Peningkatan Kualitas Batubara – Reaktor Pembakar Cair

1. Peningkatan Kualitas Cairan Hasil Pencairan Batubara

Bab ini membahas proses peningkatan kualitas cairan yang diperoleh melalui pencairan batubara secara langsung. Tahapan upgrading bertujuan memperbaiki mutu produk cair sekaligus menurunkan kandungan heteroatom. Proses tersebut juga dapat mengurangi risiko deaktivasi katalis pada tahap hidrotreating. Dua metode yang diteliti meliputi deasphalting menggunakan heksana dalam autoklaf pada suhu 100 °C dengan tekanan 20 kg/cm², serta disgregasi ultrasonik menggunakan pelarut serupa. Metode kedua dipilih karena menghasilkan perolehan lebih tinggi. Minyak hasil ekstraksi kemudian dihidrogenasi menggunakan unit hidroprosesing kontinu. Dua katalis yang digunakan ialah Harshaw HT-400E, yang mengandung 3 wt% CoO dan 15 wt% MoO₃ pada penyangga gamma alumina, serta Harshaw HT-500E dengan komposisi 15 wt% MoO₃ dan 3,5 wt% NiO pada material pendukung yang sama. Keduanya disulfidasi selama 4 jam pada 400 °C dan tekanan atmosfer dalam aliran hidrogen yang mengandung 10% H₂S.

2. Pengembangan Katalis Ni-W untuk Upgrading Cairan Batubara

Bab ini mengeksplorasi karakteristik serta perilaku katalitik katalis Ni-W generasi baru yang dikembangkan untuk meningkatkan mutu cairan turunan batubara. Katalis dengan aktivitas tinggi diperlukan untuk menurunkan kandungan aromatik dan senyawa heteroatom sehingga produk dapat dimanfaatkan secara praktis. Produksi bensin melalui pengolahan distilat fraksi menengah dan berat dinilai sesuai karena karakteristik produk tersebut kurang cocok untuk digunakan sebagai minyak tanah maupun minyak ringan. Pada katalis berbasis zeolit, reaksi hydrocracking berlangsung setelah hidrogenasi cincin aromatik. Situs asam pada material tersebut mudah mengalami peracunan akibat senyawa bernitrogen, sehingga diperlukan hidrodenitrogenasi serta hidrogenasi cincin sebelum tahap pemecahan molekul. Penelitian ini membahas katalis untuk proses upgrading dua tahap yang terdiri atas hidrogenasi dan hydrocracking cairan turunan batubara. Berdasarkan pemahaman fundamental, dirancang dua jenis katalis Ni-W dengan aktivitas tinggi, masing-masing ditujukan untuk tahap hidrogenasi dan pemecahan molekul. Penerapan keduanya dalam sistem dua tahap menunjukkan peningkatan aktivitas keseluruhan serta penurunan deaktivasi awal dibandingkan katalis komersial.

3. Karakteristik Produk Pencairan sebagai Bahan Baku Kilang

Bab ini membahas pemeriksaan produk pencairan batubara dari proses dua tahap terintegrasi untuk menentukan kesesuaiannya sebagai bahan baku kilang minyak bumi. Terlepas dari teknologi yang digunakan dalam menghasilkan bahan bakar transportasi berbasis batubara, produk bersih tetap memerlukan pemurnian lanjutan agar memenuhi spesifikasi bahan jadi. Oleh karena itu, material keluaran fasilitas pencairan perlu dikarakterisasi sebelum dimasukkan ke dalam proses penyulingan. Fraksi nafta berpotensi menjadi bahan baku yang sesuai untuk produksi bensin. Sebaliknya, fraksi bahan bakar jet lebih sulit digunakan karena memiliki berat jenis, aromatisitas, angka bromin, kandungan olefin, serta nitrogen basa yang tinggi, disertai titik asap, panas pembakaran, dan karakter warna yang kurang baik. Fraksi diesel juga menunjukkan stabilitas termal lebih rendah dibandingkan bahan bakar diesel konvensional, dengan aromatisitas dan angka bromin tinggi serta gravitasi API rendah.

4. Pemodelan NMR dan Prediksi Hidrotreating Syncrude

Bab ini menjelaskan pemodelan berbasis NMR serta prediksi perilaku hidrotreating syncrude. Produk utama dari proses tersebut berupa gas, air, dan minyak. Hidrogenasi cincin ditemukan sebagai reaksi dominan, sedangkan penghilangan heteroatom memberikan kontribusi yang lebih kecil terhadap konsumsi hidrogen secara keseluruhan. Air terbentuk melalui reaksi deoksigenasi yang terutama melibatkan eter, fenol, dan keton. Estimasi pembentukannya perlu mempertimbangkan stoikiometri setiap reaksi. Konsumsi hidrogen selama hidrotreating syncrude dipengaruhi secara signifikan oleh perubahan aromatisitas karbon antara bahan baku dan produk, sehingga sebagian besar hidrogen digunakan untuk menjenuhkan struktur aromatik. Sejumlah kecil lainnya berperan dalam penghilangan oksigen. Analisis ¹³C NMR menunjukkan bahwa hydrocracking bukan reaksi utama selama proses hidrotreating menggunakan katalis yang sesuai. Kesimpulan tersebut didukung oleh rendahnya pembentukan gas dalam pengujian eksperimental. Data ¹³C NMR juga memperlihatkan bahwa oksigen pada cairan batubara terutama terdapat dalam struktur eter dan fenol, kemudian dalam jumlah lebih rendah pada keton.

5. Efek Sinergis Koproses Batubara dan Minyak Berat

Bab ini membahas efek sinergis dalam koproses yang dihasilkan melalui interaksi antara batubara dan minyak berat. Penelitian menggunakan campuran batubara Taiheiyo dari Jepang dengan aspal pasir minyak Athabasca (AOB) pada berbagai konsentrasi. Meskipun AOB awal tidak mengandung fraksi benzena-insoluble (BI), material tersebut terbentuk dengan perolehan sekitar 5 wt% setelah reaksi AOB murni. Campuran yang mengandung 2 wt% batubara menghasilkan HS lebih tinggi serta BI lebih rendah dibandingkan pengolahan AOB tanpa tambahan batubara. Penambahan sedikit batubara Taiheiyo ke dalam AOB menghasilkan minyak secara sinergis dengan menekan reaksi retrogradasi, serupa dengan perilaku campuran batubara subbituminus Forestburg dan residu dasar Lake Cold. Ketika konsentrasi batubara meningkat, hasil larut heksana menurun sementara perolehan BI bertambah. Konsumsi hidrogen pada campuran dengan kandungan batubara kurang dari 25 wt% relatif rendah, sedangkan peningkatan signifikan terjadi ketika proporsinya melebihi 30 wt%.

6. Koproses Vacuum Residue dan Lignit dengan Prekursor Katalis

Bab ini mengeksplorasi koproses vacuum residue berbasis minyak bumi dengan lignit menggunakan berbagai prekursor katalis. Vacuum residue dari minyak bumi diketahui menghasilkan distilat lebih rendah dibandingkan material yang berasal dari bitumen pada kondisi operasi serupa. Penggunaan katalis yang tepat dapat meningkatkan perolehan fraksi tersebut. Berbagai pendekatan dapat diterapkan untuk memanfaatkan katalis dalam koproses berbahan dasar vacuum residue minyak bumi. Perbandingan senyawa organologam dengan garam logam menunjukkan bahwa besi asetilasetonat dan ferosen menghasilkan konversi batubara serta pitch lebih tinggi dibandingkan FeSO₄ atau NiSO₄. Perbedaan tersebut tercermin pada peningkatan perolehan distilat, terutama ketika ferosen digunakan. Analisis unsur menunjukkan komposisi distilat dari kedua perlakuan tersebut pada dasarnya serupa dengan hasil penggunaan garam logam. Kandungan nitrogen dan sulfur yang sedikit lebih tinggi berasal dari konsentrasi kedua unsur tersebut dalam bubur umpan. Rendahnya perolehan batubara dan kokas yang tidak terkonversi, disertai peningkatan distilat tanpa bertambahnya aspalten dan preasphalten, menunjukkan bahwa senyawa organologam merupakan prekursor katalis yang lebih efisien dibandingkan garam logam.

7. Koproses Batubara dan Pitch

Bab ini membahas koproses batubara dengan pitch. Batubara berperingkat rendah yang berasal dari wilayah timur laut Spanyol digiling kemudian disimpan dalam atmosfer Ar. Percobaan dilakukan melalui hidrogenasi termal dan katalitik sebagai simulasi proses kontinu dengan waktu tinggal singkat pada tekanan 10 dan 15 MPa. Reaksi berlangsung menggunakan reaktor bom berbentuk tabung yang dilengkapi perangkat osilasi dengan perpindahan 10 cm dan kecepatan 150 vpm, kemudian dipanaskan hingga 400 °C melalui perendaman dalam bak pasir terfluidisasi yang telah dipanaskan sebelumnya. Beban katalis masing-masing setara dengan 1 wt% Mo dan 1 wt% Zn dalam bentuk teremban. Berdasarkan variasi rasio batubara terhadap pitch, campuran 80% batubara dan 20% pitch menghasilkan komposisi umpan yang sesuai pada kondisi penelitian. Peningkatan kandungan pitch tidak menyebabkan pembentukan gas secara signifikan, bahkan menghasilkan jumlah lebih rendah dibandingkan umpan batubara murni. Pada tekanan 15 MPa selama 30 menit, terjadi peningkatan residu tanpa pertumbuhan fraksi larut THF dibandingkan kondisi operasi yang lebih ringan.

8. Pirolisis Suhu Rendah Limbah Plastik dengan Batubara

Bab ini membahas pirolisis suhu rendah limbah plastik dengan kehadiran batubara. Batubara bituminus ber-volatilitas tinggi dari wilayah Ruhr digunakan dalam seluruh percobaan. Material plastik yang diuji meliputi polietilena, polistirena, polivinilklorida terdeklorinasi, serta bahan berbasis resin fenol-formaldehida yang berasal dari bodi mobil Jerman Timur Trabant. Seluruh bahan tersebut dipirolisis bersama batubara yang telah digiling halus. Pengujian dilakukan menggunakan autoklaf dan tungku tabung, dengan percobaan pembanding yang memanfaatkan tetralin sebagai donor hidrogen dalam autoklaf. Pirolisis campuran batubara dan polietilena pada tekanan atmosfer dalam aliran nitrogen menghasilkan produk yang dipengaruhi oleh temperatur reaksi. Rasio alkana terhadap alkena sebagai indikator efektivitas hidrogenasi juga berbeda berdasarkan panjang rantai produk. Pada rentang C₁₁ hingga C₁₆, nilai tersebut menurun seiring peningkatan temperatur. Transfer hidrogen dari batubara menuju produk pirolisis berlangsung terutama melalui reaksi yang relatif lambat. Komponen dengan titik didih lebih rendah menguap dari campuran sebelum mengalami hidrogenasi secara menyeluruh.

9. Depolimerisasi Batubara Berbantuan Lignin

Bab ini membahas berbagai aspek depolimerisasi batubara dengan bantuan lignin. Penambahan lignin bersama pelarut donor hidrogen pada tekanan tinggi dapat meningkatkan pencairan batubara. Penelitian menggunakan autoklaf berlapis kaca berkapasitas 300 ml dengan batubara Illinois berukuran -200 mesh. Sebanyak 12 g lignin dicampurkan ke dalam 120 ml tetralin, kemudian dipanaskan hingga 200 °C dengan gas hidrogen pada tekanan awal 0,97 MPa. Temperatur dipertahankan selama 1 jam. Setelah pendinginan, lignin yang tersisa disaring, dikeringkan, lalu ditimbang. Sekitar 48 ml cairan hasil perlakuan lignin dicampurkan dengan 72 ml tetralin, kemudian larutan tersebut digunakan untuk proses pencairan batubara dengan bantuan hidrogen. Selama reaksi berlangsung, tekanan gas meningkat hingga sekitar 3,0 MPa pada waktu reaksi 85 menit. Evaluasi menunjukkan bahwa umur pakai intermediat relatif pendek. Dari sisi perpindahan, cairan hasil pengolahan lignin perlu dimasukkan ke reaktor segera setelah batubara mencapai temperatur operasi agar peningkatan konversi dapat dimaksimalkan.

INFORMASI WORKSHOP

PT Indira Mitra Boiler
Ratman Bejo
☎️ 081388666204

Alamat Workshop:
Kawasan Pergudangan Laksana Business Park
Jalan Laksana 6 Blok F 09
Desa Laksana, Kecamatan Pakuhaji
Kabupaten Tangerang, Banten 15570

Situs Web:
https://indira.co.id

PT Indira Mitra Boiler

https://hargaboiler.co.id
https://boilermarine.co.id

Email:
info@indira.co.id
idmratman@gmail.com

YouTube:
https://www.youtube.com/@Ratman_Bejo/videos