Prosiding Seminar Nasional Sains dan Teknologi III
ISBN 2407-4845Karlina Putri Tamara Institut Teknologi Adhi Tama Jl. Arief Rahman Hakim No.100 [email protected]
Shella Dwi Setyawati Institut Teknologi Adhi Tama Jl. Arief Rahman Hakim No.100
Erlinda Ningsih Institut Teknologi Adhi Tama Jl. Arief Rahman Hakim No.100
PROSES UPGRADING BROWN
COAL DENGAN SOLAR DAN OLI
BEKAS
Low rank coal (lignite) is less desirable because it contains high water content and low heating value with a variety of unfavorable characteristics that need to be utilized, so it needs to be improved it needs quality. One of the technologies to improve coal quality is the Upgrading Brown Coal (UBC) process which is approved by using residual oil and drying process. This study aims to increase the calorific value of lignite coal by using solar and used oil, with independent variables namely temperature and time of sample increase can increase lignite coal to subbitominus or bitominus. Lignite coal with 40 mesh size variations is mixed with solvents and additives (solar and used oil) in a ratio of 1: 1: 3 and then heated at 120ºC, 140ºC and 160ºC respectively for 60 minutes, 80 minutes and 100 minutes. After being cooled, the previously heated sample is filtered and then the coal product is dried at 120ºC. Based on the research results, it is known that this UBC process can reduce the water content of lignite coal to reach 0.71% from the initial air content of 24%, besides that the calorific value of this coal also increased to reach 7509.6 kcal / kg from the initial calorific value of 4364.3 kcal / kg corresponds to bitominus coal. Based on the variables that have been determined as well, the higher the temperature and the longer, the higher the percentage of coal which is increasing with the heating value increasing.
Keywords: Calorific Value, Lignite, Solar, Used Oil, UBC.
1. PENDAHULUAN
Indonesia memiliki cadangan batubara yang besar melebihi cadangan minyak bumi. Komoditi Batubara ini harapkan mampu menjadi sumber alternatif pengganti minyak bumi, selain untuk ekspor juga untuk memenuhi kebutuhan konsumsi energi dalam negeri. Mengingat Indonesia memiliki deposit sumber daya batubara sebesar 161 miliar ton, tetapi 79,94% adalah batubara kualitas rendah, sedangkan batubara dengan kualitas baik hanya sekitar 21,06% dari total deposit yang terbanyak sekitar 79,94% dari total cadangan sebesar 161 miliar ton [1]. Pemanfaatan batubara lignit masih terbatas apabila dibandingkan dengan batubara jenis yang lain seperti batubara subbituminus, bituminous dan antrasit hal ini dikarenakan batubara jenis ini memiliki nilai kalori yang rendah selain itu batubara ini juga umumnya mudah terbakar pada saat pengangkutan dan di stock-pile, sehingga sulit untuk mengendalikanya.
Untuk meningkatkan kualitas batubara jenis lignit tersebut dapat dilakukan menggunakan metode Upgrading Brown Coal (UBC), dengan proses UBC maka nilai kalori batubara tersebut diharapkan dapat meningkat ke batubara subbituminus A sehingga dapat digunakan sebagai bahan bakar fosil seperti pembangkit listrik tenaga uap [5].
Solar dan oli bekas dalam proses ini merupakan pelarut dan bahan aditif yang berperan sebagai coating agent (penstabil) yang diharapkan mampu mereduksi kandungan air dalam poros batubara (pori-pori) dan membentuk sifat hidrofob, sehingga batubara tidak akan mengikat air kembali. Dengan penambahan campuran solar dan oli bekas diharapkan dapat menurunkan nilai kadar air batubara, karena semakin kecil kadar air maka nilai kalor akan semakin besar [3].
2. METODE DAN BAHAN
Alat dan Bahan
Alat yang digunakan pada analisa ini antara lain oven, furnace, desikator, porselen, spatula, neraca analitik, kain saring, dan batang pengaduk. Bahan yang digunakan pada analisa ini yaitu batubara lignit, oli bekas dan solar.
Metode Analisa
Menimbang batubara, solar dan oli bekas masing-masing sebanyak 20 gram, 20 gram, 60 gram, kemudian mencampur batubara, solar dan oli bekas di dalam beaker gelas 500 mL, selanjutnya campuran tersebut dipanaskan didalam oven dengan temperature 120oC selama 60 menit. Setelah dipanaskan campuran didinginkan didalam desikator. Sampel yang telah didinginkan disaring menggunakan kain saring untuk dipisahkan filtrat dan endapan. Batubara atau endapan yang diperoleh kemudian dikeringkan didalam oven dengan temperature 120oC selama 6 jam. Melakukan analisa nilai kalor dan analisa proximate sampel batubara. Kemudian melakukan analisa selanjutnya sesuai variabel bebas yang telah ditetapkan
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan analisa yang telah dilakukan oleh PT. New Hope Indonesia Branch Makassar dan PT.Indonesia Power Sub Unit PLTU Barru, diperoleh hasil analisa sebagai berikut:
Tabel 1: Hasil analisa batubara sebelum UBC Keterangan Moisture (%) 24 Ash (%) 5,64 Volatile Matter (%) 44,34 Fixed Carbon (%) 26,02 Kalor (Kcal/Kg) 4364,3
Tabel 2: Hasil Analisa Setelah UBC
No Suhu (oC)
Waktu
(Min) Kadar air(%)
Kalor (Kcal/K g) 1 120 60 1,19 7188,2 2 80 1,11 7287,4 3 100 0,98 7418,5 4 140 60 0,94 7366,8 5 80 0,89 7396 6 100 0,84 7442,9 7 160 60 0,72 7450,9 8 80 0,72 7455,2 9 100 0,71 7509,6
Pengaruh Suhu dan Waktu Pemanasan Terhadap Kadar Air (%Moisture) Batubara
Penghilangan kadar air batubara dapat dilakukan secara konvensional, dengan cara memanaskan batubara atau mengkontakkan media kering yang telah dipanaskan dengan batubara sehingga mampu menguapkan kandungan air yang terdapat dalam batubara. Kekurangan dari pengeringan konvensional ini adalah adanya
kandungan oksigen dalam ruang pengeringan atau pada media kering yang dikontakkan dengan batubara. Kehadiran oksigen mampu mengakibatkan terjadinya nyala api (self ignition) apabila pengeringan dilakukan pada suhu yang tinggi. Self ignition ini mengakibatkan batubara terbakar atau teroksidasi, mengurangi kandungan volatile content serta karbon pada batubara sehingga dapat menurunkan nilai kalor dari batubara [2]. Maka dari itu perlu adanya pertimbangan lebih lanjut dalam pemilihan metode pengeringan batubara agar mampu menurunkan kadar air batubara secara maksimal tanpa mengurangi nilai kalor pada batubara.
Proses Upgrading Brown Coal (UBC) merupakan salah satu cara penghilangan kadar air dan peningkatan nilai kalor dalam batubara melalui proses penguapan (evaporasi) dengan menambahkan zat aditif dan pelarut.
Gambar 1. Grafik Hubungan Waktu Pemanasan Terhadap Kadar Air Batubara
Sesuai hasil analisa yang telah diperoleh, diketahui bahwa kadar air batubara mampu menurun secara signifikan mencapai 1.19%-0.71% dari kadar awal sebesar 24%. Dengan melakukan variasi temperatur dan waktu pemanasan, diketahui bahwa semakin tinggi temperatur dan semakin lama waktu pemanasan, kadar air batubara semakin rendah seperti terlihat pada gambar1, dengan hasil terbaik diperoleh pada temperatur 160oC dengan waktu pemanasan selama 100 menit, yang mana penurunan kadar air batubara mencapai 0,71% dari kadar awal 24%.
Pengaruh Suhu dan Waktu Terhadap Nilai Kalor Batubara
Pengujian nilai kalor bertujuan untuk mengetahui nilai panas pembakaran (Heating Value) yang dihasilkan batubara. Selain itu, nilai kalori merupakan salah satu parameter utama dalam menentukan kualitas batubara. Semakin tinggi nilai kalori maka panas yang dihasilkan batubara semakin tinggi.Berdasarkan data yang diperoleh diatas, diketahui bahwa melalui proses Upgrading Brown Coal dengan menggunakan solar dan oli bekas nilai kalor batubara mampu meningkat dari 4364.3 Kcal/Kg menjadi 7188.2-7509.6 Kcal/Kg, dengan kenaikan terbesar pada suhu 160oC dan waktu pemanasan 100 menit.
Gambar 2. Grafik Hubungan Waktu Pemanasan Terhadap Nilai Kalor Batubara
Sesuai percobaan yang telah dilakukan diketahui bahwa semakin tinggi suhu pemanasan dan semakin lama waktu pemanasan, kenaikan nilai kalor semakin besar, nampak terlihat pada Gambar 2. Grafik Hubungan Waktu Pemanasan Terhadap Nilai Kalor, hal ini dikarenakan, semakin tinggi suhu dan waktu pemanasan, penurunan kadar air semakin besar sehingga membuat kenaikan nilai kalor semakin baik.
Hal ini sesuai dengan data yang diperoleh bahwa semakin rendah nilai kadar air, nilai kalor yang diperoleh semakin besar [6].
Pengaruh Proses UBC Terhadap Kenaikan Rank Batubara
Klasifikasi menurut ASTM (America Society for Testing and Material) dikembangkan di Amerika oleh Bureau of Mines. Klasifikasi ini berdasarkan derajat metamorphism nya atau perubahan selama proses coalifikasi (mulai dari lignit hingga antrasit). Untuk menentukan rank batubara diperlukan data fixed carbon, volatile matter, dan nilai kalor [4]. Hal pertama dalam melakukan penentuan kelas batubara dengan metode ini adalah dengan melihat nilai volatile matter hasil analisa, untuk batubara dengan nilai volatile matter dibawah 31% maka klasifikasi didasarkan atas nilai fixed carbonnya, sedangkan untuk batubara yang memiliki nilai volatile matter diatas 31% maka klasifikasi batubara didasarkan atas nilai kalornya. Berdasarkan Tabel 1diketahui bahwa nilai volatile matter sampel batubara yang telah dianalisa lebih dari 31% sehingga penentuan klasifikasi batubara dilakukan berdasarkan nilai kalornya.
Tabel 3. Klasifikasi Batubara Berdasarkan ASTM
Class/Group
Fixed
Carbon Volatile Matter Heating Value
(%) (%) (Kcal/kg) Anthracitic Meta-anthracite >98 <2 Anthracite 92-98 2-8 Semi-anthracite 86-92 8-14 Bituminous Low-volatile 78-86 14-22 Medium-volatile 69-78 22-31 High-volatile A <69 >31 >7782,9828 High-volatile B - - 7227,0554-7782,9828 High-volatile C - - 5837,2371-7227,0554 Subbituminous Subbituminous A - - 5837,2371-6393,1644 Subbituminous B - - 5281,31-5837,2371 Subbituminous C - - 4614,197-5281,31 Lignite Lignite A - - 3502,342-4614,197 Lignite B - - <3502,342 (Sumber : http://eprints.polsri.ac.id)
Dengan melihat Tabel 2 diketahui bahwa setelah melalui proses UBC pada temperature 120oC dengan waktu pemanasan 60 menit, batubara lignite dapat dinaikan kelasnya menjadi Bituminous High Volatile C dengan kenaikan nilai kalor dari 4364.3 Kcal/Kg menjadi 7188,2 Kcal/Kg, sedangkan batubara lignite yang melalui proses UBC dengan temperature proses 120oC dengan waktu pemanasan 80 menit dan 100 menit, sesuai hasil analisa nilai kalor yang diperoleh setara dengan Bituminous High Volatile B dengan masing-masing nilai kalor sebesar 7287,4 Kcal/Kg dan 7418,5 Kcal/Kg.
Hasil analisa nilai kalor pada temperature proses 140oC dan 160oC dengan masing-masing waktu proses 60, 80, dan 100 menit pada Tabel 2 juga menunjukan bahwa setelah melalui proses UBC nilai kalor produk setara dengan Bituminous High Volatile B, dengan demikian dapat dinyatakan bahwa melalui proses Upgrading Brown Coal (UBC) dengan menggunakan solar dan oli bekas, efektif untuk meningkatkan kualitas batubara lignite.
4. KESIMPULAN
Berdasarkan analisa yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa proses Upgrading Brown Coal dengan menggunakan solar dan oli bekasdapat menurunkan kadar air batubara lignite mencapai 0,71% dari kadar air awal 24%, selain itu nilai kalor batubara ini juga meningkat mencapai 7509.6 kcal/kg dari nilai kalor awal 4364.3 kcal/kg setara dengan batubara bitominus. Berdasarkan variabel yang telah ditetapkan diketahui pula bahwa semakin tinggi suhu dan semakin lama waktu pemanasan, persen kadar air batubara semakin menurun diikuti dengan nilai kalor batubara yang semakin meningkat.
DAFTAR PUSTAKA
[1] ADIARSO, M. 2010. Teknologi Pemanfaatan Batubara Peluang dan Tantangan. Tanggerang: Balai Besar Teknologi Energi BPPT PUSPIPTEK.
[2] MUCHJIDIN, 2006. Pengendalian Mutu dalam Industri Batubara. Bandung: ITB.
[3] KURACHMAN, T. 2015. Pengaruh Temperatur Pemanasan Terhadap Peningkatan Kualitas Batubara Lignit Dengan Menggunakan Benzena dan Low Sulfur Wan Residue Dalam Proses UpgradingBrown Coal. Politeknik Negeri Samarinda, Teknik Kimia.
[4] BAAQY, LUTFY A., GENTA A., &ROMANUS K., 2013. Pengeringan Low Rank Coal dengan Menggunakan Pemanasan Tanpa Oksigen. Jurnal Teknik Pomits Vol. 2, No. 2, ITS.
[5] YANDA MARIS, GUSTRI, 2019. Hubungan Kadar Inherent Moisture (IM) Terhadap Nilai Kalori Batubara. Universitas Islam Negeri Raden Fatah Palembang.
[6] M., NITA, 2015. Influence of additives on the increase of the heating value of Bayah’s coal with up-grading brown coal (UBC) method. Universitas Ageng Tirtayasa.
