Substitute Natural Gas Dari Batubara

Anggoro, Ari and Muslim, Kamil Adlila (2020) Substitute Natural Gas Dari Batubara. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[img] Text
02211640000009_02211640000172-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version
Restricted to Repository staff only

Download (7MB) | Request a copy

Abstract

Penghematan energi dan pemanfaatan Energi Baru dan Terbarukan merupakan salah satu upaya peningkatan penyediaan dan pemanfaatan energi yang bermanfaat bagi semua pihak. 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 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). gasifikasi batubara tidak mengandung resiko, tidak berbau dan ramah lingkungan. 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. Pemerintah harus menggalakkan pengembangan sumber energy alternative pengganti gas alam dan minyak bumi sesuai dengan Peraturan Presiden nomor 5 tahun 2006. Salah satu energi 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 1151,99 MMSCFD. Diharapkan pabrik SNG ini dapat memenuhi kebutuhan gas alam sebesar 57,36 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 BA45. 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. 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.. Syngas masih mengandung berbagai senyawa impurities, seperti H2S, COS, dan CO2. Kemudian masuk ke dalam reactor WGS dan COS Hidrolisis untuk mendapatkan syngas CO dan H2. Kehadiran senyawa H2S, CO, dan CO2 dapat mengakibatkan kerusakan pada alat sehingga perlu dihilangkan. 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. 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 : $ 200.940.736,14 • Internal Rate of Return : 21% • POT : 6,5 tahun • BEP : 47,37 % • WACC: 4,538% Jika dilihat secara keseluruhan, rata-rata %IRR masih menunjukkan bahwa pabrik SNG dari low rank coal ini layak untuk didirikan. ==================================================================================================== Energy saving and utilization of New and Renewable Energy is one of the efforts to increase the supply and utilization of energy that is beneficial to all parties. Departing from this, the government is trying to encourage the use of various kinds of alternative energy as a way to reduce the dependency on fossil fuel and optimize the use of others alternative energies. Substitute Natural Gas (SNG) is a mixture of hydrocarbon gases with properties similar to natural gas that can be produced from gasification from raw materials such as coal or biomass. Gasification is the process of changing solid raw materials into gas. By converting solid raw materials to gas, unwanted materials contained in these raw materials such as sulfur compounds, carbon dioxide, and ash can be removed using certain methods so that a clean gas called syngas can be produced. Syngas which has the main content of CO and H2 is then converted into SNG in the form of methane (CH4) through a methanation process to produce the main product in the form of CH4 and a byproduct in the form of water. The level of coal production in 2016 was 456,042,287 tons. Indonesia's coal resources currently reach 104.94 billion tons and reserves of 21.13 billion tons. With such a large potential, the future challenge is to seek a strategic balance between the important role of coal as an economical primary energy for production activities in Indonesia. Coal gasification is riskless, odorless and environmentally friendly. Indonesian is known to have a very large potential for coal deposits, but coals that are economically valuable for development are only concentrated in tertiary basins in western Indonesia, namely on the islands of Sumatra and Kalimantan. The government must promote the development of alternative energy sources to replace natural gas and petroleum in accordance with Presidential Regulation number 5 of 2006. One of the potential energies that can replace it is SNG from coal. Based on data from the Indonesian Ministry of Energy and Mineral Resources, Indonesia's natural gas balance in 2022 the natural gas supply is 2588,6 MMSCFD and with a demand of 3370,9 MMSCFD. Based on the calculation, from the prediction of the development of natural gas in Indonesia, it can be determined that the factory capacity is 1151,99 MMSCFD. It is expected that this SNG plant can meet the natural gas demand of 57,36 MMSCFD with the assumption of 330 production days. Due to the abundant potential of low rank coal in the South Sumatra region, the choice of factory location is in the province of South Sumatra. In addition, the potential for hydropower, electricity and transportation facilities in South Sumatra is also quite adequate, so it is not too difficult to set up a factory in the area. The process of making SNG from coal consists of four main processes, namely coal preparation, gasification, gas cleaning, and methanation. The raw material used for this SNG plant is coal taken from PT. Bukit Asam Type BA45. Before entering the gasification process, coal undergoes a size reduction from 2.5 in to 6-50 mm in size. After that, the pulverized coal is put into the screen to separate the low rank coal sizes that are on spec from the over spec sizes, then it is processed into syngas in the gasifier reactor. In the gasification stage, coal originating from the pulverized coal bin enters the gasifier which is equipped with a lock hopper to increase the pulverized coal pressure from atmospheric pressure (1 bar) to 30 bar. An oxidizing agent in the form of O2 and steam is introduced through the bottom of the gasifier and then it contacted the coal as the oxidizer moves upward. In a gasifier, various kinds of reactions occur which are divided into three zones, namely the devolatilization zone, the combustion zone, and the gasification zone. Syngas that still contains various impurities, such as H2S, COS, and CO2 enters the WGS and COS Hydrolysis reactor to get CO and H2 syngas. The presence of H2S, COS, and CO2 compounds can cause damage to the equipment so that it needs to be removed. Then the syngas is fed to the absorber column and is contacted with the MDEA solution to separate the CO2 and H2S gases. The rich amine then leaves to the desorber to regenerate the MDEA solvent. Clean amine comes out of the bottom reboiler and is then pumped back into the absorber by pump. The top condenser flow from the desorber contains CO2 and H2S. While the syngas that comes out of the absorber is flowed into the methanator. In the methanation process, the gas mixture in the form of CO and H2 will enter the fixed-bed reactor using a catalyst in the form of nickel (Ni). The methanation reaction takes place in three reactors installed in series. The product that comes out of the last metanator still contains a large amount of H2O, so it needs to be separated. Separation of H2O from the product is carried out using a separator. The source of investment funds that come from personal funding is 40% investment costs and short-term loans at 60% investment costs with an interest of 9.95% per year. From the analysis of economic calculations, the following results are obtained: • Investment: $ 200,940,736.14 • Internal Rate of Return: 21% • POT: 6.5 years • BEP: 47.37% WACC: 4,538% When viewed as a whole, the average% IRR still indicates that the SNG plant from low rank coal is feasible to be established.

Item Type: Thesis (Undergraduate)
Subjects: T Technology > T Technology (General) > T56.8 Project Management
T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ263 Heat exchangers
T Technology > TP Chemical technology > TP159.S4 Separators (Machine)
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: Kamil Adlila Muslim
Date Deposited: 23 Aug 2020 04:06
Last Modified: 23 Aug 2020 04:06
URI: http://repository.its.ac.id/id/eprint/79264

Actions (login required)

View Item View Item