 5ementeran E(D6 pada tahun *++2,

penggunaan batubara d Indonesa men'apa 72 !uta ton dengan konsums terbesar

adalah untuk keperluan pembangkt lstrk yang men'apa *2 !uta ton. 4ka dambl rata0

rata 23 sa!a, dar setap pembakaran batubara d PL-U setap tahunnya akan dhaslkan

tar batubara sebesar 1,*2 !uta ton. 4umlah yang sangat besar untuk dman#aatkan dan

akan sayang !ka hanya dbuang sebaga lmbah.

BAB II



PE6BAHA(AN

II.1. De#ns Prolss

Prolss adalah dekomposs kma bahan organk melalu proses pemanasan

tanpa atau sedkt oksgen atau reagen lannya, d mana materal mentah akan

mengalam peme'ahan struktur kma men!ad #ase gas. Prolss adalah kasus

khusus termolss. Prolss ekstrm, yang hanya mennggalkan karbon sebaga

resdu, dsebut karbonsas.

Prolss adalah kasus khusus dar thermolysis terkat dengan proses kma

charring , dan yang palng serng dgunakan untuk organk bahan.. Hal n ter!ad

se'ara spontan pada temperatur tngg $msalnya, d atas 7++ 8 ) untuk kayu, tu

berbeda untuk bahan lannya&, msalnya dalam kebakaran atau ketka %egetas

datang ke dalam kontak dengan la%a dalam letusan gunung berap. (e'ara umum,

gas dan 'aran menghaslkan produk dan mennggalkan resdu padat kaya

kandungan karbon. E9treme prolss, yang daun karbon sebaga resdu, dsebut

karbonsas. Hal tu tdak melbatkan reaks dengan oksgen atau reagen lannya,

tetap dapat ter!ad dalam kehadran mereka.

Prolss yang banyak dgunakan dalam ndustr kma, msalnya, untuk

menghaslkan arang, karbon akt#, metanol dan bahan kma lannya dar kayu,

untuk mengubah ethylene d'hlorde ke %nl klorda untuk membuat P:), untuk

memproduks kokas dar batubara, untuk mengubah bomassa men!ad gas

sntess, untuk mengubah lmbah men!ad bahan sekal paka dengan aman, dan

untuk retak menengah0berat hdrokarbon dar mnyak untuk memproduks lebh

rngan yang sepert bensn.

In adalah proses kma pentng d beberapa memasak prosedur sepert

memanggang, menggoreng, memanggang, dan karamel. Prolss !uga merupakan

alat analss kma, msalnya dengan prolss kromatogra# gas spektrometr massa

dan d 'arbon01/ ken'an. 6emang, banyak ;at kma pentng, sepert #os#or dan

asam sul#at, pertama kal dperoleh dengan proses n. -elah dasumskan

berlangsung selama 'atageness, kon%ers dmakamkan bahan organk untuk bahan



bakar #osl. Pyrolyss s also the bass o# pyrography . Prolss !uga merupakan

dasar pyrography.

II.*. Penggunaan Prolss

a. Ap

Prolss basanya pertama reaks kma yang ter!ad dalam membakar banyak

bahan bakar organk padat, sepert kayu, kan, dan kertas, dan !uga dar

beberapa !ens plastk. Dalam sebuah kayu ap, ap yang terlhat tdak akbat

pembakaran kayu tu sendr, melankan gas yang drls oleh prolss<

sedangkan ap0kurang pembakaran bara adalah pembakaran resdu padat

$arang& yang dtnggalkan tu Dengan demkan, prolss bahan umum sepert

kayu, plastk, dan pakaan adalah sangat pentng bag keselamatan kebakaran

dan penanggulangan kebakaran.

b. 6emasak

Prolss makanan ter!ad ketka dhadapkan pada suhu yang 'ukup tngg

dalam lngkungan kerng, sepert dpanggang, memanggang, memanggang,

memanggang, dll. In adalah proses kma yang bertanggung !a"ab atas

pembentukan kerak 'okelat keemasan dalam makanan dsapkan oleh metode0

metode.

6emasak normal, makanan utama komponen yang menderta prolss adalah

karbohdrat $termasuk gula, pat, dan serat& dan proten. Prolss lemak

memerlukan suhu yang lebh tngg, dan karena tu menghaslkan produk0

produk bera'un dan mudah terbakar $sepert a'rolen&, umumnya dhndar

dalam memasak normal. Itu mungkn ter!ad, Namun, ketka lemak

memanggang dagng d atas bara panas.

Prolss karbohdrat dan proten memerlukan suhu yang !auh lebh tngg dar

1++ 8 ) $*1* 8 &, sehngga tdak ter!ad prolss selama ar bebas hadr,

msalnya d menddh makanan = bahkan dalam pressure 'ooker. 5etka

dpanaskan dalam kehadran ar, karbohdrat dan proten se'ara bertahap

menderta hdrolss darpada prolss. 6emang, bag sebagan besar makanan,

prolss basanya terbatas pada lapsan luar makanan, dan hanya dmula

setelah lapsan yang telah kerng.

Prolss !uga memankan peran pentng dalam produks gandum teh, kop, dan

ka'ang panggang sepert ka'ang tanah dan almond. (aat n sebagan besar

terdr dar bahan0bahan kerng, proses prolss tdak terbatas pada lapsan



palng luar tetap meluas d seluruh bahan. Dalam semua kasus n, prolss

men'ptakan atau melepaskan banyak ;at yang berkontrbus pada rasa, "arna,

dan s#at bologs dar produk akhr. 6ungkn !uga menghan'urkan beberapa

;at yang bera'un, tdak menyenangkan dalam rasa, atau yang dapat

menyebabkan busuk.

'. Arang

Prolss telah dgunakan se!ak ;aman untuk mengubah kayu men!ad arang

dalam skala ndustr. (elan kayu, proses !uga dapat menggunakan serbuk

gerga! dan produk0produk lmbah kayu lannya.

Arang dperoleh dengan memanaskan kayu sampa lengkap prolss

$karbonsas&, hanya mennggalkan karbon dan anorgank abu. D banyak bagan duna, arang mash dproduks sem0ndustr, dengan membakar

tumpukan kayu yang telah sebagan besar tertutup lumpur atau batu bata.

Panas yang dhaslkan oleh pembakaran bagan dar kayu dan produk

sampngan pyroly;es %olatle ssa tumpukan. -erbatasnya pasokan oksgen

men'egah dar pembakaran arang !uga. Alternat# yang lebh modern adalah

dengan memanaskan kayu dalam kapal logam kedap udara, yang !auh lebh

sedkt polus dan memungknkan produk %olatle akan terkondensas.

Asl struktur %askular dar kayu dan por0por yang d'ptakan oleh gas

melarkan dr bergabung untuk menghaslkan sebuah 'ahaya dan mater

berpor. Dengan dmula dengan padat sepert kayu0mater, sepert nutshells

atau persk batu, satu memperoleh suatu bentuk arang dengan por0por yang

sangat bagus $dan dengan demkan por0por yang lebh besar luas

permukaan&, yang dsebut karbon akt#, yang dgunakan sebaga adsorben

untuk berbaga berbaga ;at kma.

d. Bo'har

Bo'har memperbak tekstur tanah dan ekolog, menngkatkan

kemampuannya untuk mempertahankan pupuk dan melepaskannya perlahan0

lahan. (e'ara alam mengandung banyak g; mkro yang dperlukan oleh

tanaman, sepert selenum. Hal n !uga lebh aman darpada yang lan >alam?

pupuk sepert pupuk kandang atau kotoran karena telah ddesn#eks pada suhu

tngg, dan karena tu melepaskan unsur nutrs pada tngkat lambat, tu akan

sangat mengurang rsko kontamnas "ater table. Bo'har !uga sedang



dpertmbangkan untuk penyerapan karbon, dengan tu!uan mtgas pemanasan

global.

e. )oke

Prolss dgunakan pada skala besar untuk mengubah batubara men!ad kokas

untuk metalurg, terutama pembuatan ba!a. )oke !uga dapat dhaslkan dar

padat ssa dar penyulngan mnyak bum.

6ereka basanya bers bahan a"al hdrogen, ntrogen atau oksgen atom

dkombnaskan dengan molekul karbon ke menengah berat molekul tngg.

Pembuatan arang atau >'okng? terdr dalam proses pemanasan bahan dalam

pembuluh tertutup suhu yang sangat tngg $hngga *.+++ 8 ) $77+ 8 &&,

sehngga molekul0molekul terura men!ad ;at yang mudah menguap lebhrngan, yang mennggalkan kapal , dan keropos tap sult resdu hal tu

sebagan besar karbon dan anorgank abu. 4umlah %olatles ber%aras dengan

sumber mater, tetap basanya *207+3 dar tu berdasarkan berat.

#. (erat 5arbon

(erat karbon adalah #lamen karbon yang dapat dgunakan untuk membuat

benang yang sangat kuat dan tekstl. (erat karbon tem serng dproduks oleh

memntal dan menenun tem yang dngnkan dar serat yang sesua polmer,

dan kemudan pyroly;ng materal pada suhu tngg $dar 12++ ) ke 7+++ )&.

(erat karbon pertama terbuat dar rayon, tap polya'rylontrle telah men!ad

bahan a"al yang palng umum.

Untuk pertama serat karbon dapat dbuat lampu lstrk, 4oseph @lson ("an

dan -homas Edson menggunakan #lamen karbon yang dbuat oleh prolss

kapas benang dan serphan kayu.

g. Bo#uel

Prolss adalah dasar dar beberapa metode yang sedang dkembangkan untuk memproduks bahan bakar dar bomassa, yang mungkn termasuk tanaman

tumbuh bak untuk tu!uan atau bologs produk lmbah dar ndustr lan.

6eskpun sntets bahan bakar desel belum dapat dproduks langsung oleh

prolss bahan organk, ada 'ara untuk menghaslkan 'aran yang serupa

$ >bo0ol?& yang dapat dgunakan sebaga bahan bakar, setelah penghapusan

berharga bo0bahan kma yang dapat dgunakan sebaga makanan tambahan

atau obat0obatan. E#sens yang lebh tngg dapat d'apa dengan apa yang

dsebut prolss #lash halus yang terpsah d mana bahan baku adalah dengan

'epat dpanaskan hngga antara 72+ dan 2++ ) selama kurang dar * detk.



6nyak bahan bakar yang menyerupa mnyak mentah !uga dapat dproduks

oleh hydrous prolss dar berbaga !ens bahan baku, termasuk lmbah dar

bab dan kalkun pertanan, oleh suatu proses yang dsebut depolymer;aton

termal $yang mungkn men'akup namun reaks lan selan prolss&.

II.7. Proses Prolss

Dalam banyak aplkas ndustr, proses yang dlakukan d ba"ah tekanan dan

temperatur operas d atas /7+ 8 ) $+ 8 &. Untuk lmbah pertanan, msalnya,

khas suhu /2+022+ 8 ).

A. :akum ProlssDalam %akum prolss, bahan organk dpanaskan dalam %akum dalam

rangka mengurang ttk ddh dan menghndar reaks kma yang

merugkan. Dgunakan dalam kma organk sebaga alat sntets. Dalam

#lash %akum thermolyss atau :-, maka "aktu tnggal substrat pada suhu

ker!a terbatas sebanyak mungkn, sekal lag dalam rangka untuk

memnmalkan reaks sekunder.

B. Proses dalam Prolss Bomass(e!ak prolss adalah endotermk, berbaga metode telah da!ukan untuk

menyedakan panas ke partkel bomass yang bereaks

• Pembakaran sebagan bomassa produk melalu suntkan udara. Hal

n mengakbatkan produk0produk berkualtas rendah.

• Perpndahan panas langsung dengan gas panas, produk deal gas

yang dpanaskan dan ddaur ulang. 6asalahnya adalah untuk

menyedakan panas 'ukup dengan alran gas yang masuk akal.

• Perpndahan panas tdak langsung dengan nla permukaan

$dndng, tabung&. (ult untuk men'apa perpndahan panas bak d

kedua ss permukaan pertukaran panas.

• Perpndahan panas langsung dengan srkulas sold memndahkan

sold panas antara kompor dan reaktor prolss. In adalah e#ekt#

tetap teknolog yang kompleks.

lash prolss bomassa harus dtumbuk men!ad partkel halus dan char

isolasi lapsan yang terbentuk pada permukaan partkel yang bereaks



harus terus dhlangkan. -eknolog berkut telah dusulkan untuk prolss

bomassa

• -etap beds yang dgunakan untuk produks tradsonal arang.

6skn, lambat menghaslkan perpndahan panas yang sangat

rendah hasl 'ar.

• Augers -eknolog n dadaptas dar Lurg proses gas#kas batu

bara. Pasr panas dan partkel bomas makan d salah satu u!ung

sekrup. (ekrup men'ampur pasr dan bomas dan menyampakan

mereka bersama0sama. 6emberkan kontrol yang bak dar

residence bomassa. -dak mengen'erkan produk prolss dengan

'arrer atau #lud;ng gas. Namun, pasr harus dpanaskan dalam

"adah yang terpsah, dan keandalan mekans adalah kekha"atran.

-dak ada skala besar mplementas komersal.

• Ablat# proses Bomassa partkel bergerak dengan ke'epatan tngg

terhadap permukaan logam panas. Ablaton dar setap 'har

terbentuk d permukaan partkel mempertahankan tngkat tngg

perpndahan panas. Hal n dapat d'apa dengan menggunakan

permukaan logam berputar dengan ke'epatan tngg dalam tempat

tdur dar bomassa partkel, yang mungkn sekarang masalah

keandalan mekans tap men'egah pengen'eran setap produk.

(ebaga alternat#, mungkn partkel tersuspens dalam pemba"a

gas dan dperkenalkan dengan ke'epatan tngg melalu bada

dndng yang dpanaskan< produk yang den'erkan dengan gas

pemba"a. (ebuah masalah bersama dengan semua proses ablat#

adalah bah"a skala0up dbuat sult karena raso dar permukaan

dndng ke %olume reaktor berkurang sebaga ukuran reaktor

menngkat. -dak ada skala besar mplementas komersal.

• Rotating cone (ebelum dpanaskan pasr panas dan bomas

partkel yang dperkenalkan ke keru'ut yang berputar. 5arena

rotas keru'ut, 'ampuran pasr dan bomas adalah keru'ut dangkut

melntas permukaan oleh gaya sentr#ugal. (epert tempat tdur



dangkal reaktor dangkut0partkel yang relat# bak0bak sa!a yang

dperlukan untuk memperoleh hasl 'aran yang bak. -dak ada

mplementas komersal skala besar.

• lud;ed bed Bomassa partkel yang dperkenalkan ke hamparan

pasr panas #lud;ed oleh gas, yang basanya merupakan produk

re'r'ulated gas. -ngg ke'epatan trans#er panas dar pasr

#lud;ed mengakbatkan pemanasan 'epat partkel bomassa. Ada

beberapa ablas oleh karena gesekan dengan partkel pasr, tetap

tdak see#ekt# dalam proses ablat#. Panas basanya dberkan oleh

tabung0tabung penukar panas melalu pembakaran panas gas yangmengalr. Ada beberapa pengen'eran produk, yang membuatnya

lebh sult untuk memadatkan dan kemudan menghapus kabut bo

#uel dar gas keluar dar kondensor. Proses n telah dtngkatkan

oleh perusahaan sepert Dynamot%e dan Agr0-herm. -antangan

utama dalam menngkatkan kualtas dan konsstens dar bo#uel.

II./. Prolss Batubara

5ebanyakan bahan kma dar batubara pada mulanya dperoleh melalu proses

dstlas destrukt#, yang menghaslkan terutama bahan0bahan aromatk. Beberapa

tahun terakhr n, sebagan besar ;at aromatk, terutama ben;ena, toluena, 9lena,

na#talena dan metlna#talena ddapat dar pengolahan mnyak bum. Dengan

semakn ma!unya penerapan kon%ers batubara se'ara kma, lebh banyak lag

!ens bahan kma yang bsa dbuat dar batubara. Batubara merupakan bahan

bakar pentng d Amerka (erkat, tetap petrokma merupakan sumber bahan



baku dasar pentng d ndustr, sepert ndustr ;at "arna, obat0obatan, pestsda

dan elastomer serta bahan plastk. Batubara merupakan 'adangan bahan baku yang

mendapat perhatan dan terbesar d duna. Batubara !uga merupakan bahan sumber

energ yang murah untuk pemanasan maupun pembangkt tenaga yang dperlukan

untuk suatu proses.

Bla batubara dprolss atau ddstlas dengan memanaskannya tanpa kontak

dengan udara, a akan terkon%ers men!ad ;at padat, ;at 'ar dan gas. 4umlah dan

s#at produk yang dhaslkan bergantung pada suhu prolss serta !ens batubara

yang dgunakan. Dalam praktek basa, suhu tanur kokas d!aga d atas ++o),

tetap bsa !uga berksar antara 2++o) sampa 1+++o). Produk utamanya $menurut

beratnya& adalah kokas. 4ka unt tu menggunakan suhu antara /2+ sampa C++ o),

proses tu dsebut karbonsas suhu rendah $lo"0temperature 'arbon;aton&, !ka

suhu d atas ++o) dsebut karbonsas suhu tngg $hgh0temperature

'arbon;aton&. Pada karbontas suhu rendah !umlah gas yang dhaslkan ke'l,

sedangkan ;at 'arnya agak banyak, sedangkan karbontas suhu tngg hasl gas

lebh banyak dan ;at 'arnya sedkt.

5arbontas suhu rendah menghaslkan ;at 'ar yang sangat berbeda dar yang

dhaslkan pada karbontas suhu tngg, "alaupun batubara yang dgunakan sama.

at 'ar hasl karbontas suhu rendah mengandung lebh banyak asam ter dan

basa ter dar pada ;at 'ar karbontas suhu tngg. Pada karbontas suhu tngg, ;at

'ar yang dhaslkan adalah ar, ter, dan mnyak rngan mentah. Produk gasnya

berupa hdrogen, metana, etlena, karbon monoksda, karbon doksda, hdrogen

sul#da, amona dan ntrogen. Produk lan selan kokas dkelompokkan sebaga

bahan kma batubara atau hasl0sampngan.

Dstlas destrukt# batubara atau karbontas batubara, merupakan 'ontoh yang

men'olok mengena kon%ers kma atau proses prolss. -eor kma prolss

batubara menun!ukkan langkah0langkah dekomposs sebaga berkut

1 Bla suhu dnakkan, katan karbon0karbon al#atk putus lebh dahulu. eaks

n mula berlangsung pada suhu d ba"ah *++o).

* Berkutnya, hubungan karbon0hdrogen putus pada suhu kurang lebh ++o).

7 Elmnas kompleks lngkar0hetero dan romatsas se'ara berangsur merupakanreaks pentng yang berlangsung selama dekomposs dan proses karbonsas.



/ Bobot molekul antara berkurang se'ara teratur bersamaan dengan naknya

suhu. Ar, karbonmonoksda, hdrogen, metana dan hsrokarbon lannya

terbentuk.

2 Dekomposs berlangsung maksmum pada suhu antara ++ dan ++o

). (elama

reaks d atas ber%aras bergantung pada la!u pemanasan dan suhu yang

d'apa.

Tabel 1. Bahan Kimia dari Batubara



Gambar 1. Anak cucu sebongkah batubara (Koppert Co., Inc.)



Gambar . Contoh pirolisis batubara (menurut !uchs dan "anho##)

BAB III

PENU-UP



III.I 5esmpulan

• Prolss adalah dekomposs kma bahan organk melalu proses

pemanasan tanpa atau sedkt oksgen atau reagen lannya, d manamateral mentah akan mengalam peme'ahan struktur kma men!ad

#ase gas.

• Bla batubara dprolss atau ddstlas dengan memanaskannya

tanpa kontak dengan udara, a akan terkon%ers men!ad ;at padat,

;at 'ar dan gas

Pirolisis batubara

Documents

Transcript of Pirolisis batubara