Proses Liquefaction

Prose pembuatan bahan bakar gas dari batubara dengan proses liqifikasi dapat dibedakan menjadi 2 proses yaitu:

1. Direct liquefaction (likuifikasi langsung)
2. Indirect liquefaction (likuifikasi tidak langsung).

1. Direct liquefaction (likuifikasi langsung)
   
   
   

Gambar II.3 Proses Direct Liquefaction (Likuifikasi Langsung)

Coal Liquefaction – Bagian dari plant ini terdiri dari tahap coal cleaning dan preparation (membuang ash dalam batubara), grinding (penghalusan ukuran, dan drying (pengeringan), coal liquefaction (tahap pencairan batubara), ekstraksi padatan dan cairan, serta recycle gas hidrogen. Batubara yang telah dikeringkan kemudian dihaluskan ukurannya dan kemudian dilikuifikasi pada temperature 750-800^oF dan tekanan 3200 psig. Kondisi yang sulit tersebut mendorong proses craking dari batubara untuk menghasilkan liquid dan gas hidrokarbon. Pada umumnya 2 stage system ebulating-bed reactor digunakan dengan feed dan tambahan intermediate dari hydrogen. Fraksi berat dari liquid produk yang mengandung solid mineral dari batubara dipisahkan dari nafta dan produk distilat yang kemudian dikirim menuju unit pemisahan liquid-solid untuk diekstraksi dari solid dengan pelarut superkritis. Fraksi liquid berat kemudian direcycle menuju liquefaction reactor untuk dikonversi menjadi produk ringan. Hasil Eksraksi dapat berperan sebagai hidrogen donor yang berfungsi sebagai pelarut dalam proses liquifikasi batubara direaktor. Gas dikeluarkan langsung dari reaktor dan fraksinasi produk likuifikasi kemudian dikirim menuju hidrogen dan hydrocarbon gas recovery. Hidrogen yang terecovery direcyle kembali ke reaktor likuifikasi atau dikirim ke upgarding produk. Gas plant merecover campuran butane dan propane sebagai produk yang dapat dijual dan menghasilkan fuel gas (metana dan etana) yang dapat digunakan dalam proses pemanasan dan pembangkit tenaga listrik.

Hydrogen production- Hidrogen dihasilkan dari gasifikasi sebagian feed batubara dan ekstraksi ash, yang masih mengandung residu karbon. Plant ini terdiri dari unit pembersihan syngas (syngas clean up) , water-gas shift, dan pemurnian hidrogen untuk menghasilkan hidrogen dengan kemurnian yang tinggi sehingga dapat digunakan sebagai feed dalam proses likuifikasi yang terjadi di dalam reaktor. Sebuah unit pemisahan udara (air separation plant) diperlukan untuk menghasilkan oksigen murni untuk proses gasifikasi. Sebagai alternatif, gas alam dapat dipakai sebagai penghasil gas hidrogen menggunakan steam methane reforming atau parsial oksidasi. Harga dan ketersediaan dari gas alam memberikan pilihan terbaik dari generasi hidrogen.

Product Upgrading - Pada umumnya direct liquid kurang berkualitas jika digunakan sebagai feed langsung untuk tahap pemurnian petroleum. Oleh karena itu, nafta dan distillate hidrotreater digunakan untuk meng-upgrade komponen tersebut agar lebih berkualitas. Pengotor sulfur, nitrogen, dan oksigen didalam raw coal liquid akan dibuang dari proses dan komponen seperti olefin serta aromatik akan dijenuhkan dan kemudian sebagian lainnya akan dicracking.

2. Indirect liquefaction (likuifikasi tidak langsung)
   
   
   

Gambar II.4 Proses Indirect Liquefaction (Likuifikasi Tak Langsung)

Suatu blok diagram alir untuk sebuah plant indirect liquefaction yang memanfaatkan sintesis Fisher-Tropsch untuk menghasilkan bahan bakar liquid ditunjukkan pada gambar 2.4 diatas. Komponen utama dari plant ini adalah :

Syngas Production – Bagian ini terdiri dari coal handling, drying dan grinding yang kemudian diikuti dengan gasifikasi. Unit pemisahan udara menyediakan oksigen untuk gasifier. Syngas cleanup terdiri dari proses hydrolysis, cooling, sour-water stripping, acid gas removal, dan sulfur recovery. Gas dibersihkan dari komponen sulfur dan komponen lain yang tidak diinginkan sampai pada level yang terendah untuk melindunginya dari downstream catalysts. Panas yang dipindahkan pada gas-cooling step direcover sebagai steam, dan digunakan secara internal untuk mensuppli kebutuhan power plant. Proses sour-water stripping akan menghilangkan ammonia yang dihasilkan dari nitrogen yang ada pada batubara. Sulfur dalam batubara akan dikonversikan menjadi hydrogen sulfide (H2S) dan carbonyl sulfide (COS). Proses hidrolisis digunakan untuk mengkonversikan COS dalam syngas menjadi H2S, yang direcover pada acid-gas removal step dan dikonversikan menjadi elemental sulfur pada sebuah Claus sulfur plant. Sulfur yang diproduksi biasanya dijual sebagai low-value byproduct.

Synthesis Gas Conversion – Bagian ini terdiri dari water-gas shift, a sulfur guard bed, synthesis-gas conversion reactors, CO2 removal, dehydration dan compression, hydrocarbon dan hydrogen recovery, autothermal reforming, dan syngas recycle. A sulfur guard bed dibutuhkan untuk melindungi katalis konversi gas sintesis yang dengan mudah diracuni oleh trace sulfur pada cleaned syngas. Clean synthesis gas dipindahkan untuk mendapatkan hydrogen/carbon monoxide ratio yang diinginkan, dan kemudian secara katalitik dikonversikan menjadi bahan bakar gas.

Dua cara utama melibatkan konversi ke hight-quality diesel dan distillate menggunakan Fischer-Tropsch route, atau konversi ke high-octane gasoline menggunakan proses metanol menjadi gasoline (MTG) . Fischer-Trosch (F-T) syntesis menghasilkan spektrum dari hidrokarbon paraffin yang ideal untuk diesel dan bahan bakar

Katalis yang digunakan dalam Fischer-Trops adalah besi atau cobalt. Keuntungan katalist besi dengan cobalt berlebih untuk mengkonversi coal-derived syngas yang mana besi memiliki kemampuan mengaktivasi reaksi water-gas shift dan secara internal mengatur low H2/CO ratio dari coal derived syngas yang diperlukan dalam reaksi Fischer-Trops. Jenis reactor yang digunakan dalam reaksi F-T adalah fixed-bed tubular reactor dan teknologi ini diaplikasikan di Shell’s Malaysian GTL. Sasol juga mengkomersialisasikan teknologi CTL di Afrika Selatan yang menggunakan Fixed bed reactor, circulating-fluidized bed dan fixed-fluidized bed reactor. Syngas dan produk F-T yang tidak terkonversi harus dipisahkan setelah langkah sintesis F-T. CO₂ dapat dipisahkan dengan menggunakan teknik absorbsi. CO₂ dengan kemurnian tinggi biasanya dibuang langsung ke udara bebas.

Proses pendinginan digunakan untuk memisahkan air dan hidrokarbon ringan (terutama metana, etana, dan propane) dari produk liquid hydrocarbon yang dihasilkan pada proses sintesis F-T. Gas hidrokarbon ringan dan gas sintesis yang tidak terkonversi dikirim ke proses hydrogen recovery.Purge dari fuel gas digunakan untuk menyuplai bahan bakar pada proses CTL. Akhirnya sisa gas dialirkan ke autothermal reforming plant untuk mengkonversi hidrokarbon ringan menjadi syngas untuk direcycle ke reaktor F-T.

Product Upgrading - FT liquid dapat dimurnikan menjadi LPG, gasoline, dan bahan bakar diesel. Pilihan lain adalah melalui partial upgrading seperti yang ditunjukkan dari gambar 2.4 untuk menghasilkan F-T syncrude. Kandungan wax yang tinggi di raw F-T liquid memerlukan hidroprosessing untuk membuat syncrude yang dapat dialirkan melalui pipa . Pilihan upgrading minimum termasuk hidrotreating dan hidrocracking dari F-T wax. Produk yang dihasilkan adalah F-T LPG dan F-T syncrude, yang dapat dikirim ke conventional petroleum refinery untuk difraksinasi menghasilkan produk yang dapat diolah lebih lanjut.^[3]