PIROLISIS BATUBARA BITUMINUS MENGGUNAKAN KATALISATOR Ca(OH)2 DAN POTENSINYA SEBAGAI BAHAN BAKU INDUSTRI KIMIA

Anjar Siti Mashitoh, Ir. Hary Sulistyo, S.U., Ph.D. dan Bapak Ir. Moh. Fahrurrozi, M.Sc., Ph.D.

2015 | Tesis | S2 Teknik Kimia

Batubara adalah sumber daya yang ketersediannya lebih melimpah dibandingkan dengan minyak bumi dan gas alam. Meskipun demikian, pemanfaatannya masih difokuskan pada pembangkitan energi dan sedikit sekali dimanfaatkan sebagai bahan baku industri kimia. Pirolisis mungkin merupakan proses yang menjanjikan untuk meningkatkan efisiensi batubara menghasilkan berbagai produk yang bernilai guna lebih baik. Proses pirolisis menghasilkan produk gas, cair dan juga padatan. Pengembangan teknologi pirolisis dan potensi produk hasil pirolisis yang merupakan proses penting teknologi konversi lainnya seperti pembakaran, gasifikasi dan likuifaksi, menjadi sangat penting untuk dilakukan. Pada penelitian ini dipelajari proses pirolisis batubara bituminus yang berasal dari Bontang. Proses percobaan dilakukan dengan menggunakan reaktor fixed bed untuk mempelajari pengaruh kondisi operasi dan menentukan nilai parameter kinetika. Analisis dilakukan pada rentang suhu 773-973 K dengan rentang waktu reaksi 30-150 menit pada kondisi atmosferis. Efek penambahan Ca(OH)2 terhadap distribusi produk juga dipelajari dalam penelitian ini. Sampel yang digunakan untuk setiap percobaan terdiri dari 50 g batubara berukuran 4-5,6 mm dan 5 g Ca(OH)2. Sistem yang digunakan dalam penelitian dilengkapi dengan pengumpulan hasil produk gas dan tar sebagai fungsi waktu, tetapi pengukuran hasil residu hanya dapat dilakukan pada saat proses telah dihentikan. Model kinetika Three Lumps dengan dan tanpa reaksi sekunder diajukan untuk mendekati data percobaan. Model ini didasarkan pada penggabungan produk yang berbeda menjadi tiga jenis hasil dengan asumsi mengukuti reaksi paralel orde satu. Hasil simulasi menunjukkan bahwa model kinetika Three Lumps yang diikuti dengan reaksi sekunder memberikan hasil pendekatan yang lebih baik. Energi aktivasi yang terhitung untuk masing-masing reaksi adalah 5,0582 kJ/mol, 0,4763 kJ/mol, 7,6695 kJ/mol, 0,5628 kJ/mol, and 7,3356 kJ/mol. Komposisi produk hasil pirolisis juga dianalisis dan memberikan hasil bahwa suhu memberikan pengaruh yang signifikan pada proses pirolisis. Peningkatan suhu dengan semakin lamanya waktu reaksi akan mengarah kepada laju pembentukan gas yang lebih besar, sedangkan hasil tar dan residu akan mengalami penurunan. Hasil penelitian juga diketahui bahwa penambahan Ca(OH)2 akan memberikan distribusi produk gas dengan komposisi utama adalah gas CO dan mengurangi kandungan sulfur pada residu yang dihasilkan.

still being focused on power generation and very little in production of chemicals. Pyrolysis could be promising process to increase the efficiency of coals by converting them to valuable products. Pirolisis produce gas product, liquid and solid. Since pyrolysis is the most important reaction in coal technologies such as combustion, gasification and liquefaction, the understanding and developing of coal pyrolysis technologies and the potency of coal pyrolysis products are needed to do. The pyrolysis of bituminous coal from Bontang was studied in this research. An experimental pyrolysis was conducted using a fixed bed reactor to investigate the effect of operating condition and measurement of kinetic parameters. The analysis was carried out in the temperature range from 773-973 K with reaction time range from 30-150 min at atmospheric pressure. Effects of the addition of Ca(OH)2 on product distribution was also observed. A sample of about 50 g of 4-5,6 mm coal and 5 g of Ca(OH)2 was used during each experiment. The system which was facilitated by the collection of gas and tar as a function of time, but measurement of residue can only be done at the end of experiment. Three Lumps model with and without secondary reactions were proposed in order to fit the experimental data. The models are based on lumping the different products into three product groups assumed that each reaction is first order parallel reactions. Result from simulation shows that three lumps followed by secondary reaction could fit the experimental data very well. The activation energies for these reactions are 5.0582, 0.4763, 7.6695, 0.5628, and 7.3356 kJ/mol respectively. The composition of pyrolysis products which is also being analyzed gave the results which indicate that temperature significantly influences the pyrolysis process. The increase temperatures with longer reaction time lead to greater gas production, while tar and residue decreased. It is also found that the addition of Ca(OH)2 give gas distribution within major component is CO and reduce the concentration of sulfur in residue.

Kata Kunci : coal, pyrolysis, coking coal, thermal decomposition, Three Lumps