Teknologi
Konversi batubara telah banyak dikembangkan dengan diadakannya penelitian
penelitian yang bertujuan untuk mengetahui kegunaan batubara tersebut jika
dikonversikan kedalam bentuk lain, seperti ke dalam bentuk gas melalui proses Gasifikasi
atau ke bentuk Liquid melalui proses Liquifaksi.
A.
Gasifikasi
Batubara
Gasifikasi adalah proses konversi
bahan bakar padat menjadi gas melalui reaksi dengan satu atau campuran reaktan
udara, oksigen, uap air, karbon dioksida. Proses Gasifikasi bertujuan untuk
menghasilkan produk gas yang sesuai dengan penggunaannya baik sebagai sumber
energi atau sebagai bahan baku industri kimia
Proses gasifikasi batubara merupakan
proses konversi secara kimia dari batubara yang berbentuk partikel atau Padatan
menjadi gas yang bernilai bakar atau combustible. Pada dasarnya gasifikasi
batubara adalah reaksi oksidasi parsial dari batubara dengan oksigen atau
udara. Proses gasifikasi dilakukan dalam suatu reaktor yang disebut dengan
gasifier. Combustible gas yang dapat dihasilkan dari proses gasifikasi adalah
CO, H2, CH4 dan sebagainya. Gas produk gasifikasi ini
dapat digunakan langsung sebagai bahan bakar, bahan baku proses sintesa atau
bahan kimia lainnya.
Berbagai macam
proses telah digunakan untuk mengubah bahan bakar fosil menjadi gas untuk
mendapatkan tipe gas yang cocok untuk pengaplikasian yang dibutuhkan. Dalam
beberapa tahun terakhir, bagaimanapun, kebutuhan yang berbeda dari sebelumnya
telah muncul, dan pengembangan penelitian telah dilakukan untuk memenuhi kebutuhan
itu.
Subjek dari
pengembangan penelitian itu meliputi : (1) pengendalian lingkungan
(pengembangan dari proses yang bisa membuang kotoran dengan mudah, termasuk
pengendalian CO2), Penghematan energi (pengembangan dari proses yang memberikan
konversi energi yang sangat efektif), dan (3) diversifikasi sumber bahan mentah
(gasifikasi bahan mentah yang belum pernah digunakan sebelumnya)
Teknologi gasifikasi yang digunakan
untuk konversi batubara menjadi bahan bakar gas dikenal dengan nama gasifier. Beberapa
teknik yang biasa digunakan untuk proses gasifikasi adalah:
- Fixed bed gasification atau gasifikasi batubara secara unggun diam.
- Fluidized bed gasification atau gasifikasi batubara terfluidisasi
- Entrained bed gasification atau gasifikasi batubara tersembur.
Dari ketiga teknik tersebut, yang
paling sederhana dan murah untuk aplikasi sebagai bahan bakar adalah proses
gasifikasi dengan metoda fixed bed gasification.
Pada proses gasifikasi akan
dihasilkan abu (ash removal) yang merupakan kotoran dari batubara. Abu ini
dapat dikeluarkan secara langsung pada operasi temperatur rendah (non-slagging
gasifier) sebagai dry ash atau dikeluarkan pada operasi slagging gasifier pada
temparatur tinggi, sebagai liquid ash dengan viskositas rendah.
Gasifikasi dilakukan dalam
sebuah tungku atau reaktor yang disebut gasifier. Secara skematik gasifier
untuk batubara tipe updraft dapat dilihat pada gambar di bawah. Unit Gasifier
ini dilengkapi dengan steam drum yang menghasilkan uap air.
Batubara dimasukan dari bagian atas,
dan bergerak ke bawah secara gravity. Reaktan oksigen dalam udara dan uap air
ditiup dari bagian bawah reaktor. Reaktan berserta gas hasil reaksi lainnya
akan bergerak ke bagian atas gasifier.
1. Batubara secara gravity masuk ke
dalam tungku/gasifier dari bagian atas. pengumpanan menggunakan feeder
otomatis.
2. Udara dan steam dimasukkan dari
bagian bawah tungku yang dilengkapi dengan pengatur laju pengumpanan.
3. Steam dan udara panas bergerak
dari bagian bawah tungku melewati tumpukan batubara yang bergerak dari
bagian atas.
4. Terjadi reaksi antara
batubara yang bergerak ke bawah dengan udara dan steam yang
bergerak ke arah atas sesuai dengan lokasi dan temperaturnya.
Proses gasifikasi umumnya
menggunakan 20 sampai 40 persen oksigen dari nilai stoikiometri proses
pembakaran sempurna. Jadi proses pembakarannya akan mengikuti reaksi berikut:
C (arang) + (0,2 – 0,4) O2 (udara) –>
(0,4 – 0,8) CO (gas) + (0,2 – 0,6) C (arang)
Reaksi ini menghasilkan karbon
tersisa. Sisa karbon ini dapat direaksikan dengan uap air. Secara stoikimetrik
prosesnya akan memenuhi reaksi berikut:
C (arang) + H2O (uap air)
–> CO (gas) + H2 (gas)
Reaksi sisa karbon dengan uap air
ini dapat menghasilkan gas karbon monoksida dan gas hidrogen. Gas hidrogen
merupakan gas yang memiliki nilai pembakaran.
Namun demikian, uap air yang
ditambahkan dapat pula berreaksi dengan gas hasil proses reaksi sebelumnya. Uap
air dapat berreaksi dengan gas karbon dioksida menghasilkan gas karbon
monoksida dan gas hidrogen sesuai reaksi stoikiometrik berikut:
CO2 + H2O
–> CO + H2
Reaksi ini biasa disebut dengan
shift reaction atau reaksi geser. Reaksi yang dapat menggeser karbon dioksida
dan uap air menjadi gas karbon monoksida dan hidrogen.
Selain dengan uap air, karbon sisa
dapat juga berreaksi dengan gas karbon dioksida sesuai reaksi stoikiometrik
berikut:
C (arang) + CO2
–> 2CO
Pada Reaksi ini, karbon dikonversi
oleh gas CO2 menjadi gas yang memiliki nilai mampu bakar yaitu
gas CO.
Ada beberapa teknologi pengembangan
dan pemanfaatan gasifikasi batubara yang dilakukan oleh Jepang yang bisa
dijadikan pembelajaran untuk memahami tentang gasifikasi batubara ini.
1. Teknologi Pembangkit Listrik Gasifikasi
Fluidized Bed
Ini
adalah bagian dari sunshine project
yang ditujukan untuk pengembangan sebuah teknologi untuk gasifikasi batubara
kalori rendah untuk pembangkit listrik, yag mana mempunyai efisiensi panas yang
lebih tinggi dibandingkan pembangkit listrik konvensional pulverized coal
thermal. Inti dari pengembangan penelitian ini meliputi gasifikasi dan proses
sistem kering pemurnian gas maupun test elemen turbin gas. Di laboraorium
penelitian Yubari di Hokaido, sebuah sistem pilot plant yang berbasis 40 t/d
sistem gasifikasi dan mempunyai sistem desulfurisasi gas sebesar 4500 Nm3/h.
Sebuah sistem pembuangan abu, dan test elemen turbin gas sebesar 3700 Nm3/h
mulai berjalan setelah melewati gasifikasi PDU sebesar 5 t/d.
Gasifikasi
ini adalah merupakan 2 tahapan dari tipe fluidized bed dengan tekanan 20 atm.
Dengan sistem ini, batubara dihancurkan dan dikeringkan kemudian dimasukkan ke
dalam tungku pembakaran bagian atas dan tergasifikasi oleh gas panas dari
bagian bawah tungku. Udaradimasukkan ke bagian atas tungku dan gas yang telah
terbentuk tadi dibawa keluar dari tungku
setelah panas tergantikan. Butiran butiran kasar arang yang tak terreaksi
dikumpukan oleh pipa overflow L dan butiran halus dikumpulkan oleh sebuah cyclone. Butiran butiran tersebut
dimasukkan kedalam tungku bagian bawah, dimana mereka dibakar lebih lanjut dan
digasifikasi oleh udara dan uap kemudian dibawa ke bagian atas tungku melalui cyclone intermediet. Abu abunya dibuang
dari pipa overflow tungku bagian bawah dan cyclone
intermediet dan juga dari bagian dasar tungku jika diperlukan.
Dengan
sistem desulfurisasi, gas yang terbentuk dimasukkan melalui bagian dasar dari
kolom absorbsi fluidized bed untuk membuat senyawa sulfur bereaksi dengan
senyawa besi oksida dan mengeluarkannya dalam bentuk besi sulfida. Besi sulfida
dikirim ke kolom pembaruan fluidized bed, dimana senyawa ini dibakar dan
dikembalikan ke bentuk besi oksida yang mana diresirkulasi dan digunakan
kembali.
Sistem
pembuangan debu atau abu terdiri dari dua kolom pengumpul debu yang mempunyai
panel filter didalamnya yang terdiri dari sebuah looper untuk bagian depannya
dan sebuah kabel yang berhubungan untuk permukaan belakangnya. Sebuah saringan
sedang diturunkan kebawah dalam laju tetap. Debu yang terkandung dalam gas
dibuang, karena gas mengalir melewati saringan medium, disebabkan oleh efek
sinergis dari penyaringan dari laminasi penyaring dan lapisan debu yang
dibentuk dalam penyaring medium. Penyaring medium yang terpasang didalam panel
terresirkulasi untuk digunakan kembali setelah debu dibuang oleh pemisah debu
yang terdiri dari saringan goyang (vibrating screen).
Test
elemen sistem turbin gas terdiri dari tiga alat test untuk pembakan, material,
dan deposit. Pada setiap alat, pengukuran pembakaran bersuhu tinggi dari gas
yang terbentuk. Pemillihan material yang cocok untuk turbin gas dan alat yang
sama, dan penelitian dari pengaruh kotoran di pembakar gas di bilah turbin
dilakukan menggunakan tekanan normal, skala penuh pembakar utama. Menggunakan
sistem pilot plant yang dijelaskan tadi, penelitian dan pengembangan proyek tahap
pertama telah diselesaikan, mencapai hasilnya pada periode dari 1974 sampai
1987.
2. Teknologi Pembangkit Listrik
Gasifikasi Batubara Entrained Bed
Teknologi ini dikembangkan untuk memperoleh efisiensi
tenaga yang tinggi dalam keseluruhan sistem pembangkit listrik dengan
gasifikasi batubara. Batubara bereaksi oksigen didalam udara dalam sebuah
entrained bed pada temperatur yag tinggi dan tekanan yang tinggi dalam sebuah
sistem, dan tenaga listrik dihasilkan menggunakan turbin 1300°C dengan efisiensi
tinggi dan turbin uap yag sedang dikembangkan untuk batubara kalori rendah.
Sebuah sistem pilot plant untuk gasifikasi batubara
untuk pembangkit listrik telah dibangun di Kota Iwaki. Di prefektur Fukushima,
dan peneliannya sudah dijalankan sejak 1991.
3. Pembangkit Listrik Tenaga Berbahan
bakar Batubara MHD
Di tengah-tengah kekhawatiran pemasangan
tentang masalah lingkungan global, perkembangan zaman energi menyimpan
tehnology adalah sangat diminati. dalam keadaan ini, MHD (Magnetofluid
Mechaniecs) kekuasaan generasi, sistem pembangkit listrik baru yang dapat
oparate di bawah suhu yang lebih tinggi daripada turbin gas dan dapat digunakan
dengan pembakaran batu bara, telah datang ke dalam pusat perhatian baru saja.
dengan MHD pembangkit listrik, Kapan operasi cairan yang memiliki konduktivitas
listrik mengalir ke Medan magnet yang kuat yang dibentuk oleh Super melakukan
magnet, kekuatan gaya gerak listrik diinduksikan ke arah tegak lurus baik
aliran dan Medan magnet, dan arus listrik dibebankan ke beban eksternal melalui
elektroda. Akibatnya, energi panas yang operatingfluid langsung diubah menjadi
tenaga listrik.
Ada dua jenis pembangkit listrik MHD:
terbuka-siklus MHD pembangkit listrik (OCMHD), di mana gas pembakaran bahan
bakar fosil secara langsung dibuat ke dalam cairan Penghangat Ruangan: dan
ditutup-siklus MHD (CCMHD), di mana gas yang encer (argon atau helium)
dipanaskan dengan panas tinggi yang Diperoleh dari bahan bakar fosil atau bahan
bakar nuklir yang digunakan seperti pada operasi cairan.
Dengan OCMHD, untuk menanamkan
konduktivitas listrik yang sesuai untuk gas pembakaran yang akan digunakan
sebagai cairan operasi, kalium senyawa yang disebut sead yang memungkinkan
disosiasi elektrolitik mudah dalam jumlah yang sesuai dengan 1% dari
combustiongas volume ditambahkan. untuk mendapatkan konduktivitas listrik yang
diperlukan oleh elektrolitik disosiasi keseimbangan panas, suhu tinggi
pembakaran gas sekitar 3.000 k dibentuk oleh preheating pembakaran gas atau
memperkaya hidrogen dan gas ini mengarah ke MHD daya generator. gas pembakaran
yang mengalir keluar dari dan pemanas uap dalam boiler. di Jepang, badan
industri ilmu pengetahuan dan teknologi memulai sebuah proyek besar-besaran
pada tahun 1966, yang kemudian diserahkan kepada proyek moonlight. penelitian
perkembangan dari MHD ini dilakukan oleh sebuah kelompok yang terhubung dengan
teknologi elektronik umum research institute. setelah penelitian perkembangan,
yang berlanjut musuh sekitar 20 tahun, target 200 jam terus-menerus minyak
tanah pembakaran pada 100 kW itu dicapai. dalam meatime, namun, kesulitan
mengembangkan tinggi-suhu air preheater telah menjadi dikenal dan sistem yang
menggunakan bahan bakar bersih seperti minyak dan gas alam memiliki difficulity
bersaing dengan turbin gas dikombinasikan siklus pembangkit listrik. Akibatnya,
target pembangunan bergeser ke langsung pembakaran batubara dan riset
fundamental yang sudah berlangsung sejak tahun 1983. termasuk power ditambahkan
batubara generasi percobaan, batubara combustor pengembangan, pencegahan katoda
pendek-circuliting oleh terak batubara, dan pengembangan bahan dinding untuk
MHD generator, selesai pada tahun 1988. di negara-negara di luar Jepang,
termasuk Amerika Serikat, Rusia dan India, penelitian perkembangan intensif
dari OCMHD batubara terus dan untuk saat ini. realisasi pembakaran batubara
termal pembangkit listrik memiliki efisiensi generasi sekitar 48% dilaporkan
adalah target.
Gas
encer yang keluar dari generator didinginkan melalui membuang-buang tepat
proses pemulihan panas bertekanan oleh kompresor dan dikembalikan ke pemanas
encer gas lagi. Jepang tokyo insitute teknologi dasar yang diakui secara
internasional untuk penelitian perkembangan dan telah menyusun sistem generasi
termal listrik memiliki efisiensi tinggi generasi sekitar 55% menggunakan gas
alam atau batu bara sebagai sumber panas dan eksperimental menunjukkan bahwa
perfomance generasi lebih tinggi daripada OCMHD. Akun ini, itu telah menarik
minat pemasangan kalangan industri lingkaran perusahaan-perusahaan listrik
andelectric dalam beberapa tahun terakhir.
4.
Industry Teknologi Hydrogen Dengan Batubara
hal ini ditujukan merancang
teknologi gasifikasi perlapisan batubara
untuk mendapatkan hydrogen yang akan membuat oksigen bereaksi dengan pulverized
coal dan gas berkalori menengah yg ada di karbon monoksida, dan ini disebut
sebagai HYCOL proses. sejak reaksi
samping dari proses ini bisa mengubah sifat carbon oksida dan karbon dioksida,
hydrogen murni dapat didapatkan dengan memecah dan memurnikan nya di dalam
tingkatan selanjutnya dari reaksi. hydrogen dapat dimanfaatkan dalam pengilangan minyak dan industi kimia, dan
juga pda liquidfaksi batubara. selain itu, industry gas yang menghasilkan
karbon monoksida diharapkan dapat
digunakan untuk banyak hal, termasuk sintesis bahan mentah dan industry bahan
bakar.
HYCOL memiliki
beberapa bentukan:
1. Dengan
karakteristik satu ruangan, tahap pertama menahan pembakaran gasifikasi dengan
dry feed system. untuk menjadi beton, abu pembakaran batu bara yg ditekan
dengan lock hopper birubah dengan tungku
pembakaran dari 4 alat pembakar yg digunakan pada tiap tahap kedua. oksigen
untuk bagian atas dan bawah dapat di control terpisah. pengaturan ini membuat
suhu pembakaran yg tinggi lebih efektif dan gasifikasi dengan hasil yg banyak.
2 . Teknologi
lapisan sendiri telah dikembangkan yg dirancang untuk memperpanjang umur
dinding tungku pembakaran dengan membuat
lapisan campuran dari ampas yg homogeny dari permukaan dinding tunggu
pembakaran dengan pendinginan aair pada dinding tungku di perapian gasifikasi
dan menyatukan gas tersebut dengan aliran yg berputar-putar
3. Pendistribusi aliran gas tersebut telah dikembangkan dan
diadopsi sebagai disain teknologi dalam pendistribusian batubara secara mudah
dan hasil pembakaran yg seragam.
4. Kadar abu
pada pelelehan batubara dalam perapian gasifikasi dan turun melalui lubang
pembuangan dalam perapian di pagian
terbawah dari perapian gasifikasi aliran berputar di tungku membentuk pembagian
tekanan di radical direction dari perapian. karena dari fenomena ini,
lubang-lubang selain dari lubang sisa yang dibuat untuk mengalirkan gas bersuhu
tinggi untuk mengalir melalui lapisan perapian. sebagai hasilny, suhu dari
lubang pembuangan terjaga dan ampas dapat keluar secara halus.
5. Yang tidak
bereaksi, terbakar dari tungku gasifiasi yang meliputi gas yang terolah kembali
menjadi perapian pada suhu dan tekanan yang tinggi setelah terpisah dari
kumpulan gas dan lainnya.
6. Abu pada
cadangan batubara sebagai sisa tanpa kandungan bahan beracun. Hal ini bersamaan
dengan kandungan Sulfur dan Nitrogen sebagai H2S dan NH3 yang mengakibatkan
pengurangan dampak ke atmosfer.
Pada
kejadiannya, abu jatuhan pada batubara dan minyak berat yang termudah untuk
gasifikasi. Untuk menyeimbangkan proses tersebut, dibangunlah pusat
pengembangan di Sodegaura, provinsi Chiba, dan penelitian telah dimulai sejak
1991. Hal ini membuatnya mendapatkanfasilitas terbaik. NEDO pemimpin dari
asosiasi HYCOI, yang mencakup 9 perusahaan pribadi, dengan pengembangan
penelitian menuju pusat pengembangan dan di waktu yang sama perusahaan ini
memimpin 5 anak perusahaan dengan focus penelitian pada tungku dan material
gasifikasi.
5.
Gasifikasi Hybrid (campuran)
Teknologi ini bertujuan memproduksi
gas berkalori tinggi dengan kisaran kalori 5000 k kal/Nm3
Dengan
membuat oksigen dan uap air bereaksi dengan campuran bubur batubara dengan
minyak berat. Gas yang dihasilkan dapat digunakan untuk industry bahan bakar
gas dan untuk bahan bakar pengganti sebagai natural gas (SNG) selain metan.
Teknologi Hybrid dapat di uraikan sebagai berikut :
1. Bubur batubara
dibuat dengan material mentah yang mengandung 30% batubara dari total berat dan
minyak berat, meliputi minyak bekas yang dicampurkan dengan tujuan meningkatkan
proses pembakaran pada system yang disebut hydrohoist.
2. Hal ini secara
sederhana termasuk tipe dari gasifikasi fluida, yang meliputi bagian oksidasi
pada bagian terbawah dari lapisan cairan tersebut dan pemusatan panas pada
bagian atas.
3. Oksigen dan
hydrogen adalah bahan baku dalam oksidasi utama dari panel penyebaran, dan
arang akan menjadi gas pada tempratur yang berkisar 900’C. Abu lalu diekstrak
sebagai dry ash dari bagian pusat. Selain itu campuran tersebut disebarkan ke
dalam bagian penguraian panas di saat suhu terlalu rendah.
4. Gas diproduksi
pada tungku gasifikasi saat pendinginan. Material yang digunakan adalah pasir
silica sebagai fluida menengah, yang memiliki kemampuan untuk menghalangi gas
agar tidak tertahan oleh tar.
Dalam
tujuan untuk penyempurnaan teknologi tersebut,
digunakan perawatan bubur campuran dengan kapasitas 12 ton/hari yang
dibuat di kota Iwaki, provinsi Fukhusima dan penelitian telah dilakuan sejak
1982 sampai 1985.
Hal berikut data
hasil penelitian :
1. Formasi penyebaran
fluida melalui metode pembakaran bubur campuran ke dalam pembakaran
meningkatkan tingkat uap, yang termasuk dalam gas aktif.
2. Meningkatakan
efektifitas dari tungku gasifikasi dengan membuat suhu lebih tinggi
dibandingkan metode oksigen-hidrogen, yang mencegah abu dari meleleh dan
menumpuk.
3. Mencegah masalah
kokas pada saluran produksi gas.
pendinginan
gas lebih efisien 70% lebih tinggi dari target dan 500 jam beroprasi secra
berkelanjutan yang telah dibuktikan.
6.
Teknologi Hidrogasifikasi Batubara
Teknologi
ini diciptakan untuk gas yang kaya akan metan, BTX, dan lainnya, yang membuat
batubara bereaksih sangat cepat dengan hydrogen. Tipe dari pereaksi telah
berganti dari tipe fluidized termasuk HYGAS. Gabungan dari entrained bed dan
fluidized bed dikenal sebagai HYDRANE dimana prosesnya juga telah dipelajari.
Tipikal
dari system yang menggunakan entrained bed reactor adalah rockwall system.
Dalam system sirkulasi dan hubungan antar reaksi 2 sistem menggunakan hydrogen
sebagai medium. Semuanya dapat dikelompokkan dalam kategori hypygrolysis, dan
semua dari PDU system telah dikembangkan/ Dalam bagian ini, entrained bed
system dapat diuraikan sebagai berikut :
1. Rock wall
corp. dari Amerika mengaplikasikan hal ini dalam teknologi mesin roket menjadi
gasifikasi batubara. Untuk membuat rockwall FHP proses. Teknologi ini dibuat
untuk pabrik pembuatan metan, yang akan menjadi SNG, BTX dan lainnya. Dengan
mereaksikan hydrogen yang sangat panas pada saat pembakaran oleh oksigen dengan
batubara halusdalam waktu yang sangat singkat. Dalam pengembangan system ini,
kemajuan proses FHP telah dipelajari untuk dapat memenuhi kebutuhan sendiri
untuk hydrogen dari perubahan uap. Di saat yang sama memungkinkan
hidrogasifikasi dnegan menambahkan uap kedalam reaksi gas, malah dari produksi
dan pemasukan hydrogen emlalui sebagian pembakaran dari arang. NEDO dan 6 anak
perusahaanny ikut serta dalam pengembangan di priode 1984 sampai 1986. Sejak
1986, Tokyo Gas terus mempelajari proses ini.
2. Osaka Gas
dan British Gas melakukan pengembangan dari reactor damam sejak 1986 untuk
memanfaatkan panas dari sirkulasi gasdalam reaksi batubara dan hydrogen dengan
memasang sebuah pipa di dalam reactor
dan membuat aliran sirkulasi gas disekitar inner pipe. Batubara adalah
bahan baku seperti batubara halus dalam Rock Wall method.
3. Bantuan
dari Badan Penelitian dan Ilmu Pengetahuan Industri, Industri Kimia Ashasi
diikutkan dalam pengembangan dari proses mendapatkan BTX dan etanol dalam kurn waktu 1980 sampai 1984. Proses ini
berkarakteristik melalui transisimetal salt dengan batubara dan membuatnya
menjadi katalis, dan mengadopsi system reaksi dari penjelasan hydrogen dalam 2
tahap.
7.
Pengembangan Gasifikasi Batubara
Gasifier batu bara telah mampu
dioperasikan pada proses pengeringan teh, tetapi operasionalnya masih dengan
sistem batch (berkala) dan tidak bisa secara kontinu. Sedang sistem pengumpan
batu bara sudah mampu dilakukan secara kontinu, tetapi abu batu bara tidak bisa
dikeluarkan secara kontinu, dan menumpuk di bagian bawah reaktor hingga
menggangu proses gasifikasi. Penelitian bertujuan untuk penyempurnaan gasifier
batu bara dengan membuat dan memasang sistem pengeluaran abu yang kontinu, agar
pengumpanan batu bara dapat dilakukan secara terus menerus tanpa menghentikan
kegiatan operasi, serta memasang sistem kontrol aliran udara sehingga alur
proses gasifikasi dapat diamati.
Metodologi meliputi: modifikasi
sistem pengeluaran abu untuk kemudian memasang alat kontrol laju alir udara dan
melakukan uji coba gasifikasi batu bara untuk mengamati kemampuan reaktor dalam
operasi pada sistem kontinu melalui pengontrol laju alir udara dan untuk
mengkaji laju reaksi. Hasil analisis pengukuran diameter, batu bara dibedakan
menjadi dua fraksi yaitu -4,0+2,5cm dan -2,5+0,9cm. Dari pengukuran temperatur
operasi selama percobaan tanpa penyulut awal memperlihatkan pada waktu ID-fan
di nyalakan, bara api yang masih tersisa kembali menyala dan menghasilkan panas
serta memicu batu bara didekatnya terbakar. Karena jumlah batu bara yang ada
dalam gasifier jauh lebih besar dibanding jumlah udara yang masuk, maka
terjadilah gasifikasi. Pengamatan selama percobaan menunjukkan bahwa tanpa
penyalaan awal dan tanpa pembongkaran sisa proses sebelumnya, batu bara dalam
gasifier cepat terbakar dan gas yang dihasilkan terbakar dengan sendiri. Dari
percobaan memperlihatkan bahwa pengeluaran abu sistem double valve dapat
dioperasikan dengan baik dan abu batu bara dapat dikeluarkan dari reaktor tanpa
mengganggu proses gasifikasi. Alat kontrol laju alir udara primer berupa
oriface dan manometer (pipa U) dapat digunakan untuk mengontrol dan mengamati
proses gasifikasi.
B. Likuifaksi Batubara
Jika batubara, yang
solid. Dikonversi ke dalam cairan dengan membuatnya bereaksi dengan hidrogen
pada suhu tinggi dan tekanan tinggi. Penanganan masalah trasportasi meluding
(dk tau arti “meluding) dan penyimpanan akan dipecahkan. Pada saat yang sama,
hal ini akan mengakibatkan pembuatan energi bersih melalui desulphurization. Akibatnya, batubara cair dapat digunakan dalam
hampir semua sektor pasar produk minyak bumi yang hadir.
Proses pencairan
Batubara secara luas dapat digolongkan ke dalam proses pencairan tidak langsung
dan proses pencairan langsung. Proses-proses yang telah dikembangkan di Jepang,
USA dan Jerman adalah semua proses pencairan langsung. Di sisi lain, proses
pencairan tidak langsung telah diadopsi pada tanaman yang praktis beroperasi di
Afrika Selatan.
Proses pencairan tidak
langsung (Fischer-Tropsch sintesis proses) dirancang untuk membuat batubara
menjadi gas dan menghasilkan gas sintetik yang terdiri dari CO dan H2, dan
untuk mensintesis fase cair hidrokarbon menggunakan gas sintetis tersebut
sebagai bahan baku. Umumnya , batubara memiliki struktur tiga dimensi yang
badan satuannya terdiri dari cincin terkondensasi aromatik sebagai basa yang
melekat pada rantai samping alifatik dan gugus fungsional oksigen , dihubungkan
oleh - rantai CH2 - jembatan O . Jumlah cincin terkondensasi aromatik
bervariasi dengan tingkat karbonisasi , dan lebih dari 10 untuk antrasit
memiliki tingkat karbonisasi tinggi .
Dengan proses pencairan
langsung, pertama-tama batubara dilumat
(dihancurkan) dan bubur dibuat dengan mencampurkan batubara ini dengan sebuah
pelarut. Bubur diberikan tekanan yang dimasukkan ke dalam sebuah reaktor
bersama-sama dengan hidrokarbon oleh pompa. Bubur diberi tekanan sebanyak 100 ~
300 atm di reaksi vassel, kemudian dipanaskan sampai sekitar 400 ~ 480 •c. disini batubara terpotong karena terkena
dekomposisi karena suhu di bagian jembatan memiliki kekuatan ikatan yang tinggi
, dan direduksi menjadi molekul kecil lalu menjadi reaksi intermediete dari
fragmen kecil yang memiliki radikal bebas .Ketika jumlah hidrogen yang
cukup diberikan ke dalam sistem reaksi,
radikal bebas menjadi stabil dengan
hidrogen dan menjadi matrial cair. Kemudian, produk disuling menjadi berbagai
sulingan dan dibuat menjadi produk minyak. Berbagai macam proses dapat
dipertimbangkan menurut material mentah batubara, metode untuk menambahkan
hidrogen batubara, dan cara menambahkan katalis. Di Jepang, dua jenis proses
masing-masing menggunakan batubara coklat dan batubara bituminus memiliki sifat
yang berbeda sebagai bahan baku batubara yg sedang dalam pengembangan.
Negara-negara yang
paling aktif sedang membuat teknologi
pencairan batubara adalah Jepang, Amerika Serikat, dan Jerman, Inggris dan
Republik Afrika Selatan. Di Amerika Serikat , Teluk Corp , telah menyelesaikan
pengoperasian 30 t / d sistem pilot plant yang mempekerjakan
proses SRC - II , dan exxon corp , telah menyelesaikan pengoperasian 250 t / d sistem pilot plant
yang mempekerjakan proses EDS . Ashland corp , telah menyelesaikan
pengoperasian 250 t / d sistem pilot plant mempekerjakan proses H
- COAL . Di Amerika Serikat, tahap penelitian sistem pilot plant telah selesai, dan
waktu yang tepat untuk aplikasi praktis telah menunggu sementara penelitian
dasar terus berlanjut. Perusahaan Jerman telah menyelesaikan penelitian
pengoperasian 200 t / d pilot plant dengan versi perbaikan dari proses IG , yang dikembangkan terutama oleh Ruhrkohle
Grubh dan lain-lain selama perang dunia 2 . Di Inggris , perusahaan sedang
melakukan penelitian pengoperasian 2,5 t / tanaman d , dan SASOL di Afrika
Selatan adalah menjalankan 18.000 bbl / pabrik komersial dengan proses pencairan tidak langsung ,
satu-satunya contoh di dunia.
Setelah krisis minyak
yang pertama pada tahun 1973, pemerintah Jepang memulai proyek sinar matahari
pada 1974 untuk mengembangkan subsitutes minyak. Sebagai bagian dari proyek
ini, penelitian perkembangan dimulai pada teknologi pencairan batubara. Pada
tahun 1980, NEDO didirikan, dan dua proyek, pengembangan teknologi pencairan
batubara bituminus (150 t/d pilotplant ) dan teknologi pencairan batubara
coklat (50 t/d pilot plant) dimulai. NEDO melaksanakan pengembangan teknis yang
bertujuan membangun teknologi proses dan meningkatkan efisiensi ekonomi dan
terpercaya (anda). Pada waktu yang sama,
pengembangan teknis, pengujian dan penyelidikan mengenai upgrade (perbaikan)
pencairan minyak, keselamatan lingkungan pencairan minyak dan bahan-bahan baru sedang diperiksa
sebagai dasar umum untuk semua teknologi ini (Lihat gambar 8-12).
Skala planr komersial
pencairan batubara yang dipertimbangkan saat ini adalah sekitar 30.000 t/d
(kering batubara). Diperkirakan bahwa produksi tentang 100.000 ~ 110.000 bbl/d
muka pada skala ini. Kapasitas pencairan ini sesuai dengan kapasitas rata-rata
per kilang minyak di industri penyulingan minyak. Pada tahap awal minyak cair,
akan digunakan dengan sekitar 15 ~ 20% dari Konvensi produk minyak bumi
dicampur di dalamnya. Akibatnya, kerjasama dengan industri minyak ini
dipertimbangkan. Selain itu, sejak LPG, fenol, sulfur, dan amonia dapat
diperoleh dalam jumlah cukup besar, bekerja sama dengan industri kimia juga
harus dipertimbangkan.
Berikut ini adalah beberapa teknologi
yang dikembangkan di bidang likuifaksi batubara :
1.
Pencairan Batubara Bituminus
Untuk mengembangkan teknologi pencairan batubara bituminus hingga tahun
1983, termasuk proses ekstraksi pelarut, dan proses solvolysis disatukan dan
konsep proses NEDOL dibentuk sebagai proses baru pencairan batubara bituminus. Di
masa lalu, penelitian telah dilakukan sekitar sistem skala kecil, tapi setelah
1986. Desain dan konstruksi proses t/d 1 unit (PSU) pendukung dimulai pada kota
kimitsu , Prefektur chiba. dan penelitian operasi dimulai pada tahun 1988.
Untuk suatu pabrik perintis (150 t/d), detail desain selesai pada tahun 1990
dan konstruksi pabrik percontohan (pilot plant) mulai tahun 1991 di
kashima-machi, Prefektur ibaragi. Proses NEDOL memiliki fitur berikut:
·
Dengan tidak ada jenis batubara ditentukan untuk digunakan, jenis batubara
dari batubara sub-bituminous kelas rendah tingkat rendah batubara bituminus
dapat digunakan. Proses mengoptimalkan setiap jenis batubara tanpa perubahan
dalam konsep proses.
·
Rasio hasil minyak cair adalah 54% dari berat atau lebih tinggi dalam hal
medium dan lampu minyak (berdasarkan pada mouisture-ash-free).
·
standar pencairan kondisi bereaksi pada
suhu 450 ° c dan tekanan dari 170 kg/cm2G. Katalis yang sangat aktif dan
murah digunakan dan untuk pemisahan padat-cair, distilasi pengurangan tekanan
sistem yang memungkinkan berskala mudah digunakan.
·
Sebuah Pelarut hidrogen
recilculating yang memungkinkan kontrol mudah sifat pelarut digunakan untuk
meningkatkan rasio hasil minyak cair dan positif kontrol kualitas pelarut,
seperti dengan mencegah fenomena kokas pada tungku preheating
Dalam proses NEDOL,
untuk bubur (slurry) terdiri dari campuran salah satu bagian dari batubara dan
1,5 bagian pelarut ditambahkan 3% ferrous katalis. Hal ini dipanaskan sampai
sekitar 400 ° c di tungku pra pemanasan Setelah itu, reaksi
pencairan diizinkan terjadi dalam
suspensi tidur (suspension bed)
foaming jenis reaksi kolom di bawah kondisi standar suhu: 450 ° c:
tekanan: 170 kg/cm2G: wakturetensi bubur : 1 hr. Batubara diubah menjadi minyak
cair oleh reaksi hydrogen gas dan pelarut. Setelah melalui pemisah gas-cair,
kolom distilasi tekanan normal, dan kolom distilasi vacum, minyak cair
dipisahkan menjadi NAFTA, menengah minyak, minyak berat dan residu. Distilat minyak
Menengah dan minyak berat dipindahkan ke dalam fix bed jenis hydrogen reaksi
kolom diisi dengan katalis Ni-Mo. Dalam kolom reaksi ini, sulingan diubah
menjadi cahaya disillat di bawah kondisi suhu 320 ° c dan tekanan 100 kg/cm2G
dan itu akan beredar dalam sistem sebagai pelarut. Dalam reaksi disebutkan di
atas 54% berat (630 lit/t) berfungsi sebagai target pemulihan modulus cair
minyak batubara.
Penelitian
mengenai teknologi pencairan
(Likuifaksi) batubara jenis bituminus
telah memasuki
sekitar 1
t/d PSU untuk memperoleh
prinsip
dan proses operasi pabrik
percontohan (pilot plant) pada berbagai jenis batubara. Kedepannya, pembangunan pabrik percontohan
ini akan selesai pada tahun 1995, dan
pada 1995-1997 operasi dan penelitian
menggunakan perangkat kecil sebagai penunjang penelitian
Walaupun
kegiatan ini bergantung pada permintaan dan penawaran minyak, di awal abad ke
21, batubara cair dapat menjadi solusi tingginya harga minyak bumi. hal ini
perlu agar teknologi pencairan batubara dapat selesai pada 2000 – 2005 dan untuk
meningkatkan kualitasnya sehingga dapat diperkenalkan di pasaran. dalam penunjang penelitian
2. Likuifaksi
Brown Coal
Proyek ini dimulai sebagai bagian dari proyek MITI Sunshine yang bertujuan untuk
mengoptimalkan proses likuifaksi brown coal victoria di daerah Victoria, Australia,
yang memiliki deposit brown coal yang luas.
Pembangunan Pabriknya dimulai pada November 1981 di Kota Morwell yang
berdekatan dengan dengan tambang
batubara Latrobe Valley ( cadangan tertambang : 33 miliyar ton) sekitar 150km
dari Melbourne, pusat Victoria. Pembangunan sistem Hydrogenation utama sebagai tahap kerja pertama selesai pada 1985,
dan batubara pertama dimasukan ke pabrik pada November. Sistem Hydrogenation
tambahan , sebagai kerja tahap kedua selesai pada Desember 1986.
Tes untuk menguji kedua sistem Hydrogenation
tersebut dilakukan pada tahun 1987. Pada Agustus 1988, dilakukan sebuah
pengoperasi an selama 1700 jam secara terus menerus. Hasilnya, diperoleh
kestabilan pada semua sistem. Setelah
itu, dilakukan berbagai pengujian untuk meningkatkan rasio dari Likuifaksi.
Pengoperasian secara umum dilakukan dengan tujuan teknologi operasi mencapai
efektif. semua operasi telah selesai pada oktober 1990 dengan total 10500 jam
pengoperasian. Pembongkaran Pabrik dilakukan setelah selesai penelitian operasi pada April 1992. Susunan
hasil penelitian , mencakup berbagai data yang didapat dari pabrik telah
selsesai sejak 1993.
Kapasitas pengolahan batubara dari 50 t/d (berdasarkan kelembaban abu
batubara) dan kapasitas produksi dari 150 bbl/d minyak, pabrik ini dapat
digolongkan menjadi proses pretreatment, proses pemanasan, proses hidrogenasi
utama, dan proses hidrogenasi tambahan.
Proses Pretreatment terdiri dari bagian penghancuran brown coal,
pengairan / pengeringan dan peleburan.
Peleburan terdiri dari percampuran brown coal kering and 2,5 bagian dari
pelarut yang terbuat dari penambahan katalisator besi. Pada proses Hidrogenasi
utama, hidrogen ditiup pada kondisi temperatur 430-450 C dan tekanan 150 – 200
Kg / Cm2G agar terjadi reaksi Likuifaksi. Hasil ini akan dimasukan kedalam alat
destilasi untuk didestilasi menjadi nafta dan minyak.
Didalam Alat Destilasi ini berisi material padat yang dikenakan
pemisahan cair-padat dalam proses
pendinginan pelarut. Cairan hasil destilasi ini lalu dikirim ke proses
hidrogenasi tambahan ( Secondary Hydrogenation) sampai material padat
terbuang. Reaktor tipe Fix Bed di sistem
hidrogenasi terisi oleh katalis Ni dan Mo
sehingga reaktornya mencapai suhu 360 – 400 oC dan tekanan 150 – 200
Kg/cm2G. Kemudian didestilasi lagi sampai tigas kali. Sekitar tiga
Barel minyak batubara bisa dibuat dari satu ton brown coal.
Hasil dari
operasi Pada pabrik, tertdapat 5 target yang dicapai
1.
hasil rasio liquified oil
50% atau lebih besar
2.
operasi berkelanjutan selama
1000 jam atau lebih lama
3.
Daashing performance :
1000 ppm atau lebih kurang
4.
pengembangan katalisator
hidrogenasi tambahan fixed bed yang tahan lama
5.
Pengembangan proses
dewatering terbaru yang ekonomis
DAFTAR
PUSTAKA
