Pra desain Pabrik Substitute Natural Gas (SNG) Dari Batubara

Prashantyo, Muhammad Hafizh and Ramadhani, Anggia Putri (2019) Pra desain Pabrik Substitute Natural Gas (SNG) Dari Batubara. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.

Text 02211540000152_02211540000006 -Undergraduate_Thesis.pdf Restricted to Repository staff only Download (18MB) | Request a copy

Abstract

Energi yang dibutuhkan Indonesia berbanding lurus dengan pertumbuhan penduduk dan ketergantungan penduduk terhadap energi. Gas alam dan minyak bumi merupakan sumber daya yang memiliki manfaat sangat besar dalam memenuhi kebutuhan energi manusia. Besarnya manfaat gas alam dan minyak bumi menyebabkan kebutuhan terhadap kedua sumber energi tersebut meningkat setiap tahun. Saat ini, sumber energi di Indonesia mengalami keterbatasan cadangan minyak bumi, cadangan gas alam yang mencukupi, dan cadangan batubara yang melimpah. Hal ini dibuktikan dengan pemaparan dari Lembaga Kajian untuk Reformasi Pertambangan, Energi, dan Lingkungan Hidup yang menyebutkan bahwa dalam 11 tahun mendatang cadangan minyak bumi akan habis. Kemudian, dalam 31 tahun mendatang cadangan gas bumi juga akan habis. Penghematan energi dan pemanfaatan Energi Baru dan Terbarukan merupakan salah satu upaya untuk meningkatkan penyediaan dan pemanfaatan energi yang bermanfaat bagi semua pihak. Melalui penghematan dan pemanfaatan energi setempat serta penerapan teknologi tepat guna, akses masyarakat terhadap energi dalam jangka pendek dan jangka panjang dapat ditingkatkan. Berangkat dari hal tersebut, pemerintah berusaha mendorong penggunaan berbagai macam energi alternatif sebagai salah satu cara untuk mengurangi ketergantungan terhadap penggunaan BBM serta mengoptimalkan pemanfaatan energi fosil lain yang melimpah. Substitute Natural Gas (SNG) merupakan campuran gas hidrokarbon dengan sifat yang mirip seperti gas alam dan dapat diproduksi melalui proses gasifikasi dengan bahan baku berupa batubara atau biomassa. Gasifikasi adalah proses perubahan bahan baku padat menjadi gas. Dengan mengubah bahan baku padat menjadi gas, material yang tidak diinginkan yang terkandung di dalam bahan baku, seperti senyawa sulfur, karbon dioksida, dan abu, dapat dihilangkan menggunakan metode tertentu sehingga dihasilkan gas bersih yang disebut syngas. Syngas yang memiliki kandungan utama CO dan H₂ kemudian dikonversi menjadi SNG berupa metana (CH₄) melalui proses metanasi sehingga menghasilkan produk utama berupa CH₄ dan produk samping berupa air. Dalam bentuk gas, potensi energi ini akan lebih mudah dialirkan dan digunakan sebagai sumber energi pada proses lain untuk menggantikan bahan baku gas alam. Tingkat produksi batubara pada tahun 2016 adalah sebesar 456.042.287 ton. Sumber daya batubara Indonesia saat ini mencapai 104,94 miliar ton dengan cadangan sebesar 21,13 miliar ton. Dengan potensi yang sedemikian besar, tantangan ke depan adalah mengupayakan perimbangan strategis antara peran penting batubara sebagai energi primer yang ekonomis bagi kegiatan produksi di Indonesia dan mengubah cara pandang konvensional terhadap batubara yang sekadar digunakan sebagai sumber penerimaan negara (ESDM, 2014). Selain cadangannya yang cukup besar, gasifikasi batubara juga dapat memanfaatkan batubara muda yang jumlahnya di Indonesia mencapai 70% (Ditjen Migas, 2012). Keunggulan lainnya adalah gasifikasi batubara tidak mengandung risiko, tidak berbau, dan ramah lingkungan. Pemerintah telah mengeluarkan kebijakan Domestic Market Obligation (DMO) untuk batubara yang diharapkan dapat berjalan sesuai dengan rencana sehingga dapat memenuhi kebutuhan, terutama untuk pembangkit tenaga listrik. Bila penggunaan batubara saat ini baru sekitar 50%, diharapkan pada tahun 2020 batubara dapat menyumbang 63% dari bauran energi nasional untuk subsektor kelistrikan (ESDM, 2014). Batubara yang diperoleh dari hasil penambangan mengandung bahan pengotor (impurities). Hal ini dapat terjadi selama proses coalification ataupun pada proses penambangan yang menggunakan alat-alat berat yang selalu bersentuhan dengan tanah. Penggolongan kualitas batubara menjadi batubara mutu rendah, batubara mutu sedang, dan batubara mutu tinggi sering kali dikaitkan dengan tujuan pemanfaatan batubara itu sendiri yang tergambarkan melalui permintaan terhadap spesifikasi batubara yang diinginkan. Berdasarkan tingkat kalorinya, batubara Indonesia dibagi menjadi empat jenis, yaitu batubara kalori rendah, batubara kalori sedang, batubara kalori tinggi, dan batubara kalori sangat tinggi. Wilayah Indonesia diketahui memiliki potensi endapan batubara yang sangat luas, tetapi batubara yang bernilai ekonomis untuk dikembangkan hanya terkonsentrasi pada cekungan-cekungan tersier di Indonesia bagian barat, yaitu di Pulau Sumatera dan Pulau Kalimantan. Data dari Pusat Sumber Daya Geologi (2010) menyebutkan bahwa wilayah Sumatera Selatan memiliki jumlah cadangan batubara kualitas rendah dan sedang yang sangat besar. Salah satu faktor utama yang memengaruhi harga ekonomi gas bumi adalah pajak dan besarnya bagi hasil, dengan total pajak dan bagi hasil untuk pemerintah sebesar 70%. Beberapa pihak yang dapat melakukan kontrak jual beli gas bumi dengan produsen gas bumi di antaranya adalah pabrik pupuk, pembangkit listrik (PLN), transporter/distributor gas (PT PGN), pabrik petrokimia, kilang minyak bumi, industri, dan trader. Pemerintah harus menggalakkan pengembangan sumber energi alternatif pengganti gas alam dan minyak bumi sesuai dengan Peraturan Presiden Nomor 5 Tahun 2006. Salah satu sumber energi potensial yang dapat menggantikannya adalah SNG dari batubara. Berdasarkan data dari Neraca Gas Bumi Indonesia KESDM, pada tahun 2022 supply gas alam sebesar 2.588,6 MMSCFD dan demand sebesar 3.370,9 MMSCFD. Berdasarkan analisis perhitungan dari hasil prediksi perkembangan gas alam Indonesia, dapat ditentukan kapasitas pabrik sebesar 782,3 MMSCFD. Diharapkan pabrik SNG ini dapat memenuhi kebutuhan gas alam di Sumatera Selatan yang akan disuplai kepada PT PLN sebagai pembangkit listrik sebesar 56,91 MMSCFD dengan asumsi 330 hari produksi. Dikarenakan potensi batubara kalori rendah (low rank coal) di daerah Sumatera Selatan yang melimpah, pemilihan lokasi pabrik dilakukan di Provinsi Sumatera Selatan. Selain itu, potensi tenaga air, tenaga listrik, serta sarana transportasi di Sumatera Selatan juga cukup memadai sehingga tidak terlalu sulit untuk mendirikan pabrik di daerah tersebut. Proses pembuatan SNG dari batubara ini terdiri atas empat proses utama, yaitu coal preparation, gasification, gas cleaning, dan methanation. Bahan baku yang digunakan untuk pabrik SNG ini adalah batubara yang diambil dari PT Bukit Asam tipe BA59. Sebelum memasuki proses gasifikasi, batubara mengalami size reduction dari ukuran 2,5 inci menjadi 6–50 mm hingga menjadi pulverized coal. Setelah itu, pulverized coal dimasukkan ke dalam screen untuk memisahkan ukuran low rank coal yang on spec dengan ukuran yang over spec, kemudian selanjutnya diproses menjadi syngas di dalam reaktor gasifier. Pada tahap gasifikasi, batubara yang berasal dari bin pulverized coal masuk ke dalam gasifier yang dilengkapi dengan lock hopper untuk menaikkan tekanan pulverized coal dari tekanan atmosfer (1 bar) menjadi 30 bar. Kenaikan tekanan ini bertujuan agar tekanan batubara sesuai dengan kondisi operasi gasifier. Oksidator berupa O₂ dan steam dimasukkan melalui bagian bawah gasifier kemudian berkontak dengan batubara seiring oksidator tersebut bergerak ke atas. Di dalam gasifier terjadi berbagai macam reaksi yang dibagi menjadi tiga zona, yaitu zona devolatilisasi, zona pembakaran, dan zona gasifikasi. Awalnya, batubara mengalami proses devolatilisasi untuk dekomposisi batubara secara kimia dengan bantuan panas yang berasal dari steam yang diinjeksikan ke dalam gasifier dan kondisi lingkungan yang mengandung oksigen. Hasil dari proses devolatilisasi berupa karbon, ash, dan gas-gas ringan. Syngas masih mengandung berbagai senyawa impurities, seperti H₂S, COS, dan CO₂. Selanjutnya, syngas masuk ke dalam reaktor WGS dan COS hidrolisis untuk mendapatkan komposisi syngas dengan perbandingan CO:H₂ sebesar 1:3. Senyawa COS dihidrolisis untuk membentuk H₂S. Pengkonversian ini bertujuan agar absorbent MDEA yang digunakan untuk mengabsorpsi lebih selektif terhadap H₂S daripada COS. Keberadaan senyawa-senyawa tersebut, yaitu H₂S dan CO₂, dapat menyebabkan korosi pada peralatan dan merusak katalis sehingga perlu dimurnikan terlebih dahulu. Selanjutnya, syngas diumpankan menuju kolom absorber dan dikontakkan dengan larutan MDEA untuk memisahkan gas CO₂ dan H₂S. Rich amine kemudian keluar menuju desorber untuk meregenerasi kembali pelarut MDEA. Kolom stripper beroperasi dengan partial condenser dan partial reboiler. Clean amine keluar dari bottom reboiler dan selanjutnya dipompa kembali menuju absorber. Aliran top condenser dari desorber mengandung CO₂ dan H₂S, sedangkan syngas yang keluar dari absorber dialirkan menuju methanator. Pada proses metanasi, campuran gas berupa CO dan H₂ masuk ke reaktor fixed-bed dengan menggunakan katalis berupa nikel (Ni). Reaksi metanasi berlangsung pada tiga reaktor yang dipasang secara seri. Produk yang keluar dari methanator ketiga masih mengandung H₂O dalam jumlah besar sehingga perlu dilakukan pemisahan. Pemisahan H₂O dari produk dilakukan menggunakan separator. Sumber dana investasi berasal dari modal sendiri sebesar 40% dari biaya investasi dan pinjaman jangka pendek sebesar 60% dari biaya investasi dengan bunga sebesar 9,95% per tahun. Berdasarkan hasil analisis perhitungan ekonomi, diperoleh hasil sebagai berikut: investasi sebesar US$155.528.000, Internal Rate of Return (IRR) sebesar 20%, Pay Out Time (POT) sebesar 4,4 tahun, dan Break Even Point (BEP) sebesar 33,61%. Jika dilihat secara keseluruhan, nilai IRR menunjukkan bahwa pabrik SNG dari low rank coal ini layak untuk didirikan.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	batubara, gasifikasi, SNG
Subjects:	T Technology > TP Chemical technology > TP343 Liquid and gaseous fuel
Divisions:	Faculty of Industrial Technology > Chemical Engineering > 24201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Muhammad Hafizh Prashantyo
Date Deposited:	21 Jul 2026 04:42
Last Modified:	21 Jul 2026 04:42
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/64818

Actions (login required)

View Item