17
TUGAS TEKNOLOGI BATUBARA MAKALAH TEKNOLOGI PEMANFAATAN BATUBARA UNTUK MENGHASILKAN BATUBARA CAIR, PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK, GAS METANA DAN BRIKET BATUBARA OLEH : VINSENSIA O (03121003053)

TUGAS TBB_LIQUIFIKASI_BEDAH JURNAL.docx

Embed Size (px)

Citation preview

TUGAS TEKNOLOGI BATUBARA

MAKALAH TEKNOLOGI PEMANFAATAN BATUBARA UNTUKMENGHASILKAN BATUBARA CAIR, PEMBANGKIT TENAGALISTRIK, GAS METANA DAN BRIKET BATUBARA

OLEH :VINSENSIA O (03121003053)

JURUSAN TEKNIK KIMIAFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS SRIWIJAYA2015KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena dengan rahmat, karunia, serta taufik dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan makalah tentang Teknologi Pemanfaatan Batubara Untuk Menghasilkan Batubara Cair, Pembangkit Tenaga Listrik, Gas Metana Dan Briket Batubara ini dengan baik meskipun banyak kekurangan didalamnya. Dan juga penulis berterima kasih pada Ibu Dr. Ir. Hj. Susila Arita Rachman selaku Dosen mata kuliah Teknologi Batubara yang telah memberikan tugas ini kepada penulis.Penulis sangat berharap makalah ini dapat berguna dalam rangka menambah wawasan serta pengetahuan kita mengenai teknologi pencairan batubara yang telah diterapkan dibeberapa negara. Penulis juga menyadari sepenuhnya bahwa di dalam makalah ini terdapat kekurangan dan jauh dari kata sempurna. Oleh sebab itu, penulis berharap adanya kritik, saran dan usulan demi perbaikan makalah yang telah penulis buat di masa yang akan datang, mengingat tidak ada sesuatu yang sempurna tanpa saran yang membangun.Semoga makalah sederhana ini dapat dipahami bagi siapapun yang membacanya.. Sebelumnya penulis mohon maaf apabila terdapat kesalahan kata-kata yang kurang berkenan dan penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi perbaikan di masa depan.

Palembang, April 2015

Vinsensia O 03121003053

BAB IPENDAHULUAN1.1. Latar BelakangCadangan sumber daya energi di Indonesia saat ini sudah semakin terbatas. Sebagai gambaran, Indonesia saat ini hanya memiliki 4.300 juta ton cadangan minyak atau hanya sekitar 0,36% dari total cadangan minyak dunia tahun 2006 sebesar 1.208.200 juta ton. Dengan tingkat produksi sebesar 390 juta ton per tahun, produksi minyak bumi di Indonesia diperkirakan hanya dapat bertahan dalam 11 tahun ke depan. Sementara itu, gas alam yang juga merupakan salah satu sumber energi utama di Indonesia hanya memiliki cadangan yang ekuivalen dengan masa produksi selama 35,54 tahun. Demikian pula batubara, Indonesia saat ini hanya memiliki cadangan yang relatif terbatas, yaitu sebesar 4.968 juta ton atau 0,55% dari total cadangan batubara dunia. Dengan tingkat produksi mencapai 120 juta ton per tahun, diperkirakan batubara di Indonesia dapat diproduksi selama 41,43 tahun.Sebagai alternatif untuk menggantikan energi minyak bumi, saat ini telah dikembangkan teknologi pencairan batubara sebagai bahan bakar yang hampir setara dengan output minyak bumi. Pengembangan produksi bahan bakar sintetis berbasis batu bara pertama kali dilakukan di Jerman tahun 1900-an dengan menggunakan proses sintesis Fischer-Tropsch yang dikembangkan Franz Fisher dan Hans Tropsch. Pada 1930, disamping menggunakan metode proses sintesis Fischer-Tropsch, mulai dikembangkan pula proses Bergius untuk memproduksi bahan bakar sintesis. Sementara itu, Jepang juga melakukan inisiatif pengembangan teknologi pencairan batubara melalui proyek Sunshine tahun 1974 sebagai pengembangan alternatif energi pengganti minyak bumi.Pada 1983, NEDO (the New Energy Development Organization), organisasi yang memfokuskan diri dalam pengembangan teknologi untuk menghasilkan energi baru juga berhasil mengembangkan suatu teknologi pencairan batubara bituminous dengan menggunakan tiga proses, yaitu solvolysis system, solvent extraction system dan direct hydrogenation to liquefy bituminous coal. Selanjutnya ketiga proses tersebut terintegrasi dalam proses NEDOL (NEDO Liquefaction), suatu proses pencairan batubara yang dikembangkan oleh NEDO, dengan tujuan untuk mendapatkan hasil pencairan yang lebih tinggi.1.2. Rumusan MasalahBagaimana rancangan teknologi pemanfaatan batubara untuk pencairan, listrik, gas metana dan briket ?1.3. ManfaatMengetahui teknologi pemanfaatan batubara terkhusus mengenai teknologi pencairan batubara atau yang sering disebut liquifikasi yang saat belum dilakukan secara maksimal.1.4. Tujuan1. Memenuhi tugas pada mata kuliah teknologi pengolahan batubara.2. Menambah wawasan pembaca mengenai batubara dan proses pengolahannya.

BAB IIPEMBAHASAN2.1. Pengertian Likuifaksi Batubara (Coal liquefaction)Coal liquefaction adalah suatu teknologi proses yang mengubah batubara menjadi bahan bakar cair sintetis. Batubara yang berupa padatan diubah menjadi bentuk cair dengan cara mereaksikannya dengan hidrogen padatemperaturdan tekanan tinggi.Cairan yang terbentuk tersebut selanjutnya difraksionasi/ dikilang untuk menghasilkan berbagai macam bahan bakar cair seperti bensin,solar, minyak tanah dan lain-lain. Teknologi ini sudah lama di kuasai negara maju seperti Jerman, Inggris, Amerika Serikat, Australia dan Jepang. Penguasaan negara Jerman yang baik terhadap teknologi inilah yang merupakan salah satu faktor yang mendukung kemenangan Jerman dalam Perang Dunia I.Tujuan dari likuifaksi batubara adalah untuk mengkonversi atau mengupgrading batubara yang mempunyai nilai kalor yang rendah yang tidak laku di pasaran menjadi salah satu bentuk bahan bakar atau energi alternatif yang mempunyai nilai ekonomis yang tinggi.2.2. Perkembangan Singkat Teknologi LikuifaksiPengembangan produksi bahan bakar sintetis berbasis batu bara pertama kali dilakukan di Jerman tahun 1900-an dengan menggunakan proses sintesis Fischer-Tropsch yang dikembangkan Franz Fisher dan Hans Tropsch. Pada 1930, disamping menggunakan metode proses sintesis Fischer-Tropsch, mulai dikembangkan pula proses Bergius untuk memproduksi bahan bakar sintesis. Sementara itu, Jepang juga melakukan inisiatif pengembangan teknologi pencairan batubara melalui proyek Sunshine tahun 1974 sebagai pengembangan alternatif energi pengganti minyak bumi. Pada 1983, NEDO (the New Energy Development Organization), organisasi yang memfokuskan diri dalam pengembangan teknologi untuk menghasilkan energi baru juga berhasil mengembangkan suatu teknologi pencairan batubara bituminous dengan menggunakan tiga proses, yaitu solvolysis system, solvent extraction system dan direct hydrogenation to liquefy bituminous coal.Cadangan batubara di dunia pada umumnya tidak berkualitas baik, bahkan setengahnya merupakan batubara dengan kualitas rendah, seperti: sub-bituminous coal dan brown coal. Kedua jenis batubara tersebut lebih banyak didominasi oleh kandungan air. Peneliti Jepang kemudian mulai mengembangkan teknologi untuk menjawab tantangan ini agar kelangsungan energi di Jepang tetap terjamin, yaitu dengan mengubah kualitas batubara yang rendah menjadi produk yang berguna secara ekonomis dan dapat menghasilkan bahan bakar berkualitas serta ramah lingkungan. Dikembangkanlah proses pencairan batubara dengan nama Brown Coal Liquefaction Technology (BCL).2.3.Rancangan Teknologi Pemanfaatan Batubara Untuk Pencairan, Listrik, Gas Metana Dan Briket Pemanfaatan batubara dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi langsung, yaitu dengan cara langsung membakarnya dan mengambil energi panasnya (seperti di PLTU, dan Industri semen) dan sumber energi tidak langsung, yaitu dengan cara mengubah batubara ke dalam bentuk/fasa lain seperti briket batubara (proses karbonisasi/pirolisis), batubara cair (proses likuifaksi), gasifikasi batubara (menghasilkan synthesis natural gas, SNG). Selain itu non energi digunakan sebagai karbon aktif pada industri kimia dan kokas metalurgi pada industri pengolahan bajaRancangan teknologi yang ingin dikembangkan ini memadukan proses pencairan batubara dengan pembangkit tenaga listrik uap, dua teknologi dijadikan satu sistem yang dapat menghasilkan berbagai produk seperti bahan bakar cair, gas kota (metana), briket (kokas), listrik. Selain dari pada itu pengembangan teknologi pemanfaatan batubara ini dapat meningkatkan nilai tambah batubara kelas rendah sampai menengah. Batubara yang akan digunakan pada teknologi ini bisa dari bermacam-macam kelas dari yang berkalori rendah sampai tinggi. Umumnya batubara indonesia berkelas rendah memiliki kalori 5100 kal/gr, berkelas menengah dengan kalori 6100 kal/gr, serta kelas tinggi dengan nilai kalori 7100 kal/gr. Batubara dengan nilai kalori rendah sampai menengah dapat digunakan untuk pencairan yang akan menghasilkan kokas, gas metana, serta bahan bakar cair. Sedangkan batubara kelas tinggi digunakan sebagai bahan bakar yang akan digunakan untuk memanaskan rector pirolisis serta boiler untuk menghasilkan uap panas. Seperti yang terlihat pada gambar dibawah ini:

Gambar 1. Rancangan Teknologi Pemanfaatan BatubaraKomponen-komponen utama: 1. Reaktor pirolisis 2. Reaktor pembakaran 3. Boiler (Air) 4. Turbin dan Generator 5. Kondensor6. Pompa7. Penampungan asap cair 8. Gas separator9.Penampung Tar10. Gas Metana2.4. Mekanisme Kerja Pada Rangkaian Teknologi Pencairan Batubara Mekanisma atau siklus kerja pada rangkaian teknologi pemanfaatan batubara ini ada 3 yaitu system pembakaran, system pirolisis dan system uap panas yang akan dijelaskan sebagai berikut:a) PembakaranSistem pembakaran dijadikan sebagai sumber energi yang memberi panas pada sistem pirolisis dan uap panas. Sistem pembakaran dibuat dalam keadaan yang berhubungan dengan udara sehingga pembakaran dapat terjadi secara terus menerus dan pada sistem ini bisa memberikan energi panas secara terus menerus pada sistem pirolisis dan uap panas. Bahan yang digunakan dalam system ini adalah bahan logam yang memiliki nilai konduktivitas tinggi agar dapat menghantarkan panas dengan baik. Selain itu logam yang digunakan harus dapat ditempa atau dibuat seperti lempengan tipis seperti contohnya aluminium.Batubara yang akan dipanaskan tersebut memiliki nilai kalor 7100 kal/gram atau batubara kelas bituminous sampai antrasit. Proses pembakaran ini akan menghasilkan sejumlah panas yang akan digunakan untuk memanaskan reactor pirolisis dan reactor uap air yang akan menghasilkan uap panas untuk memutar turbin. Dalam proses pembakaran tersebut beberapa hal yang harus diperhatikan adalah factor suhu dan waktu reaksi. Pada sistem pirolisis dibutuhkan suhu antara 450-6000C dengan waktu 3-7 jam untuk dapat menghasilkan arang, tar, asap cair dan gas metana. Selain dari pada itu perlu dipertimbangkan jumlah air yang terdapat pada boiler dimana pada suhu tersebut dengan waktu 3-7 jam dapat berubah menjadi steam atau uap panas. Sedangkan pada system uap dibutuhkan suhu lebih dari 1000C untuk dapat menghasilkan uap panas. Pengaturan suhu pada ruang pembakaran dapat dilakukan dengan mengatur besar kecilnya katup udara pada ruang pembakaran, sehingga untuk menghasilkan suhu yang relatif besar cukup dengan membesarkan katup udara begitu pun sebaliknya. b) Pirolisis Pada pirolisis, batubara dipanaskan dalam kondisi tanpa oksigen. Pada keadaan demikian, zat terbang (volatile matter) di dalamnya akan terusir keluar. Bila suhu pemanasannya rendah, proses ini disebut pirolisis suhu rendah (low temperature pyrolysis), menghasilkan produk berupa bahan bakar padat non asap (coalite). Sedangkan pada pirolisis suhu tinggi, bila batubara yang diproses adalah batubara kokas, maka akan dihasilkan kokas yang keras. Selain padatan yang disebut char ataupun kokas, produk sampingan berupa gas dan material cair yang disebut tar juga akan dihasilkan pada pirolisis. Pada awalnya, gas dan tar ini tidak dimanfaatkan. Bahan yang akan dibakar pada reaktor pirolisis ini merupakan batubara dari kelas lignit sampai dengan sub-bitumius yang bernilai kalori rendah dari 5100-6100 kal/gr. Umumnya batubara kelas ini memiliki kandungan gas metana serta zat pengotor yang tinggi maka dengan pirolisis zat pengotor dapat dipisahkan dari batubara tersebut serta gas metana yang berguna untuk gas kota dan polusi dari pembakaran batubara tersebut dapat dicegah.. Umumnya pirolisis batubara pada suhu 450-6000C menghasilkan beberapa produk yaitu arang, gas metana, CO, CO2, NOx, SOx, H2 serta residu padat berupa tar. Arang dapat digunakan untuk pembriketan batubara serta bernilai kalori tinggi, gas metana yang dihasilkan dapat digunakan untuk gas kota, serta komponen gas asap akan dicairkan oleh kondensor dan akan menghasilkan asap cair sementara residu padat yang terbawa bersama gas akan mengendap pada tempat penampungan thar. Tar dan asap cair keduanya dapat dijadikan bahan bakar cair dengan bantuan katalis.c) Sistem uap panas

Gambar 2. Siklus Pembangkit Lisrik Tenaga Uap Batubara

Pada sistem ini berhubungan dengan menguapkan air yang berada pada reaktor uap, banyaknya air tergantung pada besarnya energi yang diberikan oleh ruang pembakaran. Panas yang berasal dari ruang pembakaran akan mencapai suhu lebih dari 1000C dimana pada suhu ini air akan menguap, dan uap ini dalam bentuk uap panas yang memiliki tekanan yang tinggi sehingga mampu memberikan gaya dorong terhadap suatu benda. Gaya dorong ini akan diberikan ke turbin uap yang terpasangkan kegenerator yang akan menghasilkan arus listrik yang dapat dimanfaatkan untuk listrik.

BAB IIIPENUTUP1.1. Kesimpulan1. Teknologi pencairan batubara terdiri dari 3 proses yaitu proses pembakaran, pirolisis dan sistem uap.2. Proses pembakaran berguna untuk menyuplai energi atau sebagai sumber energi untuk proses pirolisis dan sistem uap.3. Pada proses pirolisis dihasilkan berupa gas metana, asap cair dan arang.4. Hasil dari proses sistem uap digunakan untuk menggerakkan generator dan menghasilkan listrik.5. Proses yang sangat cocok untuk dikembangkan di Indonesia adalah sistem pirolisis karena dapat meningkatkan nilai dari batubara kelas rendah tersebut serta menghindari pencemaran lingkungan akibat pembakaran yang akan menghasilkan gas beberbahaya.1.2. Saran 1. Penulis berharap teknik pengolahan batubara seperti liquifikasi dapat dikembangkan oleh para akademis dan didukung oleh pemerintah agar dapat mengatasi kekurangan sumber daya energi di Indonesia. 2. Pemerintah diharapkan untuk menjaga sumber daya energy di Indonesia dan mendukung program-program pengembangan energi di Indonesia agar lebih maju kedepannya.

DAFTAR PUSTAKA

Sodikin Mandala Putra, 2011, Teknologi Pemanfaatan Batubara Untuk Menghasilkan Batubara Cair, Pembangkit Tenaga Listrik, Gas Metana Dan Briket Batubara, Jurusan Teknik Pertambangan, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya