Evangelista, Linda (2015) Variasi Suhu dan Perbandingan Massa Oxygen Carrier: Batubara terhadap Komposisi Produk pada Sistem Chemical Looping Combustion. Sarjana thesis, Universitas Brawijaya.
Abstract
Intergovernmental Panel On Climate Change (IPCC) Dari PBB Telah Mengobservasi Bahwa Kenaikan Rata-Rata Suhu Global Yang Terjadi Semenjak Pertengahan Abad Ke Dua Puluh Disebabkan Oleh Kenaikan Konsentrasi Gas Rumah Kaca (GRK). Emisi GRK Disebabkan Oleh Adanya Gas CO2, Nox, Sox, Dan CH4. Sumber Terbesar Emisi GRK Yang Berasal Dari Aktivitas Manusia Adalah Pembakaran Batubara Dengan Presentase Sebesar 54%, Transportasi Sebesar 28% Dan Listrik Sebesar 32%. Chemical Looping Combustion (CLC) Merupakan Teknologi Pembakaran Yang Dapat Mengurangi Emisi Gas Rumah Kaca. Prinsip Dari CLC Adalah Dengan Menggunakan Logam Oksida Sebagai Oxygen Carrier. Selain Pengurangan Emisi GRK Khususnya Gas CO2, Keunggulan Lain Dari Teknologi CLC Adalah Minimnya Emisi Nox. Hal Ini Disebabkan Penggunaan Oxygen Carrier Sebagai Agen Pengoksidasi. Nox Terbentuk Akibat Penggunaan Agen Pengoksidasi Berupa Udara, Dimana Kandungan Udara Sebagian Besar Adalah N2. Senyawa N2 Akan Terkonversi Menjadi Nox Pada Suhu Tinggi Sehingga Menjadi Emisi Produk Pembakaran. Namun Dalam Penerapannya Teknologi CLC Masih Membutuhkan Pengembangan Untuk Bisa Diterapkan Dalam Skala Besar. Komposisi Umpan Suatu Proses Berpengaruh Pada Produk Yang Dihasilkan. Perpaduan Massa Dari Senyawa Yang Bereaksi Berhubungan Dengan Stoikiometri. Melalui Stoikiometri Reaksi Akan Dapat Dihitung Mol Reaksi. Perhitungan Ini Akan Menghasilkan Produk Sesuai Dengan Yang Diinginkan. Selain Komposisi Umpan, Kondisi Operasi Yaitu Suhu Berpengaruh Pada Reaksi Yang Terjadi Antara Oksigen Dan Batubara. Penelitian Ini Bertujuan Untuk Menganalisa Komposisi Produk CLC Pada Suhu Dan Perbandingan Massa Oxygen Carrier: Batubara Yang Bervariasi. Penelitian Ini Terdiri Dari Tiga Tahap Yaitu, Karakterisasi Batubara, Penelitian Utama (CLC), Dan Analisa Komposisi Produk. Sampel Berupa Batubara Dikarakterisasi Terlebih Dahulu Dengan Analisa Ultimate Dan Proximate. Setelah Karakterisasi, Batubara Yang Dicampur Dengan Fe2O3 Dengan Perbandingan Tertentu, Diumpankan Ke Bagian Dasar Reaktor Pembakaran Untuk Selanjutnya Dilakukan Pemanasan Reaktor Dengan Menggunakan Jaket Reaktor Pada Suhu Yang Telah Diatur Sebelumnya. Hasil Pembakaran Kemudian Dianalisa Menggunakan Orsat Analyzer Dan Stargas. Penelitian Utama (Operasi Proses CLC Dan Analisa Orsat) Dilakukan Di Laboratorium Sains Teknik Kimia - Fakultas Teknik, Universitas Brawijaya. Variabel Yang Digunakan Dalam Penelitian Ini Meliputi Suhu Dan Perbandingan Massa. Suhu Proses CLC Yang Digunakan Dalam Penelitian Ini Adalah 7000C, 8000C, 9000C. Perbandingan Antara Massa Oxygen Carrier Dan Batubara Yang Digunakan Adalah Perbandingan 0,8 ; 1 ; 1,5 ; 2. Alat Yang Digunakan Dalam Penelitian Ini Adalah Reaktor Fixed Bed Berkapasitas 20 Gram Padatan, Orsat Analyzer, Neraca Analitik (Ohaus), Jaket Reaktor, Termokopel, Dan Ayakan 80 Mesh. Bahan Yang Digunakan Dalam Penelitian Ini Adalah Batubara Asal Kalimantan Selatan, Fe2O3 Padatan Grade Pro Analysis, Gas CO2 Murni, KOH, Dan Asam Oksalat. Garis Besar Prosedur Penelitian Terdiri Dari Tiga Tahap Yaitu: Persiapan Bahan, Proses CLC, Dan Pengumpulan Data. Persiapan Alat Dan Bahan Dilakukan Dengan Menghancurkan Batubara Menggunakan Crusher Untuk Memperkecil Ukurannya, Butiran Batubara Yang Diperoleh Dari Crusher Disamakan Ukurannya Dengan Menggunakan Ayakan 80 Mesh. Pengujian Sampel Batubara Menggunakan SEM Untuk Mengkarakterisasi Kandungan Batubara. Proses CLC (Chemical Looping Combustion) Dilakukan Dengan Campuran Oxygen Carrier Dan Batubara Dalam Fasa Padatan Diumpankan Pada Reaktor CLC. Gas CO2 Murni Diumpankan Sebagai Agen Gasifikasi Dari Batubara. Termokopel Pada Reaktor Digunakan Untuk Mengontrol Suhu Operasi Dalam Reaktor. Pengumpulan Data Dilakukan Dari Sumber Data Primer Yang Diperoleh Melalui Eksperimen Dengan Melibatkan Variabel Yang Telah Ditetapkan, Dengan Batasan Penelitian Yang Telah Ditentukan Sebelumnya. Data Merupakan Komposisi Produk CLC Hasil Dari Analisis Orsat Dan Stargas Yang Disajikan Melalui Grafik Dan Tabel Terstruktur Yang Sistematis. Data Hasil Analisa Ultimate Yang Dilakukan Dengan Alat SEM-EDX Menunjukkan Bahwa Kandungan Karbon (C), Hidrogen (H), Oksigen (O), Nitrogen (N), Dan Sulfur (S) Dari Batubara Asal Kalimantan Secara Berurutan Memiliki Presentase Berat Sebesar: 71,23%; 7,16%; 19,93%; 0,88%; 0,8%. Hasil Ini Menunjukkan Bahwa Jenis Batubara Yang Digunakan Pada Penelitian Ini Adalah Lignite. Sedangkan Data Hasil Analisa Proximate Batubara Adalah: Fixed C Sebesar 24%, Kelembaban Sebesar 5%, Abu Sebesar 14%, Dan Volatile Matter Sebesar 57%. Berdasarkan Rangkaian Proses, Jenis CLC Yang Digunakan Adalah Ig-CLC Dengan Mekanisme Reaksi Gasifikasi Batubara Dapat Dijelaskan Dengan Teori SCM. Berdasarkan Penelitian Ini Maka Dapat Disimpulkan Bahwa A) Komposisi Produk CLC Yaitu Presentase CO2 Paling Tinggi Diperoleh Pada Suhu 900°C Dengan Perbandingan Massa Oxygen Carrier: Batubara 1,5. Presentase Yang Dihasilkan Adalah 4,7%. B) Gas Nox Tidak Terdapat Pada Komposisi Produk CLC. Saran Untuk Kedepannya Adalah A) Perlu Dilakukan Penelitian Khusus Terkait Dengan Komposisi Emisi Senyawa Lain Pada Sistem CLC B)Penelitian Selanjutnya Hendaknya Meneliti Terkait Ukuran Batubara Yang Digunakan Untuk Proses CLC, Hal Ini Erat Kaitannya Dengan Efisiensi Dalam Penggunaan Skala Pabrik
English Abstract
Intergovernmental Panel On Climate Change (IPCC) Of The United Nations Has Been Observed That The Increase In Average Global Temperatures That Occurred Since The Mid-Twentieth Century Due To The Increase In The Concentration Of Greenhouse Gases (GHG). GHG Emissions Caused By CO2, Nox, Sox, And CH4. The Largest Source Of GHG Emissions From Human Activity Is The Combustion Of Coal With A Percentage Of 54%, Transport By 28% And Electricity By 32%. Chemical Looping Combustion (CLC) Is A Combustion Technology That Can Reduce Greenhouse Gas Emissions. Principles Of CLC Is To Use A Metal Oxide As An Oxygen Carrier. In Addition To The Reduction Of GHG Emissions, One Of Which Is CO2, Another Advantage Of CLC Technology Is The Lack Of Nox Emissions. This Is Due To The Use Of Oxygen Carrier As An Oxidizer. Nox Is Formed As A Result Of The Use Of Oxidizing Agents Such As Air, Which Contains N2. N2 Will Be Converted Into A Compound Of Nox At High Temperatures That Becomes Emission Combustion Products. But In Its Application CLC Technology Still Requires Development To Be Implemented On A Large Scale. The Feed Composition Affects The Process Of Product It Produced. The Combination Of Compounds That React Mass Related To Stoichiometry. Through The Reaction Stoichiometry Can Be Calculated Into Mole Reaction. This Calculation Will Produce The Required Products. In Addition To The Feed Composition, Operating Conditions That The Temperature Effect On The Reaction Between Oxygen And Coal. This Study Aims To Analyze The Composition Of The CLC Products And The Influence Of Temperature Variation Mass Ratio Of Oxygen Carriers: Coal. This Study Consisted Of Three Phases, Namely, The Characterization Of Coal, A Major Research (CLC), And Analysis Of The Composition Of The Product. Samples In The Form Of Coal Is Characterized First By Ultimate And Proximate Analysis. After Characterization, Coal Mixed With Fe2O3 With A Certain Ratio, Is Fed To The Bottom Of The Combustion Reactor To Reactor Heating Is Then Performed Using The Reactor Jacket Temperature Prearranged. The Results Of Combustion Were Analyzed Using A Stargas And Orsat Analyzer. The Main Research (CLC Process Operations And Analysis Orsat) Performed In The Laboratory Of Chemical Engineering Science - Faculty Of Engineering, University Of Brawijaya. The Variables Used In This Study Include The Temperature And Mass Ratio. CLC Process Temperatures Used In This Study Was 7000C, 8000C, 9000C. Comparison Between The Mass Of Oxygen Carrier And Coal Used Is The Ratio Of 0.8; 1; 1.5; 2. The Instrument Used In This Study Is A Fixed Bed Reactor With A Capacity Of 20 Grams Of Solids, Orsat Analyzer, Analytical Balance (Ohaus), The Reactor Jacket, Thermocouple, And A 80 Mesh Sieve. Materials Used In This Study Is South Kalimantan Coal Origin, Fe2O3 Solid Grade Pro Analysis, Pure CO2 Gas, KOH, And Oxalic Acid. The Outline Of The Research Procedure Consists Of Three Phases: Preparation Of Materials, Processes CLC, And Data Collection. Preparation Tools And Materials Is Done By Destroying The Coal Used To Reduce The Size Crusher, Coal Granules Obtained From The Crusher Equated Using Sieve Size 80 Mesh. Coal Samples Testing Using SEM To Characterize The Content Of The Coal. Process CLC (Chemical Looping Combustion) Performed By: Oxygen Carrier And Coal In The Solid Phase Is Fed To The Reactor CLC. Pure CO2 Gas Is Fed As An Agent Of Coal Gasification. Thermocouples Are Used To Control The Reactor Temperature In The Reactor Operation. Data Collection Was Conducted From Sources Of Primary Data Obtained Through Experiments Involving Predefined Variables, With Limitation Of The Study That Has Been Predetermined. Data Are The Result Of The Composition Of The CLC Products From Stargas And Orsat Analysis Presented Through Graphs And Tables Structured And Systematic. Ultimate Outcome Data Analysis Performed By Means Of SEM-EDX Showed That The Carbon Content (C), Hydrogen (H), Oxygen (O), Nitrogen (N), And Sulfur (S) Of Coal Origin Sequentially Kalimantan Has A Heavy Percentage Of: 71.23%; 7.16%; 19.93%; 0.88%; 0.8%. These Results Indicate That The Type Of Coal Used In This Study Is Lignite. While Coal Proximate Analysis Data Are: Fixed C By 24%, 5% Humidity, Abu By 14%, And 57% Volatile Matter. Based On A Series Of CLC Process Used Is Ig-CLC With Coal Gasification Reaction Mechanism Can Be Explained By The Theory Of SCM. Based On This Study, It Can Be Concluded That A) The Composition Of The CLC Products Are The Highest Percentage Of CO2 Is Obtained At A Temperature Of 900 ° C With A Mass Ratio Of Oxygen Carriers: Coal 1.5. The Resulting Percentage Is 4.7%. B) Nox Gases Are Not Present In The Product Composition CLC. Suggestions For The Future Is A) Should Be Carried Out Specific Research Related To The Composition Of Other Compounds In CLC System B) Future Studies Should Examine The Size Of The Coal Used Related To The CLC, It Is Closely Related To The Efficiency In The Use Of Mill Scale.
| Item Type: | Thesis (Sarjana) |
|---|---|
| Identification Number: | SKR/FT/2015/279/051503547 |
| Subjects: | 600 Technology (Applied sciences) > 660 Chemical engineering and related technologies |
| Divisions: | Fakultas Teknik > Teknik Kimia |
| Depositing User: | Budi Wahyono Wahyono |
| Date Deposited: | 22 Jun 2015 12:36 |
| Last Modified: | 22 Jun 2015 12:36 |
| URI: | http://repository.ub.ac.id/id/eprint/143341 |
Actions (login required)
 |
View Item |