Pembakaran terfluidisasi batubara dengan menggunakan campuran LPG-Udara

SUPRIYONO, Dr.Ir. Bardi Murachman, SU.,DEA

2005 | Tesis | S2 Teknik Kimia

Batubara adalah bahan bakar hidrokarbon yang bersifat tidak dapat terbaharui, oleh karena itu perlu digunakan seefisien mungkin. Efisiensi dapat dilakukan dengan proses pembakaran yang baik, yang antara lain ditandai dengan suhu yang dihasilkan dari proses pembakaran yang tinggi dan emisi gas Karbon Monooksida (CO) yang rendah. Penelitian ini bertujuan menentukan Inflammability Limit pembakaran batubara secara fluidisasi dengan fluida udara dan LPG, serta menentukan konstanta kecepatan reaksi permukaan pada reaksi heterogen antara batubara dengan udara. Percobaan menggunakan kolom fluidisasi dengan diameter 7 cm dan tinggi 60 cm. Batubara dimasukkan kedalam kolom fluidisasi, kemudian aliran LPG dan udara sebagai media fluidisasi sekaligus media mempercepat proses pembakaran dialirkan secara sinambung dengan komposisi yang divariasikan pada batas laju fluidisasi minimal sampai dengan laju fluidisasi terminal. Pengamatan dilakukan terhadap tinggi nyala api untuk tiap komposisi campuran udara dan LPG, komposisi gas gas CO2 , CO dan O2 hasil pembakaran, serta suhu gas hasil pembakaran pada bagian atas kolom fluidisasi dan bagian dimana proses fluidisasi terjadi. Variabel yang diamati adalah diameter butiran batubara (0,125 mm; 0,250 mm dan 0,595 mm), kecepatan aliran campuran LPG dan udara yang masuk ke dalam kolom fluidisasi 420 mL/detik sampai dengan 1600 mL/detik. Hasil percobaan menunjukkan bahwa Lower Inflammability Limit dan Upper Inflammability Limit untuk sistem batubara, LPG dan udara adalah 1,036% dan 13,655%. Secara umum, apabila rasio LPG terhadap udara tinggi maka emisi gas CO pada hasil pembakaran rendah., gas CO2 yang terbentuk relatif tinggi, dan gas Oksigen (O2) yang tidak bereaksi relatif rendah. Besarnya nilai konstanta kecepatan reaksi permukaan ks adalah =1,09. 109e-15132.14/T cm/det dengan ralat rata rata 7,58%, Penambahan LPG pada arus udara juga menaikkan rasio gas CO2/CO hasil pembakaran.

Coal is non renewable fuel that must be used efficiently. Efficiency could be done by good combustion process, which is shown by its high temperature and low emission of Carbon Monoxide. This research was to find Inflammability Limit of combustion of coal, LPG and air, surface reaction constant of heterogeneous reaction of coal with air. Experiment was conducted in fluidization column with 7 cm diameter and 60 cm height. Coal was fed in to fluidization column then air and LPG as a fluidization media and as increasing of combustion rate agent were fed continuously with their composition was varied from minimum fluidiza tion velocity to terminal fluidization velocity. Variables investigated were flame height, composition of CO, CO2 and excess O2 product of combustion, temperature of upper section of fluidization column. Observed variables are coal diameter (0.125 mm, 0.250 mm and 0.595 mm), debit of LPG and air entering fluidization column between 420 mL/sec. to 1600 mL/sec. It is concluded that Lower Inflammability Limit and Upper Inflammability Limit of coal, LPG and air system are 1.036% and 13.655%. Generally, if LPG to air ratio is high the emission of CO is low, CO2 is relatively high and O2 excess is relatively low. Correlation between surface reaction rate constant and temperature can be expressed as ks =1.09 109 e-15132/T cm/sec. with the average deviation 7.58%. It was also found that by increasing LPG to air ratio, the CO2/CO ratio will be increased.

Kata Kunci : Fluidisasi, Pembakaran Batubara, Konstanta Reaksi Permukaan, Fluidization, Gas composition, Surface reaction constant.