Nur Achmad B-Coal handling.doc

8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc

1/51

BAB 1

SISTEM COAL HANDLING

Coal handling system berfungsi menangani mulai dari pembongkaran batubara dari

kapal/tongkang (unloading area/Jetty/pelabuhan khusus bongkar), penimbunan/penyimpanan

di stock area atapun pengisian ke bunker (power plant). Batubara dikirim melalui jalur laut

menggunakan burge/tongkang kemudian dari unloading jetty (dermaga) batubara dipindahkan

ke coal yard area dengan menggunakan belt coneyer.

!ersediaan batubara ditampung dilapangan terbuka (coal yard area) dan untuk

melayani kebutuhan pembakaran di boiler, batubara ditampung pada coal bunker (silo) di tiap

boiler yang berfungsi menimbun batubara siap pakai atau yang sudah di giling. "ntukmemecah batubara menjadi ukuran yang lebih kecil sebelum dihaluskan lagi oleh puleri#er

digunakan suatu alat yang disebut crusher .

!emasokan batubara dari bunker ke burner ruang bakar dilakukan melalui coal feeder,

mill puleriser, dan coal pipe. "ntuk menghasilkan pembakaran yang efisien, batu bara yang

masuk ruang pembakaran harus digiling terlebih dahulu hingga berbentuk serbuk/tepung

(puleri#ed coal). !enggilingan atau penggerusan batu bara menjadi serbuk dilakukan dengan

mill puleri#er yang dikenal juga dengan nama bowl$mill. %isebut bowl$mill karena di

dalamnya terdapat mangkuk (bowl) tempat batu bara ditumbuk dengan grinder. !emasukan

batu bara dari coal bunker ke puleri#er diatur dengan coal feeder. &edang untuk membawa

serbuk batubara ke burner, dihembuskan udara primer ke mill. "dara primer dihasilkan oleh

primary air fan (!') dan bergabung dengan udara sekunder dari secondary air fan (&')

didalam burner lalu terbakar dalam ruang bakar boiler. Jumlah produksi uap pada boiler

tergantung pada panas hasil pembakaran batubara serbuk tersebut.

1. KOMPONEN COAL HANDLING SYSTEM

UNLOADING JETTY (DERMAGA)

Jetty merupakan dermaga atau tempat merapat kapal laut pengangkut batubara

dengan daya dukung maksimal tongkang *.+++ -. %ilengkapi dengan buah ship

unloader yang berkapasitas masing$masing + ton/jam. &hip "nloader adalah suatu

peralatan yang digunakan untuk pembongkaran batubara dari kapal yang tidak

mempunyai peralatan bongkar sendiri (non self "nloading) peralatan ini dilengkapi

1


2/51

dengan 0rab (bucket) dengan kapasitas bongkar 12 ton. 0rab mempunyai 2 motor yang

menggerakan yaitu 3

. Close otor Brake berfungsi sebagai gerakan 0rab membuka dan menutup

(open$close)

*. 4old otor Brake berfungsi sebagai gerakan 0rab naik dan turun ("p$%own)

2. -rolly otor Brake berfungsi sebagai gerakan 0rab maju dan mundur.

COAL YARD AREA

Coal yard adalah tempat penampungan batubara yang ditempatkan di lapangan

terbuka. Coal 5ard di !6-" 7embang memiliki !anjang 1**,8 meter dan lebar 9,8

meter dengan ketinggian maksimal lie stock pile ,+ meter dan ketinggian makasimal

untuk dead stock pile *,+ meter.

STACKER RECLAIMER

2

0ambar 1.* 0rab

0ambar 1.2 Coal 5ard 'rea

PILE

A

PILE

B

:apasita Coal 5ard 3

6;C: !;6= ' 3 1,9 -

6;C: !;6= B 3 29,+ -

%='% &->C: !;6= 3 *9,12 -

->-'6 3 28,+2* - (19 hari)


3/51

!eralatan ini digunakan untuk penimbunan (stacking) dan pengerukan

(reclaiming) batubara di stock area. Batubara yang dikeruk kemudian ditransfer ke Belt

Coneyor untuk dilakukan proses transfer selanjutnya menuju !ower !lant. :apasitas

&tacker 7eclamer di !6-" 7embang +/+++ ton/jam dengan radius of slewing 22 .

TELESCOPIC CHUTE

erupakan alat pembongkaran batubara dalam keadaan darurat. %ilengkapi

dengan corong yang dapat memanjang dan memendek untuk mencegah debu batubarayang berterbangan saat pembongkaran. !eralatan ini bisa naik secara otomatis jika leel

batubara di bawahnya sudah mempunyai jarak sesuai setting tertentu.

JUNCTION TOWER

3

0ambar 1.1 &tacker 7eclaimer

0ambar 1. -eleschopic Chute

-eleschopic Chute


4/51

!engaturan arah aliran batubara dilakukan disuatu bangunan yang memuat alat

pemindah arah aliran yang pengendaliannya dapat dikendalikan dari Control 7oom Coal

4andling Control Building (C4CB). Bangunan ini dikenal dengan nama Junction -ower.

CRUSHER

Berfungsi untuk menghancurkan batubara sehingga batubara berukuran 2+mm.

!eralatan ini dirancang hanya untuk menghancurkan batubara, bukan untuk batu atau

material lain. peralatan ini dilengkapi dengan beberapa alat pengaman diantaranya 3


5/51

Berada di sisi depan coneyor. emiliki bentuk yang lebih besar dan berfungsi

untuk menampung batubara dengan kuantitas relatif banyak sebelum diarahkan ke

coneyor. Bunker dilengkapi dengan chute yang memudahkan batubara untuk meluncur,

sehinnga tidak menggumpal maupun terjadi penyumbatan. &etiap "nit di !6-" 7embang

dilengkapi buah Bunker.

BELT CONVEYOR

ungsi dari Belt Coneyor adalah untuk membawa material batubara. Belt

Coneyor berbentuk semacam sabuk besar yang terbuat dari karet yang bergerak

melewati 4ead !ulley dan -ail !ulley, keduanya berfungsi untuk menggerakkan Belt

Coneyor, serta -ansioning !ulley yang berfungsi sebagai peregang Belt coneyor.

"ntuk menyangga Belt Coneyor beserta bobot batubara yang diangkut dipasang ;dler

pada jarak tertentu diantara 4ead !ulley dan -ail !ulley. ;dler adalah bantalan berputar

yang dilewati oleh Belt Coneyor.

Batubara yang diangkut oleh Coneyor dituangkan dari sebuah bak peluncur

(Chute) diujung -ail !ulley kemudian bergerak menuju ke arah 4ead !ulley. Biasanya ,

muatan batubara akan jatuh ke dalam bak peluncur lainnya yang terletak dibawah 4ead

!ulley untuk diteruskan ke coneyor lainnya atau masuk ke bak penyimpan. %isetiap

belokan antar Coneyor satu denagn yang lain dihubungkan dengan -ransfer 4ouse.

5

->-'6 6"=1 @ 88 @ 2* @ 9 A 82 m2:'!'&;-'& ;;"82+.9 A 1D+ -on

0ambar 1.9 Bunker

Berbentuk "pper 4eap

dengan


6/51

&elain itu pada belt Coneyor ditambahkan juga beberapa aksesori yang

bertujuan untuk meningkatkan fleksibilitasnya, antara lain3

. etal %etector

erupakan alat untuk mendeteksi adanya logam$logam didalam batu bara yang

tercampur pada proses pengiriman.

*. agnetic &eparator

"ntuk memisahkan logam$logam yang terkandung dalam batubara pada proses

pengiriman. !rinsip kerja nya berdasarkan induksi elektromagnetik logam besi yang

terbawa pada aliran batubara akan ditarik oleh medan elektromagnetik lalu menempel

pada coneyor kemudian logam akan jatuh pada sisi penampungan.

2. Belt &cale/Belt ?eigher"ntuk mengetahui jumlah tonnase berat batubara yang diangkut oleh Belt Coneyor.

'lat ini akan menimbang batubara yang akan disalurkan ke stock area atau ke unit dan

untuk mengetahui flow rate yang melewati coneyor tersebut.

6

0ambar 1.D Belt Coneyor

0ambar 1.*+ etal %etector

Belt Coneyor


7/51

1. %ust Collector

Berfungsi untuk mengumpulkan debu batubara dengan sistem acum, secara garis

besar peralatan ini terdiri dari blower penyedot debu.

. %ust &uppresion

Berfungsi untuk 3

'ir !olution kontroller yaitu dengan menyemprot batubara yang baru

dibongkar dari kapal atau dikeruk dari reclaimer untuk mengurangi debu yang

berterbangan, supaya tidak menimbulkan polusi udara

enyemprot ait pada batubara yang berupa air pengolahan limbah

enghemat batubara agar tidak menjadi debu , apabila telah terjadi abu maka

batubara harus segera dipisahkan/diisolasi.

enghalangi terjadinya percikan api akibat debu panas dari batubara. !ercikan

api ini akibat sifat dasar batubara yang mudah menyala (


8/51

*. Belt &way &witch

Berfungsi untuk memberhentikan Belt Coneyor/belt feeder apabila terjadi

unbalance/jogging (belt bergerak ke kiri atau kanan tidak pada posisi tengah)

2. Chute Block

Berfungsi untuk memberhentikan coneyor secara otomatis yang ada di belakang (di

sisi inlet) plugged chute apabila terjadi penumpukan di dalam chute.

1. !ush Button =mergency &top 6ocal BoE-ombol switch untuk memberhentikan jika ada gangguan atau kelainan dilokal, juga

pada saat dilakukan pemeliharaan/perbaikan. 'lat ini lokasinya di dekat motor

penggerak.

2. KONSTRUKSI BELT CONVEYOR

Bagian F bagian dari Belt Coneyor yaitu 3

1. Belt Conveyor

erupakan ban berjalan yang berfungsi untuk membawa material

8

0ambar 1.*1 Belt &way

&witch


9/51

2. Carrying idler

Berfungsi untuk menjaga belt pada bagian yang berbeban atau sebagai roll

penunjang ban bermuatan material. :omposisinya terdiri dari 2 buah roll penggerak

berbentuk


10/51

3. SKEMA KERJA COAL HANDLING SYSTEM

10


11/51

"ntuk system unloading Batubara (tongkang menuju ke coal yard atau bunker)

menggunakan stream ,*,2

"ntuk system loading batubara (coal yard menuju ke bunker) menggunakan stream

1,.

&-7='$

&kema stream menunjukan proses pengangkutan batubara dari &hip "n$6oader

langsung menuju &tacker 7eclaimer. %isini batubara melewati Belt Coneyor ,*,,

dan 8 serta melewati Junction -ower ,*, dan 1 yang berfungsi sebagai peralihan arah

coneyer. &tream digunakan ketika kapal batubara datang namun kondisi unit belum

memerlukan pasokan Batubara.

* &-7='$*

&kema stream * menunjukan proses pengangkutan batubara dari &hip "n$6oader

menuju -elescopic Chute yang berfungsi untuk menumpahkan batubara melewati Belt

Coneyor ,*, dan serta Junction -ower dan *. &tream * digunakan ketika stream

mengalami gangguan pada proses pengangkutan.

2 &-7='$2

&tream 2 merupakan sistem pengangkutan batubara dari &hip "n$6oader hingga

mencapai Coal Bunker. !roses ini cukup panjang yaitu melewati Belt Coneyor

,*,2,+, dan D serta Junction -ower ,*,8,dan .&tream 2 digunakan ketika kapal

pengangkut Batubara datang dan unit sedang membutuhkan pasokan Batubara.

1 &-7='$1

Berbeda dengan &tream,*,2 pada &tream 1 Batubara dari &tacker 7eclamer diangkut

menuju Coal Bungker. &tacker 7eclaimer berfungsi untuk mengambil dan

menumpahkan batubara (loding$unloading). &ehingga bila &tream 1 dilakukan berarti

unit sedang membutuhkan pasokan Batubara untuk pembakaran sedangkan kapal tidak

datang untuk memasok Batubara.

&-7='$

11


12/51

!ada &tream Batubara diambil dari 7eclaim 4oper atau tempat penampungan

Batubara sementara dan di salurkan menuju Coal Bunker. &tream dipakai bila terjadi

gangguan pada stream 1.

BAB II

GASIFIKASI BATUBARA

0asifikasi batubara adalah proses mengkonersi batubara dari bentuk solid ke bentuk gas.

1. Pr!"! G#!$%$!$

%alam proses gasifikasi batubara akan mengalami beberapa tahapan proses yang dilaluinya

yaitu3

#. P"'"r$'#' (Dr$"r)

Batubara memiliki sifat menyerap uap air (porosity). !ada saat pemanasan batubara maka

moi(ture yang terdapat didalam batubara tersebut akan menguap pada suhu rendah (G++ H

C). :arena proses penguapan menyerap energi yang dilepaskan dari proses pembakaran,

12


13/51

maka hal ini akan menurunkan suhu dalam pembakaran di ruang bakar sehingga

memperlambat proses pembakaran. %alam boiler berbahan biomass, telah ditemukan bahwa

proses pembakaran tidak dapat dipertahankan jika kelembabannya melebihi 8+ persen pada

basis basah (&et )a(i(). Biomass atau batubara basah sangat membutuhkan banyak energi

untuk menguapkan uap air yang terkandung didalamnya, dan suhu pembakaran yang

dikehendaki menjadi lebih rendah dari batasan suhu minimal yang persyaratkan dalam proses

pembakaran.

. P$r*$!$!

0ambar 2. "rutan reaksi untuk proses gasifikasi batubara atau biomass (2).

P$r*$!$!merupakandekomposisi kimiabahan organikmelalui prosespemanasantanpa atau

sedikit oksigen atau reagenlainnya, di mana material mentah akan mengalami pemecahan

struktur kimia menjadi fase gas. %idalam proses gasifikasi seiring dengan naiknya suhu

pemanasan di dalam reaktor/ gasifier, unsur hidrogen yang ada dalam batubara akan menguap

(deolatilasi) dan pada suhu diatas 29+ $ 2+ Celcius unsur hidrogen dalam uap air akan

terlepas karena bereaksi carbon. &elanjutnya karena pembakaran yang terjadi dengan jumlah

oksigen yang minim (lean com)u(tion) sehingga carbon dalam batubara yang terlepas

bereaksi menjadi karbonmonoksida (C>) dan sebagian lagi membentuk karbondioksida

(C>*). !roduk dari proses pirolisis terutama tar dan arang karbon (car)onaceou( c'arcoal),

dan gas$gas dengan berat molekul yang rendah seperti yang ditunjukkan oleh gambar 2.

&elain itu, C> dan C>* juga terbentuk dalam jumlah yang cukup besar, terutama dari bahan

bakar yang kaya oksigen (o*ygen+ric' ,uel), seperti biomassa.


14/51

&ifat yang heterogen dari batubara serta kompleksitas dari proses pirolisis tersebut

mengakibatkan kesulitan mengamati kecepatan dan mekanismenya dengan akurasi yang baik.

!irolisis dapat dibagi ke dua kelompok yaitu nilai rendah dan nilai tinggi. !ada awal mula

penelitian penelitian pirolisis ditujukan untuk meningkatkan produksi kokas, dimana kondisi

yang dekat dengan proses yang digunakan ini adalah tingkat pemanasan yang rendah,

tumpukan yang rapat dan dengan kondisi udara inert. &aat ini, tingkat pemanasan yang tinggi

telah digunakan, karena lebih realistis untuk kebanyakan proses pemanfaatan batubara.

:ebanyakan pada proses gasifikasi partikel batubara dipanaskan pada suhu tinggiI laju

pemanasan umumnya melebihi +2 :/s pada entrained+,lo& reactor seperti halnya dalam

proses ,luidi(ed+)ed reactor.

+. G#!$%$!$

0asifikasi dapat didefinisikan sebagai degradasi termal (devolatili-ation) dengan adanya agen

pengoksidasi eksternal. amun, istilah gasifikasi juga digunakan untuk reaksi oksidasi arang

(carbon) dengan, misalnya, C>* atau 4*>. &ementara pirolisis biasanya dioptimalkan

sehubungan dengan hasil char atau tar yang maksimal, sedangkan gasifikasi dioptimalkan

untuk menghasilkan gas yang maksimum. &uhu digunakan berkisar +2-22 o:. 0as

mengandung terutama C>, C>*, 4*>, 4*, C41 dan hidrokarbon lainnya. 0asifikasi dapat

dilakukan dengan udara, uap oksigen, atau C>*sebagai agen pengoksidasi.

2. Pr!"! R"#&!$ G#!$%$!$

!roses gasifikasi pada arang (c'ar) dapat dijelaskan kedalam lima reaksi kimia dasar

sederhana yaitu 3

. 0asifikasi dengan oksigen atau udara

C @ >* $$$$$$$$$$ C> 4 A *2. kJ/mol KK.. ()

!embakaran dengan oksigen (Com)u(tion &it' o*ygen) 3

C @ >* $$$$$$$$$$ C>* 4 A 1+.D kJ/mol KK... (*)

;ni sebenarnya merupakan pembakaran terkendali dalam suasana oksigen. &ebagian

besar oksigen diumpankan kedalam gasifier, baik berupa oksigen murni atau udara

yang digunakan oleh reaksi ini untuk menghasilkan panas yang dibutuhkan untuk

mengeringkan batubara, untuk memecah ikatan kimia di batubara, untuk menaikkan

suhu reaksi, dan untuk mendorong reaksi gasifikasi berikut.

14


15/51

*. 0asifikasi dengan carbon dioksida (Boudouard reaction)3

C (g) @ C>*(g) $$$$$$$$$$ *C> 4 A D. kJ/mol (2)

7eaksi tersebut merupakan reaksi endotermik. 7eaksi berlangsung sangat lambat pada

suhu dibawah 2+ HC, dan dihambat oleh produk.

2. 0asifikasi dengan uap (&ater+ga( reaction)3

C (s) @ 4*> (g) $$$$$$$$$$C> (g) @ 4*(g) 4 A 9.D kJ/mol KK..

(1)

7eaksi endotermik antara karbon dan uap disukai oleh suhu tinggi dan tekanan yang

berkurang dan, dengan tidak adanya katalis, terjadi secara perlahan pada suhu di

bawah D2+ H C. 7eaksi uncatalysed dihambat oleh produk tetapi umumnya agak lebih

cepat daripada reaksi C$C>*di bawah kondisi yang sama.

1. 0asifikasi dengan hidrogen ('ydro+ga(i,ication reaction)3

C @ *4* $$$$$$$$$$ C41 4 A 9.1 kJ/mol KKK.

()

7eaksi hidro$gasifikasi yang terjadi sangat lambat kecuali pada tekanan tinggi. :edua

reaksi fase gas berikutnya merupakan hal yang menentukan dalam hal Lualitas gas

yang dihasilkan.

7eaksi pergeseran air$gas (&ater+ga( ('i,t reaction) memiliki pengaruh pada, rasio

C>/4*yang menjadi hal penting terutama jika gas tersebut untuk digunakan dalam

sintesis. 7eaksi methanasisasi meningkatkan nilai kalor gas, tetapi sangat lambat

kecuali pada tekanan tinggi dan memakai katalis

. ater+ga( ('i,t reaction3

C> (g) @ 4*> (g) $$$$$$$$ 4*(g) @ C>*(g) 4 A 1+.D kJ/mol K.. (8)

Methanation:

C> (g) @ 24* (g) $$$$$$$$$$ C41 (g) @ 4*> (g) 4 A *+8.2 kJ/mol

()

=ntalpi rekasi diberikan pada kondisi * H C dan +,+2 pa.

!ersamaan yang ditunjukkan di atas memberikan perubahan stokiometri dan energy reaksi

yang terjadi dalam gasifikasi. &eperti pada semua semua reaksi kimia, hal ini cenderung

15


16/51

menuju ke keadaan kesetimbangan. &uhu dan tekanan reaktor merupakan hal yang penting

dalam menentukan konsentrasi kesetimbangan dari gas yang dihasilkan.

!ersamaan yang ditunjukkan di atas tersebut memberikan stoikiometri dan perubahan energi

reaksi yang terjadi dalam gasifikasi. &eperti semua reaksi kimia, reaksi tersebut diatas

cenderung mencari kondisi kesetimbangan. &uhu operasi dan tekanan merupakan hal yang

penting dalam menentukan konsentrasi pada kondisi kesetimbangan dari gas yang dihasilkan.

:ura kesetimbangan untuk reaksi (2) sampai () ditunjukkan pada 0ambar 1.

:ecenderungan kesetimbangan untuk sistem C$4$> ditunjukkan berikut3

CO / CO2 H2O / CO / H2

H2O / CO / H2 CO / H2O / CO2/ H2

16


17/51

CO / H2/ CH4/ H2O

0ambar 1. 0rafik kesetimbangan gas$gas yang terjadi dalam proses reaksi gasifikasi

&ecara umum, semakin besar rasio oksigen$batubara, konersi yang lengkap akan lebih

mudah tercapai. amun, hal ini juga akan menyebabkan gas yang dihasilkan akan tinggi

dalam bentuk C>*dan 4*>, yang tidak dikehendaki. %engan mengurangi jumlah oksigen,

maka akan memerlukan konersi lanjutan melalui reaksi yang kurang reaktif dari C> * dan

4*> untuk mencapai kinerja yang serupa. !ada leel oksigen tertentu, konersi batubara

menjadi tidak sempurna. >leh karenanya, optimalisasi pada proses gasifikasi, dalam hal

kemudahan operasi, memerlukan pemahaman yang baik tentang batubara dan kinetika reaksiC>* dan 4*> (?eeda, DD). ;a memodelkan untuk gasifikasi dalam uap serta hydrogen

seperti pada gambar . %alam gasifikasi dalam uap air laju reaksi cenderung menurun dengan

meningkatnya jumlah konersi karbon (gambar a). !ada gambar b terlihat adanya hidrogen

yang lebih rendah saat awal proses gasifikasi serta meenghasilkan penurunan reaktiitas yang

gradual pada arang seiring dengan naiknya karbon conersi. !enurunan reaktiitas lebih

terlihat jelas pada suhu yang lebih rendah dan tekanan parsial hidrogen yang lebih tinggi.

17


18/51

0ambar . 4ubungan laju reaksi terhadap konersi karbon dalam proses gasifikasi ()

&elama konersi batubara, pemecahan dari jaringan makro$molekul batubara dan

pembentukan produk yang dihasilkan dikendalikan oleh tingkat relatif dari pemecahan ikatan,

cro((+lin$dan transport massa. 4al ini bahwa pembentukan tar mencakup langkah$langkah

berikut3

. %epolymerisasi oleh terputusnya dari jembatan lemah dalam makro$molekul batubara

untuk melepaskan fragmen$fragmen kecil yang membentuk metaplast

*. 7epolymerisasi (cro((+lin$) dari molekul metaplast

2. !erpindahan dai molekul yang lebih ringan dari permukaan butir batubara melalui

gabungan penguapan, koneksi dan difusi fase gas

1. !erpindahan internal dari molekul pada permukaan butir batubara melaui koneksi

serta difusi pada bagian yang lunak dari batubara. 'rang terbentuk dari bagian yang

tidak terlepas atau potongan$potongan yang mencair kembali (renconden(ed ,ragment)

Cro((+lin$ing yang berfungsi untuk repolymeri(e metapla(t yang tersisa diarang selama

pirolisis untuk mencegah eolusi lebih lanjut dari unsur yang mempunyai berat molekul tinggi

pada suhu yang tinggi. !embentukan metaplast, reaksi silang (cro(( lin$) dan perilaku plastik

yang dihasilkan selama pirolisis memainkan peran penting terhadap hasil tarnya. %engan

tidak adanya silang, hasil tar akan terus meningkat karena naiknya tekanan uap yang

diakibatkan adanya kenaikan suhu. amun, cross$linking dampak reaksi hasil akhir tar,

distribusi berat molekul tar, fluiditas dan struktur arang. 4ilangnya bagian tar lebih ringan

dari metaplast ini disebabkan oleh adanya penguapan dan entrainment.

&uhu di mana batubara menjadi plastik sangat tergantung pada kondisi eksperimental,

terutama tingkat pemanasan dan ukuran partikel. &ifat plastik menjadi lebih jelas pada tingkat

pemanasan tinggi sampai pada suatu titik, dimana jika laju pemanasan terlalu tinggi, batubara

tidak bisa plastis atau karena suhu reaksi silang tercapai dengan cepat sebelum struktur

batubara dapat mengendur dan ,luidi(e. :etika pori$pori batubara mencair dan menggumpal,

selanjutnya terbentuk gas gas ringan dan gelembung uap tar. "nsur olatil berpindah melalui

pembentukan gelembung. &ebaliknya, pada 'ig' range coal biasanya menunjukkan fluiditas

dan plastisitas, dan mempertahankan struktur pori mereka selama devolatili(ation. unsur

olatil yang dipindahkan oleh proses difusi melalui struktur pori.

18


19/51

Batubara kelas medium menunjukkan perilaku termoplastik atau fluidise, dan meleleh bila

dipanaskan. luiditas ini biasanya terjadi pada batubara yang mengandung karbon 9 M D*N,

tetapi tergantung pada oksigen dan kandungan hidrogen serta laju pemanasan. Batubara kelas

rendah, seperti lignite(, menghasilkan sangat sedikit metaplast. Beberapa peneliti telah

menemukan bahwa cro((+lin$ingtergantung dari jenis batubara, dengan lignites silang terjadi

pada suhu rendah daripada batubara bituminous

4ubung silang (cro((+lin$ing) pada lignit terjadi sebelum eolusi tar dan cepat hilangnya

hidrogen alifatik. 4ubung silang pada batubara bituminus terjadi pada suhu yang sedikit lebih

tinggi daripada suhu untuk eolusi tar maksimum atau kerugian alifatik hidrogen. Beberapa

penulis telah melaporkan bahwa hubung silang pada suhu rendah yang terkait dengan

batubara berkalori rendah tampaknya berkorelasi dengan berkembangnya C>*, dan bahkan

hubung silang pada suhu moderat yang terjadi untuk batubara bituminus berkorelasi dengan

berkembangnya gas metana (C41). 4al ini menunjukkan hubung silang pada suhu rendah

berhubungan dengan dekomposisi gugus karboksil (yang konsentrasi adalah peringkat-

bergantung) untuk membentuk C>*, sementara hubung silang pada temperatur moderat terkait

dengan pelepasan kelompok metil oleh reaksi substitusi untuk membentuk C41.

%alam proses pirolisis batu bara, hasil dan sifat dari produk yang dihasilkan bergantung dari

struktur batubara serta kondisi reaksi kimia yang terjadi. "ntuk batubara yang sama, tingkat

dan laju reaksi utamanya dipengaruhi oleh suhu pirolisis, tekanan dalam reaktor, jenis

batubara, ukuran partikel batubara, waktu tinggal gas, waktu tinggal padatan, tingkat

pemanasan dan faktor$faktor lain.

Beberapa penelitian telah menunjukkan bahwa massa #at yang menguap (volatile matter)

akan meningkat dengan naiknya suhu pirolisis. &elain itu, laju pemanasan akan

mempengaruhi gas dan tar yang dihasilkan. !enelitian 'rendt dan


20/51

dengan pemanasan yang lebih lambat. Cairan yang dihasilkan pada tingkat pemanasan lambat

memiliki berat molekul rendah yang lebih rendah, iskositas, dan kandungan sulfur, dan

dibandingkan dengan laju pemanasan yang cepat. !engaruh dari meningkatnya suhu pirolisis

maksimum (pada tingkat pemanasan konstan yang lambat) adalah untuk meningkatkan gas

produk ringan (terutama 4). 4asil tar tidak nyata dipengaruhi saat puncak pirolisis.

!ada penelitian oleh 7alph J. -yler melihat karakteristik devolatili-ationsepuluh bara aspal

diselidiki dalam kondisi pemanasan cepat pada,luidi-ed+)edpyroly(erskala kecil./yroly(er

dioperasikan secara kontinyu, partikel batubara yang disuntikkan pada dengan laju sampai 2

gram per jam langsung ke tempat tidur panas ('eated )ed) oleh pasir yang terfluidisasi oleh

nitrogen. -ar maksimum diperoleh pada sekitar 8++ HC dan selalu jauh lebih tinggi daripada

yang dari uji yang dilakukan 0ray $ :ing. Jumlah volatil+matter yang dihasilkan secara

substansial juga lebih tinggi dari nilai analisis proEimatenya. -ar maksimum yang dihasilkan

cenderung berbanding lurus dengan rasio atom 4/C batubara. 'nalisis unsur pada tar yang

dihasilkan sangat tergantung pada suhu pirolisis.

Berat volatileakan bertambah selama pirolisis yang berariasi secara linear sesuai dengan

jenis batubaranya (coal ran$). Ou dan -omita (+)mempelajari pirolisis dari jenis batubara

yang berbeda yang dilakukan dalam inert atmosfir dengan menggunakan Curie+point

/yroly(er. 4asil yang diperoleh adalah gas anorganik, hidrokarbon gas dan cairan

hidrokarbon ringan seperti )en-ena toluenadan Eilena pada suhu pirolisis berkisar antara ++

dan *++ +:. 4asil tersebut dibandingkan dengan yang diperoleh menggunakan peralatan lain

seperti ,luidi-ed )eddan pemanas jala (me(' 'eater). -erungkap bahwa profil suhu untuk

produk tertentu adalah serupa untuk semua batubara. %engan kata lain, hasil produk tertentu

antara dua temperatur pirolisis adalah hampir tidak bergantung dari jenis batubara.

%alam gasifikasi batubara ukuran dari butiran batubara mempengaruhi jumlah tar dan arang

yang dihasilkan. 4al ini dilaporkan oleh !ark other (*)yang mempelajari pirolisis batubara

dengan,luidi-edand entrained ,lo&. &emakin besar ukuran butiran batubara, jumlah tar yang

dihasilkan akan menurun menurun dan jumlah char yang dihasilkan menjadi bertambah

meningkat, sementara hasil gas tetap sama. 0PnenQ and &unol menjelaskan pengaruh

diameter partikel terhadap keterbatasan transportasi. "kuran partikel batubara tersebut

mempengaruhi transport unsur volatiledari tempat mana hal itu terbentuk pada permukaanbutiran batubara. &emakin besar ukuran butir batubara maka akan semakin meningkat waktu

20


21/51

tinggal (residence time) rata$rata unsur olitil pada tersebut. eningkatnya waktu tinggal

tersebut akan memperbaiki reaksi sekunder dalam butiran.

-ekanan pirolisis memiliki efek analog dengan ukuran partikel. &tudi yang dilakukan oleh

'rendt dan an 4eek menunjukkan dengan jelas bahwa, pada saat tekanan gas eksternal

untuk batubara bituminous partikel meningkat, tar yang diperoleh dari pirolisis akan menurun.

!ada saat yang sama, hasil dari gas ringan meningkat dengan meningkatnya tekanan. =fek

tekanan pada perilaku pirolisis lignit hampir tidak signifikan, karena tar hasil dari lignit cukup

kecil.

3. G#! Pr,-& P#,# Pr!"! Pr*!$!

"nsur$unsur volatileakan bertambah selama pirolisis adalah campuran dengan berat molekul

yang rendah (gas) dan hidrokarbon dengan berat molekul yang lebih tinggi berat (tar). !roduk

gas terutama terdiri dari C>*, C>, 4*>,, C41C*48, C*41, C*4*, C848dan banyak belerang

dan nitrogen yang mengandung gas yang bereolusi oleh dekomposisi termal dari batubara.

7eaksi pembakaran sempurna yang terjadi pada gasifikasi batubara yang meliputi

C(s) @ >*(g) $$$$$C>*(g) @ R4 A $ 2D2,D9 kJ/gmole

*C>(g) @ >*(g) $$$$$$ S *C>*(g) R4 A $88,8 kJ/gmole

*4*(g) @ >*(g) $$$$$$$ S *4*>(g) R4 A $191,* kJ/gmole

7eaksi tersebut merupakan reaksi eksotermik yang melepaskan panas, tetapi produk gas tidak

memiliki nilai energi. &edangkan uap dan reaksi gasifikasi C>* adalah endotermik, yang

berarti bahwa gas produk memiliki nilai energi lebih besar dari reaktan. "ntuk

memaksimalkan nilai kalor (ynga(, maka dilakukan sebanyak mungkin reaksi endotermik

untuk menhasilkan gas yang mempunyai nilai energi. 7eaksi$reaksi ini tidak terjadi secara

spontan, oleh karenanya mengandalkan reaksi eksotermik dengan oksigen untuk menaikkan

suhu campuran untuk suhu gasifikasi yang diinginkan dan untuk menyediakan panas untuk

gas pembentuk reaksi endoterm.

0asifikasi uap endotermik pada reaksi berikut3

C(s) @ 4*> (g) $$$$ C> (g) @ 4* (g) R4 A @2,18 kJ/gmole

21


22/51

C(s) @ C>* (g) $$$$ C> (g) R4 A @ *,8 kJ/gmole

adalah reaksi yang dapat digerakkan oleh sumber panas dari luar daripada dengan memberi

oksigen ke gasifier. %engan sumber panas eksternal seperti panas dari matahari, reaksi nuklir,

arang atau panas pembakaran dari luar, maka perpindahan panas adalah hal yang rumit dalam

hal pemilihan bahan perpindahan panas konduktif yang dapat menahan suhu gasifikasi tinggi

dan korosi atmosfer.

Jenis pengumpan untuk gasifier adalah batu bara, oksigen, dan air. >ksigen dapat diberikan

sebagai aliran oksigen hampir murni yang diperoleh dari unit pemisahan udara, atau sebagai

udara. "dara tersebut masuk ke dalam gasifier sebagai uap batubara (coal moi(ture), air bubur

batubara (coal (lurry &ater), atau sebagai uap. 0abungan oksigen dan air yang alirkan harus

dapat mengubah menjadi aliran gas. Jika oksigen berlebihan, maka reaksi menjadi lebih

seperti pembakaran daripada gasifikasi, dan gas dengan kalori rendah akan dihasilkan. &uhu

dikontrol dengan memariasikan rasio keseimbangan oksigen terhadap air (>*/4*>). &emua

reaksi dengan oksigen adalah eksotermik, sehingga oksigen cenderung meningkat suhu

gasifier. 0asifikasi uap bersifat endotermik, sehingga cenderung mengurangi suhu gasifier.

7eaksi gasifikasi uap dengan arang merupakan reaksi endotermik. 7eaksi tersebur cenderung

meurunkan suhu gasifier. >leh karena kedua hal tersebut perlu dioptimalkan dengan baik

rasio (>*@4*>)/coal serta rasio >*/4*>.

/. J"'$! G#!$%$"r

%alam realisasi praktis dari proses gasifikasi berbagai jenis reaktor

telah dan terus digunakan. &ebagian besar jenis reaktor ini dapat

dikelompokkan tiga jenis yaitu3. gasifier unggun bergerak (moving )ed ga(i,ier)

*. gasifier unggun fluida (,luid )ed ga(i,ier)

2. gasifier aliran entrained (entrained+,lo& ga(i,ier)

asing masing ga(i,ier( mempunyai karakteristik masing$masing dapat dilihat pada tabel

dalam kategori lain.

-abel . :arakteristik dari proses gasifikasi untuk berbagai tipe gasifier (1).!ada literature

lain karakteristik gasifier dapat juga dilihat pada table *.

22


23/51

-abel *. :arakteristik dari proses gasifikasi untuk berbagai tipe gasifier ().

#) M0$' ", #!$%$"r

23

0ambar 8. oing bed gasifier


24/51

0ambar 8 menunjukkan tata letak umum dari gasifier unggun bergerak (moving )ed ga(i,ier).

0asifier dapat dibuat dalam )entu$ updra,t(berlawanan) dan do&ndra,t(co$saat ini). "ntuk

gasifier susunan do&ndra,t, batubara dan oksigen masuk bersama$sama, sehingga suhu

tertinggi terjadi pada pintu keluar, menghasilkan aliran gas buang dengan suhu yang relatif

tinggi (T ++HC). 4al ini ditunjukkan secara skematik oleh suhu profilnya. &uhu tinggi

membantu reaksi gasifikasi sempurna, sehingga menghasilkan tar yang relatif sedikit dari

hasil produknya. Jenis gasifier ini telah digunakan secara luas dalam skala kecil, termasuk

aplikasi kendaraan selama !erang %unia ;;.

%ibandingkan dengan susunan counter,lo&, kerugian dari susunan sealiran (co+,lo&) adalah

bahwa energi yang masuk akal yang lebih tinggi dari gas produk harus diintegrasikan dalam

proses hilir untuk mencapai efisiensi keseluruhan yang dapat dibandingkan.

24

0ambar . !roses yang terjadi pada gasifikasi dengan gasifier updra,t


25/51

"ntuk susunan aliran yang berlawanan (counter,lo&) updra,t, batubara memasuki reaktor di

atas melalui pengaturan loc$'opper. Batubara biasanya masuk melalui distributor berputar di

tempat unggun yang disediakan dengan oksigen dan uap dari bawah. 'liran yang berlawanan

yang memungkinkan suhu tinggi reaksi pembakaran menjadi lebih tinggi dengan

mengkonsumsi arang dibagian bawah unggun. !roduk panas mengalir ke atas untuk membuat

gasifikasi batubara dan mudah menguap dibagian unggun. 'bu jatuh ke bawah dari unggun

untuk ditangani lebih lanjut limbah abu tersebut.

:euntungan dari susunan counter,lo& adalah bahwa gas keluar tempat unggundidinginkan oleh bahan bakar yang masuk, sehingga suhu keluar gas biasanya antara

25

0ambar 9. !roses yang terjadi pada gasifier downdraft

Fuel


26/51

1* $ 8+ HC, tetapi mungkin bahkan lebih rendah (*+$++ HC), tergantung pada jenis

batubara. 4al ini membuat efisiensi penggunaan energi panas yang dilepaskan oleh oksidasi

beberapa karbon padat. amun, karena suhu rendah ini, tar batubara

dan beberapa senyawa kaya oksigen terbentuk dalam(ynga(.

) F*-$,$", ", G#!$%$"r

%alam kategori 0luidi-ed )ed a(i,ier, ada subkategori dibedakan oleh

kecepatan gas bergerak di bed$nya. &etiap proses ini ditunjukkan secara skematik pada

gambar D. !ada kecepatan gas resirkulasi yang lebih serta transport gasifier menghasilkan

perpindahan panas yang lebih besar untuk partikel bahan bakar. 4al ini meningkatkan lajut

pemanasan sehingga cepat menghasilkan arang (c'ar) lebih reaktif dan lebih disukai untuk

konersi karbon untuk(ynga(.

26

0ambar D. luidi#ed bed 0asifier


27/51

&ecara umum,luidi-ed )ed ga(,ierdibedakan atas * jenis yaitu

a. Bubbling Fluidized Bed Gasifier

!ada kecepatan rendah (kurang dari m /s), bed yang ditandai dengan gelembung$gelembung

gas, seperti cairan mendidih. %aerah di atas bed (,ree)oard) adalah jelas berbeda dari bed.

0erakan fluida dari bed mendekati reaktor dengan pengadukan kontinyu untuk menjaga suhu

reactor tetap homogeny untuk reaksi batubara. Bed itu sendiri adalah hamper semuanya abu,

dan tujuannya adalah agar karbon meninggalkan bed sebagai(ynga(, meskipun beberapa abu

dengan karbon dan partikel yang tak terbakar terbawa ke daerah ,ree)oard. :unci

pengoperasiannya adalah menghindari kondisi suhu di mana abu akan mencair dan

membentuk gumpalan (aglomerat). 4al ini berarti bahwa suhu di bed harus dijaga di bawah

suhu leleh abu, yang dapat berkisar D+$++ HC untuk batubara, dan bahkan dapat lebih

rendah untuk beberapa jenis abu biomassa. %engan demikian, kontrol dari kondisi bed

tersebut dan pengetahuan tentang sifat$sifat abu menjadi hal yang penting dalam mendesain

sistem ini. 0asifikasi temperatur yang relatif rendah membutuhkan sedikit oksigen

dibandingkan untuk entrained ,lo& ga(i,ier. amun, reaktor pencampuran adukan digunakan

untuk memastikan bahwa sebagian dari abu yang tersaring berisi karbon yang tidak terbakar.

4igman dan


28/51

lebih tinggi juga mengurangi terjadinya tar yang terbawa dalam (ynga(. &ebuah sklus daur

ulang itu digunakan untuk mengoksidasi karbon yang tidak terbakar.

b. Circulating Fluidized Bed Gasfier

%ibandingkan dengan pendekatan )u))le )ed, circulating ,luiddi-ed )eddapat memberikan

konersi karbon yang lebih besar dan pembentukan tar yang jauh lebih kecil. &eperti

ditunjukkan dalam gambar +, naiknya kecepatan fluidisasi gas (biasanya sampai 9 m / s)

akan membawa partikel yang lebih kecil, yang diubah di atas bed atau dipisahkan dalam

cycloneuntuk kembali ke tempat bed (yaitu, circulating )ed). !artikel batubara yang lebih

besar akan tetap tinggal dibed di mana teroksidasi. :ecepatan yang lebih tinggi akan

meningkatkan tingkat pemanasan batubara, yang tentunya akan menurunkan produksi tar.

&istem circulating ,luidi-ed )ed (CB) yang banyak digunakan untuk aplikasi beberapa

biomassa. %alam banyak instalasi gasifier, tekanan operasi gasifiers CB adalah tekanan

atmosfer dan udara digunakan sebagai oksidator. !endekatan ini relatif sederhana, dan di

mana bahan bakar yang digunakan untuk panas proses (pembakaran) adalah sangat efektif.

Beberapa literatur menunjukkan beberapa aplikasi komersial gasifiers jenis CB digunakan

menyediakan bahan bakar gas untuk pembakaran tekanan ambien seperti pada $ilnkapur, atau

ketel. C0B ga(i,ierjenis bertekanan telah digunakan untuk demonstrasi biomassa berbahan

bakar ;0CC di


29/51

+) Entrained FlowSlaggingGasifiers

ntrained 0lo& ga(i,ierdapat dilihat pada gambar +.

0ambar +. =ntrained ,lo& ga(i,ier

-idak seperti moving )ed atau ,luid )ed ga(i,ier, entrained ,lo& ga(i,ierdirancang untuk

beroperasi pada suhu cukup tinggi yang dapat melelehkan abu batubara, yang suhu kerjanya

pada umumnya diatas *+ HC. 4al ini dapat dicapai dengan menggunakan lebih banyak

oksigen untuk mendapatkan suhu yang lebih tinggi dalam gasifier. %ibandingkan dengan

29


30/51

pendekatan lain, jenis ini menggunakan lebih banyak energi bahan bakar untuk gasifikasi, dan

menurunkan efisiensi keseluruhannya dalam mengkonersi bahan baku menjadi (ynga(.

&emakin tinggi suhu biasanya untuk memastikan bahwa gas produk bebas dari tar, dan

konersi karbon menjadi sangat tinggi. 4ampir semua jenis bahan bakar padat dapat

digunakan dalam gasifiers ini, asalkan dasar untuk sistem pengumpan benar, ukurannya

biasanya kurang dari ++ mikron. %alam beberapa desain, (laggingmudah dieleminir, atau

untuk produk yang dapat dijual. :euntungan ini menjelaskan mengapa banyak pembangkit

jenis Integrated a(i,ication Com)ined Cycle (;0CC) baru telah diusulkan untuk

menggunakan tipentrained 0lo&.

0ambar + menunjukkan skema sederhana dari berbagai jenis aliran entrained ga(i,ier.

%alam sistem tinkat tunggal ((ingle (tage), semua batubara dan oksidan masuk pada salah

satu ujung gasifier, dan panas yang dilepaskan oleh pembakaran yang berfungsi untuk

membuat gasifikasi batubara. 'liran dapat diatur naik atau turun, dengan terak ((lagging)

mengalir keluar di bagian bawah. :ecukupan waktu tinggal sangat diperlukan untuk dapat

mengoksidasi karbon batubara menjadi C>, yang biasanya membutuhkan waktu tinggal

kurang dari + detik.

%i bagian bawah dari gambar +, gasifier dengan dua tingkat (t&o (tage) menggunakan

produk dari #ona gasifikasi batubara tingkat pertama untuk mengubah menjadi gas yang

disuntikkan pada tingkat kedua. !roses tersebut dapat diatur dengan konfigurasi aliran

kebawah atau keatas. 7eaksi gasifikasi endotermik pada tahap kedua berfungsi agar suhu

yang keluar lebih rendah dibandingkan dengan desain gasifier satu tingkat. 4asilnya adalah

kebutuhan oksigen yang lebih rendah per massa batubara, dan konersi efisiensi yang lebih

tinggi untuk undapatkan (ynga(. Jika gasifier dua tingkat ini dioperasikan dengan batubara

berlebih, sebagian tar dan hidrokarbon dapat terbentuk, tetapi hal ini dapat dihindari dengan

desain dan operasi yang tepat.

30


31/51

. HASIL4HASIL

%ari studi literature karakterisitik dapat dijelaskan bahwa teknologi gasifikasi dapat dibagi

menjadi 2 besar seperti yang dijelaskan pada gambar .

31

0ambar . :lasifikasi teknologi gasifikasi (1).


32/51


33/51

$ !endekatan alternatif lain

!ada entrained ,lo& dan ,luidi-ed )ed ga(i,ier batubara diangkut ke reaktor dengan

menggunakan conveyor , namun pada moving )ed ga(i,ierbahan bakar batubara ditopang

oleh grate, dan batubara dimasukkan ke dalam gasifier dari atas ke bawah. ;nestasi gasifier

jenis movingrelatif murah dibanding model lain untuk kapasitas kecil, dan banyak digunakan

diberbagai belahan dunia.

amun pada jenis moving )ed ga(i,ier, pencampuran dan perpindahan panas dalam

bed$nya relatie rendah/ buruk, sehingga sulit untuk mendapatkan distribusi yang seragam

dari bahan bakar bahan bakar, suhu, dan komposisi gas di seluruh penampang dari gasifier.

%engan demikian, bahan bakar yang rentan terhadap untuk menggumpal selama proses

gasifikasi. >leh karenanya moving )ed gasifiers tidak sangat efektif untuk gasifier

berkapasitas besat dengan batubara yang mempunyai ca$ingindeks yang tinggi.

:onsentrasi debu batubara yang tinggi (G8mm) dapat menimbulkan ketidak stabilan kondisi

operasi gasifier serta dapat menyebabkan jatuh tekanan (pre((ure drop) di bed. 4al ini

meyebabkan losis traksi pada grate, leutrasi padatan, saluran terbakar serta suhu gas outle dan

komposisi gas di gasifier berfluktuasi.

&ecara umum moving )ed ga(i,iermemiliki beberapa keuntungan antara lain 3

. &edikit memerlukan oksidan

*. 0as sintetis ((ynga() yang dihasilkan mengandung gas methane yang relatie tinggi

2. enghasilkan tar yang relatie banyak. !ada jenis updra,tgas sintetis yang dihasilkan

((ynga() masih mengandung tar berkisar +$*+N berat, sehingga memerlukan

treatmentmembersihkan gas lebih lanjut sebelum digunakan untuk gas engine, gas

turbine atau untuk aplikasi lainnya

1. =fisiensi untuk Vcold ga(W relatie tinggi apabila nilai kalor cairan hydrocarbon

dimasukkan.

. Cocok dengan batubara dengan kandungan moisture tinggi (lo& ran$ coal)

8. emerlukan penangangan khusus bila menggunakan ca$ing coal

. 0asifier dengan dry+a(' (y(temhanya dapat memproses batubara dengan suhu abu

lebur abu (a(' ,u(ion) diatas suhu operasional gasifier (sekitar +++ +C).

9. -eknologinya sudah banyak digunakan.

33


34/51

"ntuk teknologi entrained ,lo& ga(i,ier, pengaturan rasio bahan bakar terhadap udara sangat

sulit apabila terjadi perubahan bahan bakar secara cepat. 4al ini dikarenakan untuk menjaga

stabiltas nyala api yang berada dekat injektor serta untuk stabilitas operasi. ?aktu tinggal gas

yang pendek, memerlukan batubara yang dihaluskan untuk mendapatkan konersi karbon

yang maksimal. :emampuan dari bubuk batubara yang akan diukur dengan ;ndeks

rinda)ility ardgrove(40;). Batubara dengan 40; tinggi lebih disukai karena kepadatan

produksi bubur tinggi untuk digunakan entrained ,lo& ga(i,ier. !engukuran mampu bubur

batubara (coal (lurrya)ility) adalah parameter untuk memperhitungkan untuk entrained ,lo&

ga(i,ier. Slurrya)ilityberhubungan erat dengan grinda)ilityyang bergantung dari sifat$sifat

batubara seperti moi(ture, kandungan karbon tetap, permukaan ikatan karbon/oksigen indeE

pembengkakan (,ree (&elling inde*).

ntrained ,lo& ga(i,ier merupakan (lagginggasifier yang mempunyai karakteristik sebagai

berikut3

. :andungan abu rendah

*. &uhu operasi(laggingtinggi, sehingga perlu liner pada untuk melindungi raktor dari

suhu tinggi berkisar ,9++ o $2,++ o dan tekanan 2++ psi$9+ psi, sehingga

menghasilkan(ynga(dengan nilai kalor yang medium dan bebas tar dan phenol.

2. 'danya ikutan(laggingyang mencair pada(ynga(yang dihasilkan

1. emerlukan oksidan yang relatie besar

. !ada gasifier kapasitas kecil, sering dijumpai penyumbatan pada katub (laggingyang

terletak dibagian bawah pada pembukaan 22N dari diameter dalamnya. 4al ini dapat

dilakukan dengan memakai )urnerkerosene untuk melelehkan slag. amun ini tidak

efektif, jika katub slag dibuka lebar maka heat loss dari gas panas besar dan akan

banyak unburn carbon yang terbentuk (9).

8. emerlukan liner pada re,ractoryakibat suhu tinggi. aterial burner juga harus tahan

suhu tinggi.

. =nergi sensible pada (ynga(masih tinggi, sehingga perlu alat penukar panas untuk

mendinginkannya. 4al ini merupakan tambahan biaya yang mahal.

9. -idak direkomendasikan digunakan untuk batubara dengan abu tinggi serta batubara

dengan suhu abu yang tinggi (), namun beberapa literature menyebutkan bahwa

gasifier jenis ini dapat digunakan untuk semua jenis batubara (8).

34


35/51

D. -idak ekonomis untuk skala kecil karena tingginya biaya inestasi, yang terutama

karena kebutuhan unit oksigen untuk pembakaran digasifier dan alat penukar panas

membutuhkan khusus yang tahan suhu tinggi dan tahan korosi.

:onsentrasi batubara kering pada slurry berkisar + $+ N berat tergantung pada in'erent

moisture.

!ada literature lain, entrained ,lo& ga(i,ier( yang paling fleksibel dan banyak digunakan

dalam skala besar untuk pembangkit listrik di belahan dunia.

0luidi-ed+)ed ga(i,ier biasanya memakai hembusan udara atau oksigen kedalam reaktor,

)u))le atau recirculatingdengan ukuran batubara +,$ milimeter. !artikel batubara yang

diperkenalkan ke dalam atas aliran gas yang fluidi#es tempat tidur dan menyediakan bahan

bakar untukga(i,yingreaktan yang partikel batubara. -empat tidur ini biasanya terbentuk dari

pasir, char, sorbent, dan abu. ?aktu tinggal partikel batubara biasanya dalam urutan +

sampai ++ detik.0luidi-ed+)ed ga(i,ierberoperasi pada suhu yang lebih rendah dari aliran

ntrained ,lo& ga(i,ier lakukan, dan jauh di bawah suhu leleh abu untuk menghindari

mencairnya abu. ereka !ada umumnya beroperasi pada suhu berkisar .1++$*.+++ o dan

tekanan kerjanya antara $1+ psi. 'pabila menggunakan "dara yang dihembuskan ke

gasifier maka nilai kalor (ynga(nya rendah akan tetapi jika memakai oksigen yang

dihembuskan ke gasifier maka(ynga(yang dihasilkan akan mempunyai nilai menengah.

Beberapa ,luidi-ed )ed ga(i,ieryang bekerja pada tekanan atmosfer, yang dikenal sebagaireformis uap ((team re,ormer) seperti (proses -C; dan =7C>), yang

dipanaskan secara tak langsung dan uapny digunakan sebagai gas fluidi#ing primer. 0asifier

seperti ini mampu menghasilkan gas hidrogen yang kaya, dengan nilai kalor(ynga(menengah

tanpa memerlukan sebuah unit oksigen.

!ada gasifier :7? (:ellogg 7ust ?estinghouse) yang bekerja dengan sistem ini beroperasi

pada suhu 9++ F ++ Celcius, dijumpai karbon dalam bentuk abu terbang didaerah

penangkap debu yaitu cyclone. 4al ini akan menurunkan cold ga( e,,iciencydibandingkan

35


36/51

dengan entrained ,lo& dan moving )ed ga(i,ier. &istem hibrid dapat menjadi solusi untuk

mengatasi hal tersebut yaitu gasifikasi yang diikuti dengan pembakaran dari arang karbon.

:onsekwensi dari temperature operasi yang rendah, batubara yang reaktif seperti )ro&n coal,

lignite, subbituminous, 'ig' volatilebituminous biasanya dianjurkan menggunakan,luidi-ed

)ed ga(i,ication (y(tem.

0luidi-ed )ed ga(i,ierdapat memproses batubara dengan sulfur tinggi, dengan penambahan

absorben yaitu lime (tone. &emakin banyak kandungan sulfurnya maka akan banyak pula

dibutukan absorben. 4al ini mengakibatkan tambahan biaya. &tudi yang dilakukan terhadap

(ynga( dengan ,luidi-ed ga(i,iermenunjukkan bahwa adanya gas korosif seperti 4*& yang

dijumpai pada sisi do&n(tream ga(i,ier dapat diminimalisir dengan sistem ini. 4al ini

tentunya memberikan keuntungan bahwa gasifier dapat beroperasi pada suhu yang relatof

jauh lebih rendah dibandingkan dengan entrained ,lo& ga(i,ier, sehingga gasifier dapat dibuat

dengan material yang lebih murah untuk peralatan VcleaningW dan penukar panas.

%alam literatur lain (9)dijelaskan perbandingan dari ketiga jenis gasifier yang dirangkum

dalam tabel 8.

-abel 8. :elebihan dan kekurangan dari berbagai jenis gasifier

36


37/51

%ari tabel tersebut jelas terlihat bahwa suhu gas yang keluar dari entrained gasifier lebih

tinggi dibandingkan pada gasifier lainnya.

'dapun untuk gasifier yang memakai oksidan untuk gas pembakaran akan menghasilkan nilai

kalor(ynga(yang berbeda$beda yang secara umum dijelaskan oleh tabel berikut (1)3

-abel . !erbandingan media gasifikasi terhadap nilai(ynga(yang dihasilkan.

37


38/51

Berikut ini diberikan gambaran dari beberapa gasifier yang telah dilakukan oleh peneliti lain

dan dibuat secara komersil.

1. BRITISH GAS5 SLAGGING LURGI

-ipe 3 Slagging ,i*ed )ed ga(i,ier

!embuat 3 British 0as Corporatio, 2*8 4igh 4olborn, 6ondon ?C< !0

British 6urgi merupakan gasifier jenis updra,t dengan hembusan o*ygen (o*ygen )lo&n)

untuk suplai oksidannya. ;ni beropeasi pada temperature pembakaran yang melebihi suhu

leleh abu batubara, sehingga abu batubara keluar sebagai terak ((lag). >ksigen

dimasukkan/uap dimasukkan pada bagian bawah dan gas keluar pada bagian atas seperti

terlihat pada tabel 9.

:arakteritiknya adalah sebagai berikut3

-abel 9. 4asil percobaan untuk British/ Slagging6urgi gasifier.

38


39/51


40/51

6. KESIMPULAN

!rosesnya hampir sama dengan!ry Bottom urgi ga(i,ierkecuali abu kering yang digantikan

oleh terak (lag8, yang tidak memiliki masalah pencucian, dan jumlah air limbah yang akan

diolah berkurang karena konsumsi uap yang lebih rendah. &emua

produk sampingan hidrokarbon dan fenol dapat digasifikasi untuk dihilangkan dengan daur

ulang ke gasifier.

2. LURGI

-ipe 3 0i*ed )ed ga(i,ier

40


41/51

!embuat 3 6urgi :ohle und ineraloeltechnik 0mb4, Bockenheimer 6andstrasse 1

*, !ostfach D9, %$8+++, rankfurt am ain , 0ermany

0asifier 6urgi adalah gasifier

jenis ,i*ed )ed, beroperasi

pada 2,+$1+ psig. (lihat

gambar + Cangkang (('ell)

gasifier utama dikelilingi oleh

selubung air (&ater 9ac$et).

'ir umpan boiler

disirkulasikan melalui

selubung yang

memanfaatkan panas kembali

setelah keluar dari shell

gasifier. :andungan moisture

batubara yang akan

digunakan untuk gasifikasi

dengan gasifier jenis ini

dibatasi hingga 2+$2 N.

0asifier ini menggunakan

hembusan oksigen (o*ygen )lo&n) dan uap.

"ntuk menghindari pembentukan terak, deformasi awal suhu abu batubara yang

seharusnya tidak lebih rendah daripada suhu pembakaran. !engendalian suhu abu dilakukan

dengan maikkan laju aliran uap atau menaikkan kecepatangrate.

'ir limbah dari pendingin scrubber, unitp'eno(olvan, memiliki kontaminan organik

dan anorganik sehingga memerlukan bio$oksidasi untuk penanganannya. 6imbah padat

anorganik dapat dicampur dengan abu dan dibuang di tempat pembuangan akhir.

:arakteritik gasifier tersebut dapat dilihat pada tabel berikut3

-abel D. :arakteristik untuk 6urgi gasifier.

41

0ambar 2. 6urgi 0asifier


42/51

6urgi gasifier sudah banyak diproduksi secara komersil dan digunakan dalam gasifikasi

batuabar. &emua jenis batubara dapat digunakan pada gasifier ini. !enggunaan pada gasifier

ini untuk caking coal dapat menurunkan unjuk kerja gasifier serta akan membutuhkan uap dan

oksigen yang lebih besa. odifikasi 6urgi dengan pengaduk untuk memecahkan gumpalan

dapat digunakan untuk gasifikasi caking coal tanpapre+treatment.

3. RILEY4MORGAN-ipe 3 0i*ed )ed ga(i,ier

42


43/51

!embuat 7 7iley &toker Corporation,

0asifier ini bekerja pada kondisi tekanan atmosfir. Campuran "dara dengan uap dimasukkan

dari bawah gasifier menuju ke atas yang berlawanan dengan arah pengumpanan batubara

yang dimasukkan dari atas seperti terlihat pada gambar 1 dan .

0ambar 1. 7iley$organ gasifier

43


44/51

0ambar . %iagram proses gasifikasi dengan menggunakan 7iley$organgasifier.

44


45/51

4*&, 4*serta C>& dikelola dengan menggunakan proses yang telah teruji. -ar dan minyak

dapat digunakan kembali. %ebu batubara berkisar +. $ 2 N akan terbawa bersama gas dan dapat

dipisahkan oleh cycloneuntuk digunakan kembali. !rinsip pengoperasian serta desain didasarkan

kapasitas, kelancaran operasional serta efisiensi, maka perlu perhatian sebagai berikut3

$ "kuran yang tepat untuk mendapatkan hasil maksimal

$ "ntuk batubara yang membegkak ((&elling coal) suhu keluaran yang optimal dapat

ditentukan dengan mempertimbangkan tinggi bed. &ecara umum semakin tinggi indeks

pembengkakan ((&elling indeE) semakin dangkal bed bahan bakar. :edalaman agitasi

yang optimal untuk ca$ing coaladalah 8 inchi

-abel +. 4asil percobaan untuk 7iley$organgasifier.

45


46/51

/. HIGH4TEMPERATURE WR*NKLER (HTW)

-ipe 3 0ldid )ed ga(i,ier

%eeloper 3 7heiLische Braunkohlenwerke '0,&luttgenweg *, 0ermany

0asifier tersebut telah dilakukan uji selama D,8++ jam. :ondisi gasifikasi pada suhu ++ o dan

tekanan 2$* psig dioperasikan selama +++ jam. !engujian dilakukan dengan udara serta

oksigen sebagai oksidan untuk melihat unjuk kerjanya. !ada pembahasan ini gasifier yang yang

memakai hembusan oksigen yang ditampilkan dengan karakteristik dan hasil uji ditunjukkan

pada tabel .

0asifier ini memiliki beberapa keuntungan dibandingkan dengan,i*ed )eddan entrained ,lo&

gasifier antara lain adalah kebutuhan oksigen rendah, batubara yang dihancurkan sebelumnya

dengan kandungan debu yang banyak dapat digasifikasi kembali, batubara dengan kandungan

abu tinggi dapat dilakukan dengan gasifier jenis ini, hydrocarbon berat dan impurity organic

pada gas yang dihasilkan sangat rendah sehingga dapat diabaikan.

%olomit juga ditambahkan untuk menangkap sulfur sehingga(ynga(bebas dari sulfur. !ada suhu

operasi yang tinggi 4*& yang dihasilkan mencapai N (olume) dari produk (ynga( namun

dengan ditambahkan limestone dapat ditekan menjadi 2+$8+ ppm di(ynga(nya.

46


47/51

47

0ambar 8.ig' #emperature rin$le a(i,ier


48/51

-abel . 4asil percobaan untuk 4-? gasifier.

48


49/51

0ambar . %iagram proses gasifikasi dengan menggunakanig' #emperature rin$legasifier.

49


50/51

. U4GAS

T8" 7 0luid )ed: a(' agglomerating ga(i,ier

D"0"*8"r 7 ;nstitute of 0as -echnology, 21*1 &. &tate &treet, Chicago, ;6 8+88

!ada awalnya gasifier jenis ini digunakan untuk integrated a(i,ication Com)ined Cycle

(;00C) karena memiliki efisiensi yang tinggi serta (ynga(yang bersih. &istem hembusan

yang digunakan pada pengujian terbagi menjadi dua bagian yaitu pertama dengan hembusan

udara, dan pengujian kedua dengan memakai oksigen yang diperoleh dari oksigen plant.

:ecepatan fluidi#ing berkisar *. $1.+ ft/det. 'bu yang dihasilkan dalam bentuk gumpalan.

'bu yang diproduksi oleh gasifier masih mengandung + N karbon. %iagram "$0as gasifier

ditunjukkan oleh gambar 9.

50

0ambar 9. &kema "$0'& 0asifier


51/51

-abel *. 4asil percobaan untuk "$0'& gasifier.

Nur Achmad B-Coal handling.doc

Documents

Transcript of Nur Achmad B-Coal handling.doc