materi laporan 2

8/18/2019 materi laporan 2

1/22

PROSES GASIFIKASI BATUBARA

PROSES GASIFIKASI BATUBARA

3.1. Fungsi Gasifkasi

Gasifkasi adalah suatu teknologi !oses "ang #engu$ah $atu$a!a da!i $ahan $aka!adat #en%adi $ahan $aka! gas. Be!$eda dengan e#$aka!an $atu$a!a& gasifkasi

adalah !oses e#e'ahan !antai ka!$on $atu$a!a ke $entuk unsu! atau sen"a(a

ki#ia lain. Se'a!a sede!hana& $atu$a!a di#asukkan ke dala# !eakto! dan sedikit

di$aka! hingga #enghasilkan anas. Se%u#lah uda!a atau oksigen dio#akan dan

e#$aka!an dikont!ol dengan ua aga! se$agian $esa! $atu$a!a te!anaskan

hingga #olekul)#olekul ka!$on ada $atu$a!a te!e'ah dan di!u$ah #en%adi *'oal

gas*. +oal Gas #e!uakan 'a#u!an gas)gas hid!ogen& ka!$on #onoksida& nit!ogen

se!ta unsu! gas lainn"a. Gasifkasi $atu$a!a #e!uakan teknologi te!$aik se!ta

aling $e!sih dala# #engkon,e!si $atu$a!a #en%adi gas)gas "ang daat

di#an-aatkan se$agai ene!gi list!ik.

Teknologi IG++ Integ!ated Gasif'ation +o#$ined +"'le/ #e!uakan salah satu

teknologi $atu$a!a $e!sih "ang seka!ang di ke#$angkan. Istilah IG++ ini

#e!uakan istilah "ang aling $an"ak digunakan untuk #en"atakan dau! ko#$inasi

gasifkasi $atu$a!a te!integ!asi. 0eskiun de#ikian #asih ada $e$e!aa istilah

"ang digunakan "aitu I+G++ Integ!ated +oal Gasif'ation +o#$ined +"'le/ dan

+G++ +oal Gasif'ation +o#$ined +"'le/ "ang sa#a a!tin"a. ala# #akalah ini

untuk selan%utn"a akan digunakan istilah IG++. Ko#onen uta#a dala# !iset IG++

adalah enge#$angan teknik gasifkasi $atu$a!a.

P!oses gasifkasi ini #elalui $e$e!aa !oses ki#ia dala# !eakto! gasifkasi

gasife!/. 0ula)#ula $atu$a!a "ang sudah di!oses se'a!a fsis "aitu $atu$a!a "ang

telah dihan'u!kan dala# uku!an 2 4 ## 5 144 ## diu#ankan ke dala# !eakto!

dan akan #engala#i !oses e#$aka!an "ang dikont!ol oleh stea# dan angin

sehingga tidak te!$entuk ai tetai $a!a. Ke'uali $ahan engoto!& $atu$a!a

$e!sa#a)sa#a dengan oksigen dikon,e!sikan #en%adi hid!ogen& ka!$on #onoksida&

#ethana& +O& 6& 7.

IG++ #e!uakan e!aduan teknologi gasifkasi $atu$a!a dan !oses e#$angkitanua. Gas hasil gasifkasi $atu$a!a #engala#i !oses e#$e!sihan sul-u! dan

nit!ogen. Sul-u! "ang #asih dala# $entuk 6S dan nit!ogen dala# $entuk 763

le$ih #udah di$e!sihkan se$elu# di$aka! da!i ada sudah dala# $entuk oksida

dala# gas $uang. Ke#udian gas "ang sudah $e!sih ini di$aka! di !uang $aka! dan

ke#udian gas hasil e#$aka!an disalu!kan ke dala# tu!$in gas untuk

#engge!akkan gene!ato!. Gas $uang da!i tu!$in gas di#an-aatkan dengan


2/22

#enggunakan 6RSG 6eat Re'o,e!" Stea# Gene!ato!/ untuk #e#$angkitkan ua.

Ua da!i 6RSG setelah tu!$in gas/ digunakan untuk #engge!akkan tu!$in ua "ang

akan #engge!akkan gene!ato!.

Teknologi IG++ ini #e#un"ai kele$ihan "aitu dala# hal $ahan $aka! 8 tidak ada

e#$atas untuk tie& uku!an dan kandungan a$u da!i $atu$a!a "ang digunakan.ala# hal lingkungan 8 e#isi SO& 7O9& +O se!ta de$u daat diku!angi tana

ena#$ahan e!alatan ta#$ahan see!ti de)SO9 dan de)7O9 dan %uga li#$ah 'ai!

se!ta luas tanah "ang di$utuhkan %uga $e!ku!ang. isa#ing itu e#$angkit list!ik

IG++ #e#un"ai !oduk sa#ingan "ang #e!uakan ko#oditi "ang #e#un"ai

nilai %ual see!ti 8 sul-u!& ta! light oil/.

Efsiensi e#$angkit list!ik dengan #enggunakan teknologi IG++ ini $e!kisa! anta!a

3: ) ;< = dan "ang le$ih tinggi < ) 14 = di$andingkan P>TU $atu$a!a kon,ensional.

6al ini di#ungkinkan dengan adan"a !oses gasifkasi sehingga ene!gi "ang

te!kandung dala# $atu$a!a daat digunakan se'a!a e-ekti- dan digunakann"a

6RSG untuk #e#$entuk suatu dau! ko#$inasi anta!a tu!$in gas dan tu!$in ua.

Penggunaan IG++ sangat #enguntungkan ka!ena ada e#$angkit kon,ensional

#e#e!lukan siste# s'!u$$ing gas "ang $esa! untuk #e#$e!sihkan sulhu! ada

gas $uang. Se$agian $esa! !oses gasifkasi #e#e!lukan $atu$a!a !elati- ke!ing

"aitu ku!ang da!i 1


3/22

entingn"a adalah !oses desul-u!isasi "ang #ana se$agai enghilang hid!ogen

sul-u!isasi "ang #e!uakan gas $e!a'un. Pada gasife! %enis tie gasifkasi unggun

teta fed $ed gasif'ation/& kontak "ang te!%adi saat en'a#u!an anta!a gas dan

adatan sangat kuat sehingga e!$edaan ona enge!ingan& i!olisis& oksidasi& dan

!eduksi tidak daat di$edakan. Salah satu 'a!a untuk #engetahui !oses "ang

$e!langsung ada gasife! %enis ini adalah dengan #engetahui !entang te#e!atu!#asing)#asing !oses& "aitu8

C Penge!ingan8 T D 1


4/22

+ 2 O +O 2 3H3. k?@#ol ka!$on

Reaksi e#$aka!an lain "ang $e!langsung adalah oksidasi hid!ogen "ang

te!kandung dala# $ahan $aka!. Reaksi "ang te!%adi adalah8

6 2 O 6O 2 ; k?@#ol 6


5/22

C Shi-t 'on,e!sion

Shi-t 'on,e!sion #e!uakan !eaksi !eduksi ka!$on#onoksida oleh stea# untuk

#e#!oduksi hid!ogen. Reaksi ini dikenal se$agai (ate!)gas shi-t "ang

#enghasilkan eningkatan e!$andingan hid!ogen te!hada ka!$on#onoksida ada

gas !oduse!. Reaksi ini digunakan ada e#$uatan gas +O. Reaksi "ang te!%adiadalah se$agai $e!ikut8

+O 2 6O +O 2 6 5 ;1.H: k?@#ol

C 0ethanation

0ethanation #e!uakan !eaksi e#$entukan gas #etan. Reaksi "ang te!%adi ada

#ethanation adalah8

+ 2 6 +6; 2 ;.H4 k?@#ol ka!$on

Pe#$entukan #etan diilih te!uta#a ketika !oduk gasifkasi akan digunakan

se$agai $ahan $aku indsut!i ki#ia. Reaksi ini %uga diilih ada alikasi IG++

Integ!ated Gasif'ation +o#$ined)+"'le/ "ang #enga'u ada nilai kalo! #etan

"ang tinggi.


6/22


7/22

7aLO3 2 N 7a+O3 2 6O 7aLO3 2 6N

Pada salu!an ai! an'a! dan !egene!ati-& su$stansi henol te!oksidasi #en%adi

su$stansi oleh uda!a.

6N 2 I @ O N 2 6O

P!oses !eaksi te!us $e!langsung& dan ka!enan"a gas te!desul-u!isasi dan

te!#u!nikan.

A. Sejarah Penelitian Proses Gasifikasi

Indonesia merupakan salah satu pengekspor batubara besar didunia, SumateraSelatan khususnya merupakan salah satu penghasil batubara terbesar di Indonesia

sekitar 39.64%, hal ini bisa terlihat pada gambar 2.1


8/22

Gambar.2.1. ro!insi enghasil "atubara di Indonesia

"atubara ada yang thermal #steaming$ oal dan metalurgi oal. "atubara termalbiasanya di haluskan dan dibakarkan dalam boiler untuk menghasilkan listrik danbatubara metalurgi digunakan untuk menghasilkan oke untuk pelelehan besii dan ba&a.Sayangnya utilitas batubara pada teknologi yang digunakan sekarang ini mempunyaidampak yang tidak diinginkan terhadap lingkungan. olutan utama meliputi oksidaoksida nitrogen dan sul'ur, abu dan slag, emisi partikel dan gas rumah kaa sepertikarbondioksida. (leh karena itu diperlukan penyikapan seara insenti' tinggi untukmenurunkan emisi dan mengembangkan e'isiensi 'uel #bahan bakar$ teknologi utilitasbatubara.

Gasi'ikasi batubara adalah proses untuk mengubah batubara men&adi 'uel gas

yang kaya akan )( dan *2. *al ini bukan lagi teknologi baru. Gas yang dihasilkan darikarbonisasi oking oal telah digunakan sebagai penerangan se&ak tahun 1+92. rosesoriginal yang sama dengan coking ini adalah proses yang mengubah non-coking coal yang didemonstrasikan pada tahun 16-. etapi pada akhirnya tidak dipakai lagikarena )( merupakan gas beraun lebih beraun dari pada )(2 karena keepatan )(mengikat hemoglobin lebih epat dibandingkan dengan )(2. ada akhir tahun1- produksi kimia dari proses gasi'ikasi didemonstrasikan dalam pembuatanamoniak. eknologi ini berkembang sangat epat ke daerah /ropa, 0epang dan

merika Serikat.

System gasi'ikasi batubara modern digunakan untuk menghasilkan bahan

bahan kimia seperti hidrogen dan metanol dan untuk menyediakan sistem yang lebihbersih dan e'isien. da beberapa tipe gasi'ier modern yang sudah ada yaitu entrained'lo, 'luidiedbed dan 'i5edbed dan kondisi ketiga sistem itu sangat berdasarkan padatipe batubara yang digunakan.

Sampai akhir tahun 192-an gas hasil gasi'ikasi diperoleh dengan oksidasisebagian # partial oxidation) coke dengan udara terhumidi'ikasi. Setelah )arl !on indemengkomersialkan pemisahan kriogenik dari udara selama tahun 192-an, proses


9/22

gasi'ikasi menghasilkan gas sintesa dan hidrogen menggunakan oksigen blast , hal inimerupakan tonggak perkembangan proses gasi'ikasi seperti proses Winkle fluid-bed #1926$, Lurgi pressurized gasification #1931$, dan Koppers-Totzek entrained-flow #194-an$.

erkembangan gasi'ikasi selan&utnya dimulai selama perang dunia kedua ketikainsinyur 0erman menggunakan proses gasi'ikasi untuk memproduksi bahan bakar sintetik. eknologi ini diekspor ke 'rika Selatan pada tahun 197-an yang kemudianmemiu berdirinya perusahaan gasi'ikasi batubara terbesar sampai saat ini yaitu South

African Coal il and !as Corporation #Sasol$ dan men&adi pusat gasi'ikasi terbesar didunia pada akhir tahun 19+-an. erusahaan ini menggunakan gasi'ikasi batubara dansintesis "ischer-Tropsch sebagai dasar dari pembuatan gas sintesis kompleks danindustri petrokimia.

ada tahun 197-an, baik e5ao dan Shell oil &uga mengembangkan prosesgasi'ikasi. 8engan keberadaan gas bumi dan minyak yang banyak pada tahun 197-an,

peran gasi'ikasi batubara mulai menurun. enurunnya peran ini bukan hanyadisebabkan oleh ketersediaan gas bumi dan minyak yang banyak tetapi &uga karenanilai kalor gas bumi dan minyak yang lebih tinggi serta sedikitnya kandungan pengotor bila dibandingkan dengan batubara.

:ntuk peman'aatan tar dimulai pada pertengahan abad ke19, ketikaperkembangan teknik kimia telah memungkinkan untuk melakukan distilasi danpemurnian tar men&adi produk pearna sintetik dan bahan kimia. 0adi, sebelum industrikimia yang berbahan baku migas atau disebut dengan petrokimia berkembang, industrikimia berbasis batubara atau disebut dengan coal-che#ical telah lebih dulu eksis.

;emudian aal tahun 19+-an krisis minyak pun mulai ter&adi sedangkan dipihak lain adangan batubara masih dalam &umlah yang sangat besar sehinggapengembangan teknologi proses batubara kembali dilirik. *al ini memiu berbagaiteknologi proses alternati' pengembangan penggunaan batubara seperti gasi'ikasi danlikui'aksi. erdapat &uga proses hidrogenasi batubara dikon!ersi seara langsungmen&adi metana sebagai pengganti gas bumi atau S$nthetic %atural !as #S


10/22

kaa tetapi tidak bisa berganti ke sumber energi lain. ada aal 199-an lembagalembaga pemerintahan merika dan /ropa menyediakan dana penelitian untuk mengu&ikelayakan proses IG)). ;emudian tahun 2---=an IG)) mulai dikomersialkan.

roses komersialisasi gasi'ikasi batubara dimulai oleh 3 proses gasi'ikasi yaitu

proses urgi, >inkler, dan ;oppersotek. roses urgi beroperasi pada tekanan tinggi2-=3- atm dengan temperatur 1---o). >inkler yang menggunakan gasi'ier tipe fluidized beroperasi pada temperatur --9--o) dengan tekanan atmos'er, begitu

&uga dengan proses ;oppersotek yang beroperasi pada tekanan atmos'er tetapimenggunakan temperatur yang lebih tinggi lagi sekitar 17--1--o) tetapi proses;oppersotek hampir tidak menghasilkan produk samping dan yield gas sintesispaling tinggi yaitu 97%. dapun proses (tto?ummel yang menggunakangasi'ier #olten bath yang beroperasi pada temperatur 14--1+--o) dan tekananatmos'erik.

ada masa sekarang ini pengembangan proses gasi'ikasi hampir menyeluruh di

seluruh benua. 8i benua 'rika terdapat konsentrasi terbesar di dunia terletak di 'rikaSelatan #Sasol$ dimana lebih dari 4-% produksi bahan bakar sintetik dan kimia darigasi'ikasi batubara. da 3 pabrik Sasol #Sasol I, II, III$ yang berlokasi di Seonda danSasolburg. 8i benua sia, pabrik terbesar berada di India, )hina, dan 0epang.Sedangkan di benua /ropa ada 7 proyek besar IG)) beroperasi di /ropa "aratdengan konsentrasi terbesar di Itali yang memiliki 3 proyek terbesar yaitu riolo #Siily$,Sarroh #Sardinia$, dan Sannaaro #Italia :tara$. Sedangkan 2 proyek lainnya diuertollano #Spanyol$, dan "uggenum #"elanda$. 8i benua merika :tara kebanyakandi ;ingsport, ennessee dan


11/22

<o

eneliti@engembang

)ara;ontak

;ondisi(perasi

Aield#%$

;elebihan ;elemahan

1 urgi "ixed bed

B 1---o) B 2-3-atm

C97 Aieldtinggi

emperatur dantekanan

tinggi>inkler "luidized

bed B --9--o) Batmos'erik

C 97% ekanansangatrendah Aield

tinggi

emperatur masihrelati' tinggi

3 ;opperotek /ntrainedhase

B 17--1--o) Batmos'erik

97 Aield tinggi ekanan rendah

emperatur masihsangattinggi

4 (tto?ummel (olten

bath

B 14--

1+--o) Batmos'erik

C 97 Aield

tinggi ekanan rendah

emperatur

masihsangattinggi

B. TEKNOLOGI PEMBUATAN SYNGAS embuatan s$ngas adalah hal yang sangat penting dan paling mahal diantara 3seksi proses # pembuatan s$ngas, sintesa 'isher tropsh, dan produk orkup$, danmembutuhkan energi yang paling besar dalam pabrik.eknologi yang digunakan untuk pembuatan s$ngas seara garis besar ada 2, yaitu D

a. ?e'orming

b. Gasi'ikasi

Gasi'ikasi digunakan untuk proses kon!ersi solid@hea!y liEuid 'eedstokmen&adi s$ngas. Sedangkan re'orming digunakan untuk kon!ersi gas@light liEuid'eedstok men&adi s$ngas. eknologi lain yang khusus untuk temperature tinggi oksidasiparsial, digunakan untuk range 'eed yang luas dan dilan&utkan dengan gasi'ikasimelibatkan metana re'orming.

1. REORMING

Spesi'ikasi 'eed gas yang biasa digunakan dapat dilihat pada table 2.2 Dabel 2.2. spesi'ikasi 'eed gas untuk re'orming

Feed gas Gas alam Gas assoiated

ean *ea!y ean *ea!y


12/22

)2*6, % !ol)3, % !ola5. otal S, ppm !ol*ydrogen sul'ide, ppm !ol)(S, ppm !ol

erkaptan, ppm !ol

-.33

2-42

14

7.263.222-42

14

+.24-.67

43

n.a

1

6.646.23

43

n.a

1

Stea! Refor!in"Steam re'orming hidrokarbon proses yang didominasi pada pabrik hydrogen,

khususnya untuk pengilangan. ?ange 'eedstok yang biasa digunakan adalah gas alamdan G men&adi bahan bakar liEuid termasuk naphta dan kerosene. Steam re'ormingbiasanya dikombinasikan dengan oksigen atau airblon partial o5idation proessesuntuk produksi s$ngas untuk ammonia, methanol dan produk petrokimia.

Steam re'orming tidak dian&urkan untuk produksi s$ngas untuk skala besar.Selain karena input panas yang besar dan rasio produksi gas *2@)( diatas nilai yang

diharapkan sekitar 2.

#. GASIIKASI Gasi'ikasi melibatkan reaksi sumber karbon, kemungkinan bergabung denganhidrogen, dengan sumber hidrogen #biasanya steam$ dan@atau oksigen untuk yield gasyang terdiri dari hidrogen, karbonmonoksida, karbondioksida, dan metana. roporsikomponen gas ini bergantung pada rasio reaktan yang digunakan dan kondisi reaksi.

Feedstok diubah men&adi bentuk gas, substan yang tidak diinginkan sepertisenyaa sul'ur dan partikel solid di entrained dapat dipisahkan dari gas denganbeberapa teknik. S$ngas bersih #khususnya ampuran karbonmonoksida dan

hidrogen$ dapat diubah men&adi bahan bakar gas, bahan bakar likuid, bahan kimia,eletri poer #daya listrik$ atau kombinasinya.

eknologi gasi'ikasi dapat dikelompokkan berdasarkan kon'igurasi aliran dari unitgasi'iernya. ;on'igurasi yaitu D

1. "ixed bed 2. "luidized bed 3. ntrained flow 4. (olten bath

1. "ixe bed ada kon'igurasi ini, batubara diumpankan dari atas kemudian perlahanlahan turunkebaah dan dipanaskan oleh gas panas dari arah baah. "atubara meleati onakarbonisasi kemudian ona gasi'ikasi, akhirnya sampai pada ona pembakaran padabagian baah gasi'ier tempat reaktan gas diin&eksi. Sistem ini diilustrasikan padaGambar 2.2. berikut ini D


13/22

Gambar 2.2. "ixed bed gasi'ier

?eaksi kimia yang ter&adi dalam fixed bed gasi'ier, yaitu D

Gambar 2.3. ?eaksi kimia yang ter&adi dalam fixed bed gasi'ier ada proses gasi'ikasi dengan fixed bed gasi'ier

da 4 ona reaksi yaitu D1. Hona de!olatilisasi

ada ona ini ter&adi penguapan uap air dan atat !olatil yang terkandung dalambatubara.2. Hona Gasi'ikasiada ona ini uap air yang dialirkan dan )(2 yang terbentuk dari pembakaransempurna bereaksi dengan batubara pada suhu tinggi membentuk gas sintesis yangterdiri dari )(, *2 dan


14/22

ada ona ini oksigen yang masuk bereaksi dengan sebagian batubara membentuk)(2 dan *2( yang diperlukan dalam reaksi gasi'ikasi.3. Hona abuHona ini adalah tempat penampungan abu yang dihasilkan, baik hasil reaksipembakaran maupun reaksi gasi'ikasi.

2. "luidized bed 8alam fluidized bed gasifier* reaktor gas digunakan untuk membuat 'luidisasi

material batubara. :ntuk menghindari sintering dari abu, fluidized bed gasifier dibatasiberoperasi pada temperatur nonslagging.

Gambar 2.4. "luidized bed gasi'ier "atubara dimasukkan dari bagian samping sedangkan oksidannya dari arah

baah. (ksidan #(2 dan uap$ selain berperan sebagai reaktan pada proses, &ugaber'ungsi sebagai media lapisan mengambang dari batubara yang digasi'ikasi. 8engankondisi penggunaan oksidan yang demikian maka salah satu 'ungsi tidak akandapat maksimal karena harus melengkapi 'ungsi lainnya atau bersi'at komplementer.

d. ntrained flow "atubara dialirkan kedalam gasi'ier seara cocurrent atau bersamasama

dengan agen gasi'ikasi atau oksidan berupa uap air dan oksigen, bereaksi pada

tekanan atmos'er. ada entrained gasi'ier, batubara dihaluskan sampai ukuran kurangdari -,1 mm diumpankan dengan reaktan gas ke dalam cha#ber dimana reaksigasi'ikasi ter&adi seperti halnya sistem pembakaran bahan bakar berbentuk serbuk.

+esidence ti#e partikel padatan yang singkat dalam sistem'ase entrained memerlukan kondisi operasi dibaah slagging untuk menapai la&ureaksi dan kon!ersi karbon yang tinggi. *al ini menun&ukkan baha operasi nonslagging pada entrained gasi'ier baik sekali hanya untuk proses hidrogasi'ikasi.


15/22

Gambar 2.7. ntrained gasi'ier

;on'igurasi lainnya adalah #olten bath

4. (olten bath (olten bath mirip dengan sistem fluidized bed dimana reaksi ter&adi dalammedium yang terampur merata dari inersia panas tinggi. emperatur operasitergantung pada tipe bath D untuk slag dan #olten #etal bath diperlukan temperatur tinggi #14--=1+--o)$, tetapi temperatur 1---o) dapat digunakan #olten salt . ?eaktangas dapat diin&eksi dari atas seperti &et kemudian berpenetrasi kedalampermukaan bath, seperti ditun&ukkan pada gambar 2.6, atau dapat diumpankanke botto# bath

Gambar 2.6. (olten bath gasi'ier


16/22

"ixed bed gasifier termasuk dalam kategori sistem aliran counter current , fluidized bed dan #olten bath gasifier dapat dianggap sebagai reaktor tankipengaduk kontinyu dan entrained gasifier sebagai sistem aliran co-current .

liran counter current dalam reaktor fixed bed , pemindahan ,olatile #atter yang

dihasilkan dari gasi'ier tanpa meleati ona gasi'ikasi temperatur tinggi atau onapembakaran. ;arakteristik komposisi produk gas pada fixed bed gasifier yaitu adanyauap tar #bila digunakan antrasit atau de!olatilisasi har@oke sebagai bahan baku$ danyield metana yang tinggi. +esidence ti#e yang paling lama terdapat pada fixed bed gasi'ier dimana keepatan gas dibatasi untuk menghindari semburan serbukbatubara ke dalam aliran produk gas. Sedangkan residence ti#e terpendek terdapatdalam entrained gasifier .

erbedaan residence ti#e padatan diantara tipe gasi'ier merupakan halsubstansial. ada fixed bed residence ti#e padatan biasanya beberapa &am.Sedangkan pada fluidized bed atau #olten bath pada umumnya sekitar 1 &am.

ada fluidized bed* har yang tidak terkon!ersi dikumpulkan dan diumpankan kegasi'ier lainnya atau ke pembakar. Sedangkan pada entrained keuali untukhidrogasi'ikasi, umumnya beroperasi pada temperatur slagging untuk menapai la&ureaksi dan kon!ersi karbon yang tinggi. +esidence ti#e yang pendekpada entrained membuat kontrol pada kondisi operasi gasi'ikasi lebih sulit dan perluadanya kekonsistensian umpan batubara, merupakan hal yang harus diperhatikan.

$. REAKSI GASIIKASI rinsip reaksi kimia pada proses gasi'ikasi sebagai berikut D

1. ?eaksi pembakaran ) (2 JJ )( K* B 111 m0@kmol #1$ ?eaksi ini eksotermis. Selan&utnya reaksi ini tidak berhenti sampai men&adi )(,tetapi setiap oksigen bebas bereaksi dengan epat dengan )( dalam 'ase gas untukmen&adi )(2, seperti reaksi di baah ini D )( (2 JJ )(2 K* B 23 ;0@mol #2$

*2 (2 JJ *2( K* B 242 m0@kmol #3$

2. ?eaksi "oudouard ) )(2 JJ 2 )( K* B 179.+ k0@mol #4$?eaksi endotermis pada reaksi boudouard yang sangat lambat.

3. ?eaksi water gas :ntuk mengendalikan temperatur yang tinggi yang diperoleh dari reaksi ) = (2 danuntuk meningkatkan nilai kalor gas sintesis, melalui penambahan hidrogen dimanahidrogen &uga sebagai produk utama biasanya ditambahkan stea# sebagai reaktan.?eaksi ini merupakan reaksi endotermis dimana mengandalkan panas yangdibebaskan dari reaksi )(2 untuk kebutuhan energi. Selan&utnya, la&u reaksi ) * 2(sangat lambat dibandingkan )(2. ?eaksi ater gas dapat dilihat pada reaksi dibaahini D

http://www.blogger.com/blogger.g?blogID=3315770135769983588http://www.blogger.com/blogger.g?blogID=3315770135769983588


17/22

) *2( JJ )( *2 K* B 11.9 k0@mol #7$

4. ?eaksi etanasi ada beberapa proses gasi'ikasi terutama untuk gasi'ikasi yang menginginkanmetana sebagai produk utama untuk proses S


18/22

Si'at 'isika dan si'at kimia carbon black Carbon black seara kimia dan 'isika &elas dari soot dan blak karbon, yang

terdiri dari 9+% keatas kandungan arbonnya yang tersusun seperti aini'orm #sepertiluster anggur$ partikulat.

Gambar.2.. ?epresentasi blak karbon dalam bentuk he5ana soot segment

%ISAIN GASIIER da 4 parameter disain yang utama, yaitu D

1. emperatur Gasi'ier dapat dibagi dalam 3 kategori tergantung pada keadaan 'isik abu dalam reaktor

gasi'ikasi.

A&' kerin":ntuk kebanyakan batubara, operasi diatas sekitar 1---o) menghasilkan abu keringtanpa sintering atau slagging .

A&' a""lo!erasi (perasi &uga dimungkinkan ter&adi pada temperatur dimana partikel abu men&adilengket, membentuk agglomerat. ?eaktor harus didisain sedemikian rupa sehingga abutadi dikeluarkan dan dikontrol supaya kondisi operasi stead$ state. ada kebanyakanbatubara, kondisi abu agglomerasi ter&adi pada range temperatur 1---=12--o)

tergantung pada komposisi abu.

Sla""in" (perasi diatas 12--o) menyebabkan abu membentuk #olten slag . ada operasi inidiperlukan pemilihan material nonkorosi' dan erosi'. emperatur gasi'ikasi dipengaruhioleh komposisi produk gas karena temperatur berpengaruh pada kesetimbangan dankinetika reaksi gasi'ikasi. "ahan baku gas dari gasi'ier yang beroperasi dibaah kondisislagging pada umumnya memiliki konsentrasi )(2 dan uap air relati' rendah


19/22

sedangkan konsentrasi )( dan *2 relati' tinggi. "ila uap air digunakan sebagai agengasi'ikasi dibaah kondisi nonslagging, maka diperlukan ekses #dalam beberapakasus sekitar 4--%$ dibanding dengan &umlah batubara. 0umlah ini disebabkan olehkinetika dan kesetimbangan yang tidak diinginkan untuk dekomposisi uap air padatemperatur rendah. enggunaan uap air berlebih ini menyebabkan berkurangnya

e'isiensi. engunaan temperatur tinggi memerlukan oksigen lebih banyak lagi dansebagai konsekuensinya bertambah pula kebutuhan energi untuk pemisahan udara.

:ntuk reaksi pada temperatur slagging , kinetika reaksi ter&adi dengan epat danperbedaan kereakti'an dari batubara tidak terlalu penting dibanding operasi padatemperatur non-slagging . ipe abu dan kandungan dari batubara &uga harusdiperhatikan. bu dengan temperatur 'usi tinggi pada umumnya tidak dinginkan padaoperasi slagging. ada beberapa kasus, biasanya ditambahkan fluxing agent sepertibatu kapur untuk menghindari slag. 8ibaah kondisi nonslaging, batubara yang lebihakti' #seperti lignit$ pada umunya lebih mudah untuk digasi'ikasi. :ntuk gasi'ikasidengan memakai uap air biasanya beroperasi pada temperatur setinggi mungkin untuk

meningkatkan kinetika reaksi dan kesetimbangan yield. >alaupun gasi'ikasi padatemperatur tinggi memiliki se&umlah kelebihan #sebagai ontohnya, la&u reaksi yangtinggi dan kemampuan untuk menggasi'ikasi batubara yang tidak bereaksi$, teknologiyang digunakan biasanya lebih rumit dari pada temperatur rendah.

2. ekanan roses gasi'ikasi dapat dioperasikan baik pada tekanan atmos'er maupunkenaikan tekanan. ;esetimbangan menun&ukkan baha kenaikan tekanan enderungmemperlambat dekomposisi )(2 dan uap air serta pembentukan )( dan *2. adakenyataannya, e'ek terhadap komposisi produk gas adalah keil pada tekanan diatas3- bar, dibandingkan dengan 'aktor lain seperti temperatur reaksi.

ada tekanan yang lebih tinggi akan ter&adi pembentukan metana dengan reaksihidrogasi'ikasi dengan tekanan minimal - bar. (perasi pada kenaikan tekananmenaikkan la&u reaksi seara keseluruhan tetapi perubahan pada umumnya sedikitsigni'ikan terhadap tekanan karena tidak semua reaksi kimia bisa dikontrol #sebagaiontohnya, reaksi pembakaran dan dekomposisi termal biasanya dikontrol oleh la&udi'usi$. ;enaikan per unit !olum dari gasi'ier tidak terlalu signi'ikan terhadap tekanan,hukum akar kuadrat hanya ditu&ukan pada se&umlah gasi'ier. adakenyataannya, residence ti#e gassolid pada disain gasi'ier bertekanan bisa lebih lamadibanding gasi'ier tekanan atmos'er supaya menaikkan dera&at kon!ersi.

roses gasi'ikasi dengan kenaikan tekanan merupakan teknologi lebih rumitdaripada gasi'ikasi tekanan atmos'er untuk beberapa alasan. lasan yang palingbanyak yaitu batubara yang diumpankan kedalam gasi'ier harus melaan gradientekanan. Gasi'ier pada proses kenaikan tekanan menyerupai !eselbertekanan pada pressurised fluidized bed co#bustor .

3. ?eaktan Gas


20/22

?eaktan utama sebagai oksidan pada proses gasi'ikasi adalah oksigen, uapair ( dan hidrogen. enggunaan reaktan gas bisa sendiri atau pun kombinasi dari ketigareaktan tersebut.

(ksigen@:ap air

Gasi'ier yang menggunakan oksigen dan uap air, panas diabsorb oleh reaksiendotermis airgas. anas yang ter&adi dikarenakan oleh reaksi pembakaran antaraoksigen dan batubara yang merupakan heat balance seara keseluruhan dalamgasi'ier.

:dara@:ap air "ila digunakan udara yang mengandung nitrogen, bukan oksigen murni maka uap air yang digunakan lebih sedikit karena lebih banyak lagi panas sensibel yang dibutuhkanuntuk membuat udara menapai temperatur reaksi. eat balance menun&ukkan bahaproses yang menggunakan udara dan uap air hanya mungkin ter&adi padatempearatur non-slagging .

:daraada temperatur slaging proses yang hanya memakai udara sebagai reaktan oksidan,panas dilepaskan oleh reaksi pembakaran diimbangi dengan panas sensibel yangdibutukan agar udara menapai temperatur reaksi. :ap air diperlukan dalam &umlahyang sedikit untuk mengontrol keseimbangan panas bila udara dipanaskan terlebihdahulu. :ntuk kondisi dibaah nonslagging uadara dapat digunakan sebagai oksidantunggal bila panas dipindahkan dari proses dengan kata lain reaksi endotermis uap airkarbon.

*idrogen"ila proses gasi'ikasi menggunakan hidrogen maka produk gas yang dihasilkan berupametana sebagai produk utama. roses ini dinamakan hidrogasi'ikasi. *idrogenbiasanya didapat dari gasi'ier oksigen@uap air kon!ensional. emilihan reaktan disesuaikan dengan si'at atau spesi'ikasi dari produk gas yang kitainginkan. "ila kita menginginkan gas dengan nilai kalor rendah sebagai produk akhir maka pada proses gasi'ikasi kita menggunakan udara dan uap air atau hanyamenggunakan udara. :ntuk menghasilkan gas dengan nilai kalor medium makapenggunaaan nitrogen harus dihindari dan menggunakan oksigenuap air, atau hanyamenggunakan uap air. anpa adanya nitrogen membuat gas bernilai kalor mediumook untuk dikon!ersi lan&ut men&adi bahan bakar liEuid dan kimia, hidrogen, atau S


21/22

:ntuk produksi S


22/22

ada gasi'ikasi panas yang dihasilkan dari pembakaran digunakan untuk de!olatilisasidan menguraikan kandungan at terbang men&adi hidrokarbon gas. liran gas yangdihasilkan merupakan ampuran dari inert flue gas dan hidrokarbon. roduk gas iniatau gas sintesis memiliki nilai kalor #calorific ,alue$. liran gas biasanya mengandungse&umlah besar nitrogen yang dapat menapai lebih dari 6-%. *al ini dikarenakan pada

proses menggunakan udara. "eberapa proses menggunakan oksigen atau uap air untuk menyediakan kebutuhanoksigen. Sistem ini menghasilkan aliran gas yang mengandung calorific ,alue yanglebih tinggi. etapi hal ini membutuhkan tambahan biaya dan keselamatan yang lebihketat.

?ead moreD httpD@@teknikimiaku.blogspot.om@2-13@-7@gasi'ikasibatubaraM1764.htmlNi53p1"eEgO&
http://teknikimiaku.blogspot.com/2013/05/gasifikasi-batubara_1564.html#ixzz3p1BeqgXjhttp://teknikimiaku.blogspot.com/2013/05/gasifikasi-batubara_1564.html#ixzz3p1BeqgXjhttp://teknikimiaku.blogspot.com/2013/05/gasifikasi-batubara_1564.html#ixzz3p1BeqgXj

materi laporan 2

Documents