Pra Desain Pabrik Substitute Natural Gas (SNG) dari Batubara

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

Text 02211540000006_Undergraduate_Theses.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (16MB) | Request a copy

Abstract

Energi yang dibutuhkan Indonesia berbanding lurus dengan pertumbuhan penduduk dan ketergantungan penduduk terhadap energi. Gas alam dan minyak bumi adalah sumber daya yang memiliki manfaat sangat besar dalam memenuhi kebutuhan energi manusia. Manfaat yang besar dari gas alam dan minyak bumi menyebabkan kebutuhan gas alam dan minyak bumi meningkat tiap 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 11 tahun yang akan datang cadangan minyak bumi akan habis. Kemudian, 31 tahun yang akan datang cadangan gas bumi akan habis. Penghematan energi dan pemanfaatan Energi Baru dan Terbarukan merupakan salah satu upaya peningkatan penyediaan dan pemanfaatan energi yang bermanfaat bagi semua pihak. Melalui penghematan dan pemanfaatan energi setempat serta pemanfaatan teknologi tepat guna akan meningkatkan akses masyarakat terhadap energi jangka pendek dan jangka panjang. Berangkat dari hal tersebut, pemerintah berusaha mendorong penggunaan berbagai macam energi alternatif sebagai salah satu cara untuk mengurangi ketergantungan akan penggunaan BBM serta mengoptimalkan pemanfaatan energi fosil lain yang melimpah. Substitute Natural Gas (SNG) merupakan campuran gas hidrokarbon dengan sifat mirip seperti gas alam yang dapat diproduksi dari gasifikasi dengan bahan baku berupa batubara atau biomassa. Gasifikasi adalah proses perubahan bahan baku padat menjadi gas. Dengan mengubah bahan baku padat menjadi gas, maka material yang tidak diinginkan yang terkandung di dalam bahan baku tersebut seperti senyawa sulfur, karbon dioksida, dan abu dapat dihilangkan dengan menggunakan metode tertentu sehingga dapat dihasilkan gas bersih yang disebut dengan syngas. Syngas yang memiliki kandungan utama CO dan H2 kemudian dikonfersi menjadi SNG yang 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 untuk 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 milyar ton dan cadangan sebesar 21,13 milyar ton. Dengan potensi yang sedemikian besar tantangan kedepan yang adalah mengupayakan perimbangan stratgis antara peran penting batubara sebagai energi primer yang ekonomis bagi kegiatan produksi di Indonesia dan mengubah cara pandang konvesional sekedar untuk 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, gasifikasi batubara tidak mengandung resiko, tidak berbau dan ramah lingkungan. Pemerintah telah mengeluarkan kebijakan Domestic Market Obligation (DMO) untuk batubara, diharapkan dapat berjalan sesuai dengan apa yang direncanakan 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 sub sektor kelistrikan (ESDM, 2014). Batubara yang diperoleh dari hasil penambangan mengandung bahan pengotor (impurities). Hal ini bisa terjadi ketika proses coalification ataupun pada proses penambangan yang dalam hal ini menggunakan alat-alat berat yang selalu bergelimang dengan tanah. Penggolongan kualitas batubara mutu rendah, batubara mutu sedang dan batubara mutu tinggi seringkali dikaitkan dengan tujuan pemanfaatan batubara itu sendiri yang tergambarkan dengan permintaan pada spesifikasi batubara yang diinginkan. Berdasarkan tingkat kalorinya batubara Indonesia dibagi menjadi 4, 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, namun 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 banyak. Salah satu faktor utama yang mempengaruhi harga ekonomi gas bumi adalah pajak dan besarnya bagi hasil, dimana total pajak dan bagi hasil untuk pemerintah 70%. Beberapa pihak yang dapat melakukan kontrak jual beli gas bumi dengan produsen gas bumi, diantaranya adalah pabrik pupuk, pembangkit listrik (PLN), transporter / distributor gas ( PT.PGN) pabrik petrokimia, kilang minyak bumi, industri, trader. Pemerintah harus menggalakkan pengembangan sumber energy alternative pengganti gas alam dan minyak bumi sesuai dengan Peraturan Presiden nomor 5 tahun 2006. Salah satu energy potensial yang dapat menggantikannya adalah SNG dari batubara. Berdasarkan data dari Neraca Gas Bumi Indonesia KESDM, pada tahun 2022 supply gas alam sebesar 2588,6 MMSCFD dan demand sebesar 3370,9 MMSCFD. Berdasarkan analisis perhitungan, dari hasil prediksi perkembangan gas alam Indonesia, dapat ditentukan kapasitas pabrik sebesar 782,3 MMSCFD. D iharapkan pabrik SNG ini dapat memenuhi kebutuhan gas alam di Sumatra Selatan yang untuk disuplai oleh 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, maka pemilihan lokasi pabrik adalah di provinsi Sumatera Selatan. Selain itu potensi tenaga air, tenaga listrik serta sarana transportasi di Sumatra Selatan juga cukup memadai, sehingga tidak terlalu sulit untuk mendirikan pabrik di daerah tersebut. Pada proses pembuatan SNG dari batubara ini terdiri dari 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 masuk ke proses gasifikasi, batubara mengalami size reduction dari ukuran 2,5 in 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 di lengkapi 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 gasifier. Oksidator berupa O2 dan steam dimasukkan melalui bagian bawah gasifier kemudian berkontak dengan batubara seiring oksidator tersebut bergerak ke atas. Pada gasifier terjadi berbagai macam reaksi yang dibagi menjadi tiga zona yaitu zona devolatilisasi, zona pembakaran, dan zona gasifikasi. Awalnya, batubara akan mengalami proses devolatilisasi untuk dekomposisi batubara secara kimia dengan bantuan panas yang berasal dari steam yang diinjeksikan pada gasifier dan kondisi lingkungan beroksigen. Hasil dari devolatilisasi adalah karbon, ash, dan gas-gas ringan. Syngas masih mengandung berbagai senyawa impurities, seperti H2S, COS, dan CO2. Kemudian masuk ke dalam reactor WGS dan COS Hidrolisis untuk mendapatkan komposisi syngas dengan perbandingan CO : H2 sebesar 1:3. Dan senyawa COS dihidrolisis untuk membentuk H2S. Pengkonversian bertujuan karena absorbent MDEA yang digunakan untuk mengabsorb lebih selektif terhadap H2S daripada COS. Adanya senyawa-senyawa tersebut (H2S dan CO2) dapat menyebabkan korosif pada peralatan dan merusak katalis sehingga perlu dimurnikan terlebih dahulu. Selanjutnya syngas diumpankan menuju kolom absorber dan dikontakkkan 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 patrial reboiler. Clean amine keluar dari bottom reboiler dan selanjutnya dipompa kembali dengan pompa menuju ke absorber . Aliran top condenser dari desorber mengandung CO2 dan H2S Sedangkan syngas yang keluar dari absorber dialirkan menuju methanator. Pada proses metanasi, campuran gas yang berupa CO dan H2 akan masuk pada reaktor fixed-bed dengan menggunakan katalis berupa nikel (Ni). Reaksi metanasi berlangsung pada tiga reaktor yang dipasang secara seri. Produk yang keluar dari metanator tiga masih terdapat kandungan H2O yang besar sehingga perlu dilakukan pemisahan. Pemisahan H2O dari produk dilakukan dengan menggunakan separator. Sumber dana investasi berasal dari modal sendiri sebesar 40% biaya investasi dan pinjaman jangka pendek sebesar 60% biaya investasi dengan bunga sebesar 9,95 % per tahun. Dari analisa perhitungan ekonomi didapat hasil-hasil sebagai berikut :
• Investasi : $ 155.528.000
• Internal Rate of Return : 20%
• POT : 4,4 tahun
• BEP : 33,61 % Jika dilihat secara keseluruhan, rata-rata %IRR masih menunjukkan bahwa pabrik SNG dari low rank coal ini layak untuk didirikan.

Item Type:	Thesis (Other)
Additional Information:	RSK 665.7 Ram p-1 2019 3100019082312
Uncontrolled Keywords:	Batubara, Gasifikasi, SNG
Subjects:	T Technology > TP Chemical technology > TP343 Liquid and gaseous fuel
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Chemical Engineering > 24201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Anggia Putri Ramadhani
Date Deposited:	12 Nov 2025 10:21
Last Modified:	12 Nov 2025 10:21
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/64834

Actions (login required)

View Item