Paper Gasifikasi

download Paper Gasifikasi

If you can't read please download the document

  • date post

    15-Dec-2015
  • Category

    Documents

  • view

    12
  • download

    4

Embed Size (px)

description

gasifikasi

Transcript of Paper Gasifikasi

PROPOSAL TUGAS AKHIRAkamigasBalonganDiajukanoleh:AgengKuncoro H 111201014Fakultas:TeknikJurusan :TeknikPerminyakan2015BAB IPENDAHULUANLatar BelakangHarga tinggi dari minyak dan gas bumi membuat peningkatan teknologi yang baru seperti halnya gasifikasi batu bara. Gasifikasi batubara adalah proses untuk mengubah batubara menjadi fuel gas yang kaya akan CO dan H2. Hal ini bukan lagi teknologi baru. Gas yang dihasilkan dari karbonisasi coking coal telah digunakan sebagai penerangan sejak tahun 1792. Proses original yang sama dengan coking ini adalah proses yang mengubah non-coking coal yang didemonstrasikan pada tahun 1860. Tetapi pada akhirnya tidak dipakai lagi karena CO merupakan gas beracun lebih beracun dari pada CO2 karena kecepatan CO mengikat hemoglobin lebih cepat dibandingkan dengan CO2. Pada akhir tahun 1880 produksi kimia dari proses gasifikasi didemonstrasikan dalam pembuatan amoniak. Teknologi ini berkembang sangat cepat ke daerah Eropa, Jepang dan Amerika Serikat.Proses gasifkasi telah dikenal sejak abad lalu untuk mengolah batubara, gambut. Atau kayu menjadi bahan bakar gas yang kini mulai dimanfaatkan. Pada tahun-tahun terakhir ini terjadi peningkatan harga gas alam, sehingga gasifikasi batu bara merupakan alternatif dan layak secara ekonomis.Rumusan MasalahApa yang dimaksud dengan Gasifikasi?Apa saja tahapan-tahapan dari proses gasifikasi?Bagaimana jenis reaktor yang digunakan dalam proses gasifikasi?1.3 Tujuan Penulisan MakalahMemenuhi salah satu tugas mata kuliah Penyediaan EnergiMemperoleh pengetahuan mengenai ProsesGasifikasi dan Teknologi Gasifikasi Batu BaraManfaatPenulisanMakalahDapatmengetahuipengertiangasifikasibatubara.Dapatmengetahuiteknologidarigasifikasibatubara.Dapatmengetahuijenis-jenis reaktor gasifikasiBAB IITINJAUAN PUSTAKA2.1 Pengertian GasifikasiGasifikasi adalah proses pengubahan materi yang mengandung karbon seperti batubara, minyak bumi maupun biomassa kedalam bentuk karbon monoksida (CO), metana (CH4), dan Hidrogen (H2) dengan mereaksikan bahan baku yang digunakan pada temperatur tinggi dengan jumlah oksigen yang diatur. Pada proses gasifikasi, jumlah udara yang diperlukan lebih rendah dibandingkan dengan jumlah udara yang dibutuhkan di proses pembakaran. Perbedaan gasifikasi dengan pembakaran terletak pada jumlah oksigen yang digunakan dalam proses serta produk yang dihasilkan. Proses pembakaran menggunakan oksigen melebihi kebutuhan stoikiometrik dan produk yang dihasilkan berupa energi panas dan gas yang tidak terbakar. Sementara itu, proses gasifikasi sangat bergantung pada reaksi kimia yang terjadi pada temperatur diatas 700 0C.Tujuan dari proses gasifikasi adalah mengubah unsur-unsur pokok dari bahan bakar yang digunakan kedalam bentuk gas yang lebih mudah dibakar, sehingga hanya menyisakan abu dan sisa-sisa material yang tidak terbakar (inert).Perbedaan antara proses Gasifikasi dengan pembakaranPerbedaanGasifikasiPembakaranTujuanMeningkatkan nilai tambah dan kegunaan dari sampah atau material dengan nilai rendahMembangkitkan panas atau mendestruksi sampahJenis ProsesKonversi kimia dan termal menggunakan sedikit oksigen atau tanpa oksigenPembakaran sempurna menggunakan udara berlebih (oksigen)Komposisi gas kotor sebelum dibersihkanH2, CO, H2S, NH3dan partikulatCO2, H2O, SO2, NOxdan partikulatKomposisi gas bersihH2dan COCO2dan H2OProduk padatanArang atau kerak (slag)AbuTemperatur(oC)700-1500800-1000TekananLebih dari 1 atm1 atm2.2 Tahapan Proses GasifikasiGasifikasi terdiri dari empat tahapan terpisah: pengeringan, pirolisis, oksidasi/pembakaran dan reduksi. Keempat tahapan ini terjadi secara alamiah dalam proses pembakaran. Dalam gasifikasi keempat tahapan ini dilalui secara terpisah sedemikian hingga dapat menginterupsi api dan mempertahankan gas mudah terbakar tersebut dalam bentuk gas serta mengalirkan produk gasnya ke tempat lain. Salah satu cara untuk mengetahui proses yang berlangsung pada gasifier jenis ini adalah dengan mengetahui rentang temperatur masing-masing proses, yaitu:Pengeringan: T > 150 CPirolisis/Devolatilisasi: 150 < T < 700 C Oksidasi/pembakaran: 700 < T < 1500 CReduksi: 800 < T < 1000 CProses pengeringan, pirolisis, dan reduksi bersifat menyerap panas (endotermik), sedangkan proses oksidasi bersifat melepas panas (eksotermik).2.2.1 PengeringanPada pengeringan, kandungan air pada bahan bakar padat diuapkan oleh panas yang diserap dari proses oksidasi.2.2.2 PirolisisPada pirolisis, pemisahan volatile matters (uap air, cairan organik, dan gas yang tidak terkondensasi) dari arang atau padatan karbon bahan bakar juga menggunakan panas yang diserap dari proses oksidasi. Pirolisis atau devolatilisasi disebut juga sebagai gasifikasi parsial. Suatu rangkaian proses fisik dan kimia terjadi selama proses pirolisis yang dimulai secara lambat pada T 700 C. Komposisi produk yang tersusun merupakan fungsi temperatur, tekanan, dan komposisi gas selama pirolisis berlangsung. Proses pirolisis dimulai pada temperatur sekitar 230 C, ketika komponen yang tidak stabil secara termal, seperti lignin pada biomassa dan volatile matters pada batubara, pecah dan menguap bersamaan dengan komponen lainnya. Produk cair yang menguap mengandung tar dan PAH (polyaromatic hydrocarbon). Produk pirolisis umumnya terdiri dari tiga jenis, yaitu gas ringan (H2, CO, CO2, H2O, dan CH4), tar, dan arang.2.2.3 Oksidasi (Pembakaran)Pembakaran mengoksidasi kandungan karbon dan hidrogen yang terdapat pada bahan bakar dengan reaksi eksotermik, sedangkan gasifikasi mereduksi hasil pembakaran menjadi gas bakar dengan reaksi endotermik. Oksidasi atau pembakaran arang merupakan reaksi terpenting yang terjadi di dalam gasifier. Proses ini menyediakan seluruh energi panas yang dibutuhkan pada reaksi endotermik. Oksigen yang dipasok ke dalam gasifier bereaksi dengan substansi yang mudah terbakar. Hasil reaksi tersebut adalah CO2 dan H2O yang secara berurutan direduksi ketika kontak dengan arang yang diproduksi pada pirolisis. Reaksi yang terjadi pada proses pembakaran adalah:C + O2 CO2 + 393.77 kJ/mol karbonReaksi pembakaran lain yang berlangsung adalah oksidasi hidrogen yang terkandung dalam bahan bakar membentuk kukus. Reaksi yang terjadi adalah:H2 + O2 H2O + 742 kJ/mol H22.2.4 Reduksi (Gasifikasi)Reduksi atau gasifikasi melibatkan suatu rangkaian reaksi endotermik yang disokong oleh panas yang diproduksi dari reaksi pembakaran. Produk yang dihasilkan pada proses ini adalah gas bakar, seperti H2, CO, dan CH4. Reaksi berikut ini merupakan empat reaksi yang umum telibat pada gasifikasi.C + H2O H2 + CO 131.38 kJ/kg mol karbonCO2 + C 2CO 172.58 kJ/molCO + H2O CO2 + H2 41.98 kJ/molC + 2H2 CH4 + 74.90 kJ/mol karbon2.3 Teknologi Gasifikasi Batu BaraProses gasifikasi batubara adalah salah satu pengolahan batu bara yang bertujuan untuk mengkonversi secara termo-kimia bahan batubara padat menjadi bahan gas, sehingga mudah terbakar. Proses gasifikasi pada dasarnya merupakan proses pirolisa pada suhu sekitar 150 900C, diikuti oleh proses oksidasi gas hasil pirolisa pada suhu 900 1400 C, serta proses reduksi pada suhu 600 900 C. Baik proses pirolisa maupun reduksi yang berlangsung dalam reaktor gasifikasi terjadi dengan menggunakan panas yang diperoleh dari proses oksidasi. Gasifikasi batubara berlangsung dalam keadaan kekurangan oksigen. Dengan kata lain, gasifikasi batubara boleh dipahami sebagai reaksi oksidasi parsial batubara menghasilkan campuran gas yang masih dapat dioksidasi lebih lanjut (bersifat bahan bakar). Gasifikasi batubara merupakan proses yang dapat digunakan untuk menghasilkan gas sintetis (syn-gas) dari bahan bakar padat. Dengan pemanasan dalam gasifier, bahan baku batubara akan terurai menjadi gas hidrogen, methana, karbon monoksida, karbon dioksida, nitrogen, polutan dan abu. Komponen syn-gas yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan energi adalah hidrogen, methan dan karbon monoksida.Teknologi gasifikasi dapat dikelompokkan berdasarkan konfigurasi aliran dari unit gasifiernya, antara lain :1. Fixed bed2. Fluidized bed3. Entrained flow4. Molten bath1. FixebedPada konfigurasi ini, batubara diumpankan dari atas kemudian perlahan-lahan turun kebawah dan dipanaskan oleh gas panas dari arah bawah. Batubara melewati zona karbonisasi kemudian zona gasifikasi, akhirnya sampai pada zona pembakaran pada bagian bawah gasifier tempat reaktan gas diinjeksi. Sistem ini diilustrasikan pada Gambar 1 berikut ini :Gambar1.fixed bed gasifier\Reaksi kimia yang terjadi dalam fixed bed gasifier, yaitu :Gambar 1.1.Reaksikimia yang terjadidalamfixed bed gasifierPada proses gasifikasi dengan fixed bed gasifierAda 4 zona reaksi yaitu :Zona devolatilisasiPada zona ini terjadi penguapan uap air dan zat-zat volatil yang terkandung dalam batubara.Zona GasifikasiPada zona ini uap air yang dialirkan dan CO2 yang terbentuk dari pembakaran sempurna bereaksi dengan batubara pada suhu tinggi membentuk gas sintesis yang terdiri dari CO, H2 dan N2.Zona PembakaranPada zona ini oksigen yang masuk bereaksi dengan sebagian batubara membentuk CO2 dan H2O yang diperlukan dalam reaksi gasifikasi.Zona abuZona ini adalah tempat penampungan abu yang dihasilkan, baik hasil reaksi pembakaran maupun reaksi gasifikasi.2. Fluidized bedDalam fluidized bed gasifier, reaktor gas digunakan untuk membuat fluidisasi material batubara. Untuk menghindari sintering dari abu, fluidized bed gasifier dibatasi beroperasi pada temperatur non-slagging.Gambar 2.fluidized bedBatubara dimasukkan dari bagian samping sedangkan oksidannya dari arah bawah. Oksidan (O2 dan uap) selain berperan sebagai reaktan pada proses, juga berfungsi sebagai media lapisan mengambang dari batubara yang digasifikasi. Dengan kondisi penggunaan oksidan yang demikian maka salah satu fungsi tidak akan dapat maksimal karena harus melengkapi fungsi lainnya atau bersifat komplementer.Entrained flowBatubara dialirkan kedalam gasifier secara cocurrent atau bersama-sama dengan agen gasifikasi atau oksidan berupa uap air dan oksigen, bereaksi pada tek