5/16/2018 Proses Pengolahan Batu Bara - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/proses-pengolahan-batu-bara 1/10

Proses Pengolahan Batubara

Pendahuluan 

Pada tulisan saya terdahulu yang berjudul “Indonesia di Persimpangan Jalan- Artikel 

 tentang prospektif energi Indonesia” dikemukakan mengenai batubara sebagai salah satu

alternative energi di masa sekarang dan yang akan datang. Lebih daripada itu, batubara bagi

Indonesia adalah salah satu pilihan dalam menentukan strategi energi. Bila kita

membandingakn dengan negara China sebagai kekuatan baru dunia yang memusatkan lebih

dari 70% sumber energinya dari batubara1)

. Sementara aktivitas penelitian di asia untuk 

pemanfaatan batubara berpusat di Jepang, Australia dan China sendiri.

Apakah Batubara itu? 

Adalah kekayaan alam yang dikategorikan sebagai energy fossil terbentuk dari proses

metamorfosa yang sangat lama. Strukturnya kimia batubara samasekali bukan rangkaiankovalen karbon sederhana melainkan merupakan polikondensat rumit dari gugus aromatik 

dengan fungsi heterosiklik 2,3)

. Jumlah polikondensat yang banyak ini saling berikatan sering

disebut dengan “bridge-structure”. Secara optis batubara sering merupakan bongkahan

berporus tinggi dengan kadar air yang sangat berfariasi.

Proses pengolahan batubara sudah dikenal sejak seabad yang lalu, diantaranya:

Gasifikasi (coal gasification) 

Secara sederhana, gasifikasi adalah proses konversi materi organik (batubara, biomass atau

natural gas) biasanya padat menjadi CO dan H2 (synthesis gases) dengan bantuan uap air dan

oksigen pada tekanan atmosphere atau tinggi. Rumus sederhananya:

Coal + H2O + O2 à H2 + CO

Fisher Tropsch proses 

5/16/2018 Proses Pengolahan Batu Bara - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/proses-pengolahan-batu-bara 2/10

Fisher Tropsch adalah sintesis CO/H2 menjadi produk hidrokarbon atau disebut senyawa

hidrokarbon sintetik/ sintetik oil. Sintetik oil banyak digunakan sebagai bahan bakar mesin

industri/transportasi atau kebutuhan produk pelumas (lubricating oil).

(2n+1)H2 + nCO → CnH(2n+2) + nH2O 

Hidrogenasi (hydrogenation) 

Hidrogenasi adalah proses reaksi batubara dengan gas hydrogen bertekanan tinggi. Reaksi ini

diatur sedemikian rupa (kondisi reaksi, katalisator dan kriteria bahan baku) agar dihasilkan

senyawa hidrokarbon sesuai yang diinginkan, dengan spesifikasi mendekati minyak mentah.

Sejalan perkembangannya, hidrogenasi batubara menjadi proses alternativ untuk mengolah

batubara menjadi bahan bakar cair pengganti produk minyak bumi, proses ini dikenal dengan

nama Bergius proses, disebut juga proses pencairan batubara (coal liquefaction).

Pencairan Batubara (coal Liquefaction) 

Coal liquefaction adalah terminologi yang dipakai secara umum mencakup pemrosesan

batubara menjadi BBM sintetik (synthetic fuel). Pendekatan yang mungkin dilakukan untuk 

proses ini adalah: pirolisis, pencairan batubara secara langsung (Direct Coal Liquefaction-

DCL) ataupun melalui gasifikasi terlebih dahulu (Indirect Coal Liquefaction-ICL). Secara

intuitiv aspek yang penting dalam pengolahan batubara menjadi bahan bakar minyak sintetik 

adalah: efisiensi proses yang mencakup keseimbangan energi dan masa, nilai investasi,

kemudian apakah prosesnya ramah lingkungan sehubungan dengan emisi gas buang, karena

ini akan mempengaruhi nilai insentiv menyangkut tema tentang lingkungan. Undang-Undang

No.2/2006 yang mengaatur tentang proses pencairan batubara.

Efisiensi pencairan batubara menjadi BBM sintetik adalah 1-2 barrel/ton batubara4)

. Jika

diasumsikan hanya 10% dari deposit batubara dunia dapat dikonversikan menjadi BBM

sintetik, maka produksi minyak dunia dari batubara maksimal adalah beberapa juta

barrel/hari. Hal ini jelas tidak dapat menjadikan batubara sebagai sumber energi alternativ

bagi seluruh konsumsi minyak dunia. Walaupun faktanya demikian, bukan berarti batubara

tidak bisa menjadi jawaban alternativ energi untuk kebutuhan domestik suatu negara. Faktor

yang menjadi penentu adalah: apakah negara itu mempunyai cadangan yang cukup dan

teknologi yang dibutuhkan untuk meng-konversi-kannya. Jika diversivikasi sumber energi

menjadi strategi energi suatu negara, pastinya batubara menjadi satu potensi yang layak untuk 

dikaji menjadi salah satu sumber energi, selain sumber energi terbarukan (angin, solar cell,

geothermal, biomass). Tetapi perlu kita ingat bahwa waktu yang dibutuhkan untuk mempertimbangkannya tidaklah tanpa batas, karena sementara negara2 lain sudah melakukan

kebijakan-kebijakan konkret domestik maupun luar negeri untuk mengukuhkan strategi

energi untuk kepentingan negaranya.

Pencairan batubara metode langsung (DCL) 

Pencairan batubara metode langsung atau dikenal dengan Direct Coal Liquefaction-DCL,

dikembangkan cukup banyak oleh negara Jerman dalam menyediakan bahan bakar pesawat

terbang. Proses ini dikenal dengan Bergius Process, baru mengalami perkembangan lanjutan

setelah perang dunia kedua.

5/16/2018 Proses Pengolahan Batu Bara - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/proses-pengolahan-batu-bara 3/10

DCL adalah proses hydro-craacking dengan bantuan katalisator. Prinsip dasar dari DCL

adalah meng-introduksi-an gas hydrogen kedalam struktur batubara agar rasio perbandingan

antara C/H menjadi kecil sehingga terbentuk senyawa-senyawa hidrokarbon rantai pendek 

berbentuk cair. Proses ini telah mencapai rasio konversi 70% batubara (berat kering) menjadi

sintetik cair. Pada tahun 1994 proses DCL kembali dikembangkan sebagai komplementasi

dari proses ICL terbesar setelah dikomersialisasikan oleh Sasol Corp.

Tahun 2004 kerjasama pengembangan teknologi upgrade (antara China Shenhua Coal

Liquefaction Co. Ltd. dengan West Virginia University) untuk komersialisasi DCL rampung,

untuk kemudian pembangunan pabrik DCL kapasitas dunia di Inner Mongolia. Dalam Phase

pertama pabrik ini akan dihasilkan lebih dari 800.000 ton bahan bakar cair pertahunnya.

Berikut adalah kapasitas produksi Shenhua DCL Plant, Inner Mongolia5)

 

Phase I: 

Plant Cost Estimate : 800 mio. USD 

Coal Input estimate : 2,1 mio. MT/a 

Yield of oil products : 845.300 MT/a 

Estimate production cost : USD 24/bbl 

Komposisi oil products yang dihasilkan adalah sebagai berikut: 

Diesel : 591.900 (MT/a) 

Naphtha : 174.500 (MT/a) 

LPG : 70.500 (MT/a) 

Liquid Ammonia : 8.300 (MT/a) 

Total : 845.300 (MT/a) 

Dari table di atas dapat dilihat bahwa perkiraan harga produksi tiap-tiap produk BBM sintetik 

adalah sebesar USD 24 per barrel, jauh lebih rendah dibandingkan harga minyak mentahdunia saat ini yang berkisar di atas USD 60/barrel. Dengan beberapa data penunjang saja,

maka break event point-nya sudah dapat dihitung.

Yang menjadikan proses DCL sangat bervariasi adalah beberapa faktor dibawah: 

  Pencapaian dari sebuah proses DCL sangat tergantung daripada jenis feedstock 

 /(spesifikasi batubara) yang dipergunakan, sehingga tidak ada sebuah sistem yang bisa

optimal untuk digunakan bagi segala jenis batubara.

  Jenis batubara tertentu mempunyai kecenderungan membentuk lelehan (caking

perform), sehingga menjadi bongkahan besar yang dapat membuat reaktor kehilangan

5/16/2018 Proses Pengolahan Batu Bara - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/proses-pengolahan-batu-bara 4/10

tekanan dan gradient panas terlokalisasi (hotspot). Hal ini biasanya diatasi dengan

mencampur komposisi batubara, sehingga pembentukan lelehan dapat dihindari.

  Batubara dengan kadar ash yang tinggi lebih cocok untuk proses gasifikasi terlebih

dahulu, sehingga tidak terlalu mempengaruhi berjalannya proses.

  Termal frakmentasi merupakan phenomena yang terjadi dimana serpihan batubara

mengalami defrakmentasi ukuran hingga berubah menjadi partikel-partikel kecil yang

menyumbat jalannya aliran gas sehingga menggangu jalannya keseluruhan proses.

Hal ini dapat diatasi dengan proses pengeringan batubara terlebih dahulu sebelum

proses konversi pada reaktor utama (Lihat skema Brown Coal Liquefaction di bawah).

Proses Pencairan Batubara Muda rendah emisi (Low Emission Brown Coal

Liquefaction)

Tahapan proses pencairan batubara muda (Brown Coal Liquefacion):

 

1.  Pengeringan/penurunan kadar air secara efficient

2.  Reaksi pencairan dengan limonite katalisator

3.  Tahapan hidrogenasi untuk menghasilkan produk oil mentah

4.  Deashing Coal Liquid Bottom/heavy oil (CLB)

5.  Fraksinasi/pemurnian light oil (desulfurisasi,pemurnian gas,destilasi produk)

Cooperative Study of Development of Low Grade Coal Liquefaction Technology, 2003

Landasan dalam mengembangkan ujicoba produksi (pilot scale) proses pencairan batubara

adalah:

  Produk liquid oil yang dihasilkan harus mencapai lebih dari 50%

  Proses pengoperasian harus berjalan dengan kontinuitas lebih daripada 1500 jam.  Tahapan proses deashing harus mencapai kadar ash (abu) < 500 ppm.

5/16/2018 Proses Pengolahan Batu Bara - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/proses-pengolahan-batu-bara 5/10

  Optimalisasi/pengembangan proses pengeringan (dewatering) baru.

Batubara

Di Amerika, industri batubara sedang menggembar-gemborkan rencana untuk mengubah

 jutaan ton batubara menjadi diesel ataupun bahan bakar cair lainnya. Beberapa pihak menilairencana ini merupakan sebuah proses yang mahal dan tidak efisien. Alasannya sederhana:

masalah lingkungan. Batubara cair diproduksi saat batubara dikonversi menjadi bahan bakar

cair yang dapat digunakan untuk transportasi. Terdapat dua metode untuk mengkonversi

batubara menjadi bahan bakar cair: - Direct liquefaction Pada metode ini, batubara dilarutkan

pada temperatur dan tekanan tinggi. Proses ini sangat efisien, namun produk cair

membutuhkan pemurnian lebih jauh untuk dapat menghasilkan karakteristik bahan bakar

yang bagus. - Indirect liquefaction Pada metode ini, batubara digasifikasi untuk membentuk 

syngas (campuran hidrogen dan karbon monoksida). Syngas tersebut selanjutnya

dikondensasi dengan menggunakan katalis (tahap Fischer-Tropsch) untuk menghasilkan

produk berkualitas tinggi.

Proses Pembuatan Coal to Liquid

Bahan bakar cair turunan batubara ini memiliki sifat bebas sulfur, berkadar partikulat rendah

dan berkadar nitrogen oksida rendah. Kelebihan lain dari penggunaan batubara cair adalah

batubara tersedia di seluruh dunia, sehingga dapat meningkatkan energy security dari suatu

daerah. Namun, beberapa pihak menolak pengguanaan batubara cair ini sebagai bahan bakar

alternatif. Dalam penggunaannya, batubara cair sebagai bahan bakar alternatif dinilai dapat:

5/16/2018 Proses Pengolahan Batu Bara - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/proses-pengolahan-batu-bara 6/10

1. Meningkatkan dampak negatif dari penambangan batubara 2. Menimbulkan efek global

warming sebesar hampir dua kali lipat per gallon bahan bakar

Emisi CO2 CTL

Penyebaran skala besar pabrik batubara cair dapat menyebabkan peningkatan yang signifikan

dari penambangan batubara. Penambangan batubara akan memberikan dampak negatif yang

berbahaya. Penambangan ini dapat menyebabkan limbah yang beracun dan bersifat asam

serta akan mengkontaminasi air tanah. Selain dapat meningkatkan efek berbahaya terhadap

lingkungan, peningkatan produksi batubara juga dapat menimbulkan dampak negatif pada

orang-orang yang tinggal dan bekerja di sekitar daerah penambangan. Produksi batubara cair

membutuhkan batubara dan energi dalam jumlah yang besar. Proses ini juga dinilai tidak 

efisien. Faktanya, 1 ton batubara hanya dapat dikonversi menjadi 2 barel bensin. Proseskonversi yang tidak efisien, sifat batubara yang kotor, dan kebutuhan energi dalam jumlah

yang besar tersebut menyebabkan batubara cair menghasilkan hampir dua kali lipat emisi

penyebab global warming dibandingkan dengan bensin biasa. Walaupun karbon yang

terlepas selama produksi ditangkap dan disimpan, batubara cair tetap akan melepaskan 4

hingga 8 persen polusi global warming lebih banyak dibandingkan dengan bensin biasa.

5/16/2018 Proses Pengolahan Batu Bara - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/proses-pengolahan-batu-bara 7/10

Emisi Berbagai Bahan Bakar

Beberapa ahli menyatakan bahwa penggunaan batubara cair termasuk kategori “bersih”

karena bebas sulfur, namun saat batubara diubah menjadi bahan bakar transportasi, dua aliran

karbon dioksida terbentuk: satu dari pabrik produksi batubara cair dan satu dari pipa

pembuangan kendaraan yang membakar bahan bakar tersebut. Emisi dari pabrik produsenbatubara cair lebih besar daripada pabrik produsen dan pemurnian minyak mentah untuk 

memproduksi bensin, diesel, dan bahan bakar transportasi lainnya. Selain berdampak negatif 

pada global warming, batubara cair juga memiliki dampak negatif lain terhadap lingkungan.

Lebih dari 4 gallon air dibutuhkan untuk setiap gallon bahan bakar yang diproduksi. Hal ini

akan mengancam persediaan air yang terbatas. Dampak-dampak di atas menjelaskan bahwa

penggunaan batubara sebagai bahan bakar alternatif berbahaya bagi lingkungan dan tidak 

sejalan dengan pencarian solusi masalah global warming. Beberapa pihak menilai

dibandingkan dengan menggunakan batubara cair sebagai bahan bakar alternatif, lebih baik 

berinvestasi untuk industri energi yang lebih ramah lingkungan dan membantu kita

menyelesaikan permasalahan global warming. Batubara cair, dilihat dari dampak negatif di

atas, bukanlah jawaban yang tepat untuk masa depan energi dunia.

batubara merupakan salah satu jenis bahan bakar untuk pembangkit energi,disamping gas alam dan minyak bumi. Berdasarkan atas cara penggunaannyasebagai penghasil energi diklasifikasikan: 

a. Penghasil energi primer dimana batubara yang langsung dipergunakan untukindustri, misalnya pemakaian batubara sebagai bahan bakar bunker (dalam industrisemen dan pembangkit listrik tenaga uap), pembakaran kapur, bata, genting, bahanbakar lokomotif, pereduksi proses metallurgi, kokas konvensional, bahan bakar tidak

berasap. 

b. Penghasil energi sekunder dimana batubara yang tidak langsung dipergunakanuntuk industri misalnya pemakaian batubara sebagai bahan bakar padat (briket),bahan bakar cair (konversi menajadi bahan bakar cair) dan gas (konversi menjadibahan bakar gas), bahan bakar dalam industri penuangan logam (dalam bentukkokas). Selain itu batubara dipergunakan bukan sebagai bahan bakar antara lainsebagai reduktor pada peleburan timah, pabrik ferro nikel, industri besi dan baja,pemurnian pada industri kimia (dalam bentuk karbon aktif), pembuatan kalsiumkarbida (dalam bentuk kokas atau semi kokas).

Jenis Bahan Bakar 

Jenis bahan bakar yang umum dipergunakan dalam industri adalah : 

a. Bahan bakar gas : gas alamb. Bahan bakar cair : minyak bumic. Bahan bakar padat : batubara

Ketiga bahan bakar tersebut pada dasarnya terdiri dari : 

1. Combustible Material 

Yaitu bahan-bahan yang dapat dibakar atau dioksidasi oleh oksigen dari udara.

5/16/2018 Proses Pengolahan Batu Bara - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/proses-pengolahan-batu-bara 8/10

Bahan tersebut pada umumnya terdiri dari : Fixed Carbon, Hidrocarbon Compounds,Sulfur, Nitrogen, Phospor, dll. 

2. Non Combustible Material 

Yaitu bahan-bahan yang tidak dapat dibakar atau dioksidasi oleh oksigen. Bahan initersisa dalam ujud padat yang disebut abu (ash) yang mengandung SiO2, Al2O3,Fe2O3, CaO dan Alkali dan ujud gas yang berbentuk H2O atau CO2.

Bahan bakar batubara banyak mengandung non combustible materials dalambentuk abu dan air, sedangkan bahan bakar minyak praktis tak mengandung noncombustible materials kecuali kadang-kadang sedikit carbon dioksida. Kandungannon combustible materials dalam bahan bakar umumnya tak diingini karena akanmenurunkan nilai bakar atau menurunkan suhu nyala.

Terjadinya Impurities 

Seperti diketahui batubara yang diambil dari hasil penambangan selalu mengandungbahan-bahan pengotor (impurities). Dikenal 2 jenis impurities yaitu inherentimpurities dan eksternal impurities. 

a. Inherent Impurities merupakan pengotor bawaan yang terdapat dalam batubara.Batubara yang sudah dicuci bersih (bentuk bongkah), ketika dibakar habis ternyatamasih memberikan sisa abu. Pengotor bawaan ini terjadi bersama-sama pada waktuterjadi proses pembentukan batubara (ketika masih berupa gelly). Pengotor ini dapatberupa mineral seperti gypsum, anhidrit, pirit, silica, markasit dan dapat pula

berbentuk tulang-tulang binatang (diketahui ada senyawa pospor dari hasil analisaabu). 

b. External Impurities, merupakan pengotor luar yang berasal dari prosespenambangan antara lain terbawanya lapisan penutup, kejadian ini sangat umumdan sulit dihindarkan khususnya pada kegiatan tambang terbuka. 

  Currently 1.32/5

 

  1 

  2   3 

  4 

  5 

1.3 /5 (22 votes)

batubara merupakan endapan organic yang mutunya sangat ditentukan olehbeberapa factor antara lain tempat terdapatnya cekungan, umur dan banyaknyakontaminasi. Didalam penggunaannya perancangan mesin yang mempergunakanbatubara sebagai bahan bakar harus menyesuaikan dengan kualitas batubaranyaagar mesin yang dipergunakan tahan lama.

PENGENALAN UMUM KUALITAS BATUBARA 

5/16/2018 Proses Pengolahan Batu Bara - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/proses-pengolahan-batu-bara 9/10

 Batubara merupakan bahan baku pembangkit energy dipergunakan untuk industry.Mutu dari batubara akan sangat penting dalam menentukan peralatan yangdipergunakan. Untuk menentukan kualitas batubara, beberapa hal yang harusdiperhatikan adalah : High heating value (kcal.kg), Total moisture (%), Inherent

moisture (%), Volatile matter (%), Ash content (%), Sulfur content (%), coal size (%),Hardgrove grindability index (<3mm, 40mm, 50mm), Fixed carbon (%),Phosposrus/chlorine (%), Ultimate analysis : (carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen,sulfur, ash), ash fusion temperature. 

a. High Heating Value (HHV) 

High heating value sangat berpengaruh terhadap pengoperasian alat, seperti :pulverizer, pipa batubara, wind box, burner. Semakin tinggi high heating value makaaliran batubara setiap jamnya semakin rendah sehingga kecepatan coal feederharus disesuaikan.

b. Moisture Content 

Kandungan moisture mempengaruhi jumlah pemakaian udara primernya, padabatubara dengan kandungan moisture tinggi akan membutuhkan udara primer lebihbanyak guna mengeringkan batubara tersebut pada suhu keluar mill tetap.

c. Volatile Matter 

Kandungan volatile matter mempengaruhi kesempurnaan pembakaran dan

intensitas nyala api. Kesempurnaan pembakaran ditentukan oleh : Fixed Carbon 

Fuel Ratio = --------------------- 

Volatile Matter 

Semakin tinggi fuel ratio maka carbon yang tidak terbakar semakin banyak. 

d. Ash Content dan Komposisi 

Kandungan abu akan terbawa bersama gas pembakaran melalui ruang bakar dandaerah konveksi dalam bentuk abu terbang atau abu dasar. Sekitar 20% dalambentuk abu dasar dan 80% dalam bentuk abu terbang. Semakin tinggi kandunganabu dan tergantung komposisinya mempengaruhi tingkat pengotoran (fouling),keausan dan korosi peralatan yang dilalui.

e. Sulfur Content 

Kandungan sulfur berpengaruh terhadap tingkat korosi sisi dingin yang terjadi padaelemen pemanas udara, terutama apabila suhu kerja lebih rendah dari letak embunsulfur, disamping berpengaruh terhadap efektifitas penangkapan abu pada peralatanelectrostatic precipator.

f. Coal Size 

5/16/2018 Proses Pengolahan Batu Bara - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/proses-pengolahan-batu-bara 10/10

 Ukuran butir batubara dibatasi pada rentang butir halus dan butir kasar. Butir palinghalus untuk ukuran <3mm, sedang ukuran paling kasar 50mm. butir paling halusdibatasi dustness dan tingkat kemudahan diterbangkan angin sehingga mengotorilingkungan. Tingkat dustness dan kemudahan beterbangan masih ditentukan pula

oleh kandungan moisture batubara.

g. Hardgrove Grindability Index (HGI) 

Kapasitas mill (pulverizer) dirancang pada Hardgrove grindability index tertentu,maka untuk HGI lebih rendah kapasitasnya lebih rendah dari nilai patoknya untukmenghasilkan fineness yang sama.

h. Ash Fusion Characteristic 

Ash Fusion Characteristic akan mempengaruhi tingkat fouling, slagging dan operasi

blower. 

PARAMETER KUALITAS BATUBARA 

Cukup banyak parameter untuk menentukan kualitas batubara antara lain : 

1. Total moisture (%) *) **) ***)2. Inherent moisture (%) *) **) ***)3. Ash content (%) *) **)4. Volatile matter (%) *) **)

5. Fixed carbon6. Calorific value (kcal/kg) *) **)7. Total sulphur (%) ***)8. Index hardgrove *) **)9. Index muai bebas ***)10. Roga index ***)11. Gray king ***)12. Diatometri ***)13. Nitrogen (%) **)14. Phosphor *)15. P2O5 *)

16. Plastometri ***)

Keterangan :*) Diperlukan datanya untuk PLTU**) Diperlukan datanya untuk bahan bakar***) Diperlukan datanya untuk industry kokas metallurgi