korelasi karakter biomarka batubara medium … · senyawa turunan sikloalkana. fragmentogram m/z 83...
TRANSCRIPT
1. Pendahuluan
Kompatibel
KurangKompatibel
SUMBER ENERGI
Minyak Bumi
Gas Alam
Batubara
1996-2010, produksi batubara Indonesiamengalami pertumbuhan rata-rata sebesar14,8 % per tahun, dengan produksi batubarasekitar 200 juta ton/tahun (KementerianKoordinator Bidang Perekonomian, 2011)
Bahan BakarCair
Latar Belakang
(Sumber: Direktorat Jenderal Sumber Daya Mineral Batubara dan Panas Bumi, Buku Batubara 2008/2009)
Batubara Medium RankKalimantan Timur
KomponenBahan Bakar Cair
Kajian Geokimia Organik
Batubara Medium RankKalimantan Timur
Karakter Biomarka (Siswoyo, 2009) :-Dominasi n-alkana panjang (C>20) - Alkana bercabang (iso-C25H52, anteiso-C26H54, iso-C16, pristan dan fitan)-Triterpen (Lupan dan olean-13(18)ena, hopan-C30, homohopan-C31, bishomohopan-C32)
-Steran (14β(H)-kolest-24-ena dan 14β(H)-sterana-C27)-(5,6,7,8-tetrahidrokadalena dan kadalena) -keton (n-etil keton jenuh C20, C26, C28, dan C38)
- Batubara kematangan termal (zaman plestosein) dan kalori rendah- Berasal dari masukkan tumbuhan tingkat tinggi daratan- Lingkungan pengendapan anoksik
INDIKATOR KELAYAKAN UNTUK DICAIRKAN
Rumusan Masalah
Tipe Batubara Yang Layak Dicairkan
KORELASI
Komponen SenyawaHidrokarbon Produk
Pencairan
Karakter GeokimiaOrganik
Jenis Batubara Berdasarkan
Kandungan Energi
Pencairan
Biomarka
KomponenBatubara
Mempelajari hubungan senyawa hidrokarbon batubara cairmedium rank Kalimantan timur dengan karakter biomarkabatubara yang menggambarkan kandungan energinya, sehinggadapat diketahui apakah batubara tipe ini dapat dipertimbangkankelayakannya untuk dikonversi sebagai bahan bakar cair
Tujuan Penelitian
- Ditambahkan Pelarut Heavy Oil- Ditambahkan Katalis Limonit SH- Ditambahkan Belerang- Ditambahkan Gas H2
- Dicairkan pada temperatur 450⁰C, tekanan 7MPa selama 60 menit
- Analisa KG-SM
-Distilasi vakum-Set Heater 60-220⁰C
-Set Heater 220-350⁰C
Set Heater 350-400⁰C
Analisa KG
Batubara Medium RankKalimantan Timur
Batch Reactor
Slurry Hasil
Fraksi light naphtha(30-180⁰C)
Fraksi H2O(100⁰C)
Fraksi Heavy naphtha (180-220⁰C)
Fraksi Campuran(>220⁰C)
Kromatogram
Fraksi Middle Oil (220-350⁰C)
Fraksinasi Lebih LanjutFraksi CLB (>538⁰C)
Fraksi Campuran(>350⁰C)
Fraksi Heavy Oil (350-538⁰C)
Gas
“Pencairan Batubara”
“Fraksinasi Middle Oil”Fraksi Middle Oil
Diekstraksi dengan n-heksana
Ditambahkan 10% H2SO4 hingga pH 2
Kromatografi kolom, silika gel
n-heksana
F. Alifatik
n-heksana : DCM(90:10 v/v)
F. Aromatik
Metanol
Dikeringkan dengan N2
Kromatogram
Ditimbang
DievaporasiDikeringkan dengan N2
Hasil
Ditimbang
Dievaporasi
Dikeringkan dengan N2
Kromatogram
Ditimbang
Desulfurisasi dengan serbuk CuDievaporasi
Diekstraksi
Fraksi Minyak Netral
Fraksi n-heksana
Fraksi Air
Asphalten
Fraksi n-heksana
Ditambahkan 10% NaOH hingga pH 12 Diekstraksi
Fraksi Air
Analisa KG-SM
Analisa KG-SM
Monitoring KLT Monitoring KLTMonitoring KLT
F. Polar
FeedJumlah(gram)
Komposisi (gram)
H2O LO MO HO CLB Abu dafc
Batubara 75,8 15,92 - - - - 4,28 55,60
Pelarut Heavy oil 110,2 1,05 0,42 43,82 59,67 5,58 - -
KatalisLimonit SH 1,23 - - - - - - -
Belerang 0,65 - - - - - - -
Gas H2 3,29 - - - - - - -
Total Feed 191,17
Produk Pencairan TotalJumlah
gram % wtProduk pencairan total terukur:SlurryGas (H2,CO,CO2,C1-C4 dan H2S)
165,9017,92
86,799,37
Sub-total 183,82 96,15Produk pencairan total tidak terukur 7,35 3,84
Total 191,17 100,00
Komposisi feed pencairan batubara medium rank Kalimantan Timur
Pencairan Batubara
Jumlah produk pencairan total batubara medium rank Kalimantan Timur pada suhu 450⁰C dan tekanan 7 Mpa selama 60 menit
Slurry terdistilasi(gram)
Produk Fraksinasi Slurry WarnaJumlah
Gram % wt
163,00
H2O Bening 20,80 12,76Light naphtha Kuning kehijauan 12,90 7,91Heavy naphtha Kuning kemerahan 6,40 3,93
Middle Oil Coklat kehitaman 45,40 27,85Heavy Oil Hitam pekat 49,10 30,12Coal Liquid Bottom Hitam pekat 28,40 17,42
Total 163,00 100,00
Produk distilasi slurry total pencairan batubara.
Fraksinasi Slurry Batubara
Produk Pencairan Batubara Jumlah
gram %wtProduk distilasi slurry batubara:H2OLight Oil (light dan heavy naphtha)Middle OilHeavy Oil Coal Liquid Bottom (CLB)
5,1420,104,444,4718,63
6,7826,525,865,9024,58
Sub-total 52,78 69,63Produk gas batubara (CO,CO2,C1-C4) 15,65 20,64Produk tidak terukur 7,37 9,72Total 75,80 100,00
Produk pencairan batubaramedium rank Kalimantan Timur
24,54 gram (32,38 %wt)
Kromatogram Total Fraksi Hidrokarbon Naphtha
Kromatogram total fraksi hidrokarbon naphtha dari produk pencairan batubaramedium rank Kalimantan Timur. Program temperatur oven 40⁰C (selama 5menit), 40-300⁰C (10⁰C/menit), isotermal 300⁰C (30 menit).
Kromatogram total fraksi hidrokarbon alifatik middle oil dari produk pencairanbatubara medium rank Kalimantan Timur. Program temperatur oven 60⁰C (selama 5 menit), 60-290⁰C (10⁰C/menit), isotermal 290⁰C (25 menit).
Kromatogram Total Fraksi Hidrokarbon Alifatik Middle Oil
Kromatogram Total Fraksi Hidrokarbon Aromatik Middle Oil
Kromatogram total fraksi hidrokarbon aromatik middle oil dari produkpencairan batubara medium rank Kalimantan Timur. Program temperatur oven60⁰C (selama 5 menit), 60-290⁰C (10⁰C/menit), isotermal 290⁰C (25 menit).
Senyawa n-alkana dan alkana bercabang
Fragmentogram m/z 57 fraksi hidrokarbon naphtha dari produk pencairan batubaramedium rank Kalimantan Timur. Program temperatur oven 40⁰C (selama 5 menit),40-300⁰C (10⁰C/menit), isotermal 300⁰C (30 menit).
Fragmentogram m/z 57 fraksi hidrokarbon alifatik middle oil dari produk pencairanbatubara medium rank Kalimantan Timur. Program temperatur oven 60⁰C (selama 5menit), 60-290⁰C (10⁰C/menit), isotermal 290⁰C (25 menit).
Spektrum massa puncak ke-15 (a) dan ke-9 (b) fraksi fragmentogram m/z 57 fraksi hidrokarbon naphtha
n-dekana 2-metil heptana
(a) (b)
Senyawa Turunan Sikloalkana
Fragmentogram m/z 83 fraksi hidrokarbonnaphtha dari produk pencairan batubaramedium rank Kalimantan Timur. Programtemperatur oven 40⁰C (selama 5 menit),40-300⁰C (10⁰C/menit), isotermal 300⁰C(30 menit).
Fragmentogram m/z 83 fraksi hidrokarbonAlifatik middle oil dari produk pencairanbatubara medium rank Kalimantan Timur.Program temperatur oven 60⁰C (selama 5menit), 40-290⁰C (10⁰C/menit), isotermal290⁰C (25 menit).
Senyawa Bisiklik Seskiterpen
Fragmentogram m/z 109 fraksi hidrokarbon Alifatik middle oil dari produk pencairan batubaramedium rank Kalimantan Timur. Program temperatur oven 60⁰C (selama 5 menit), 60-290⁰C(10⁰C/menit), isotermal 290⁰C (25 menit).
Trans-kadinan
Senyawa Turunan Alkil Benzena
(2)(1)
propil benzena1,3-dimetil- 2- propil
benzena
Fragmentogram m/z 91 (1) dan m/z 119 (2) fraksi hidrokarbon naphtha dari produk pencairan batubaramedium rank Kalimantan Timur. Program temperatur oven 40⁰C (selama 5 menit), 40-300⁰C(10⁰C/menit), isotermal 300⁰C (30 menit).
Spektrum massa puncak ke-3 fragmentogram m/z 91 (3) dan m/z 119 (4) fraksi hidrokarbon naphtha
(3) (4)
Senyawa Turunan Naftalena
Fragmentogram m/z 128 fraksi hidrokarbon alifatik (1) dan aromatik (2) middle oil dari produk pencairanbatubara medium rank Kalimantan Timur. Program temperatur oven 60⁰C (selama 5 menit), 60-290⁰C(10⁰C/menit), isotermal 290⁰C (25 menit).
(2)(1)
naftalena
Fragmentogram m/z 141 fraksi hidrokarbon alifatik (1) dan aromatik (2) middle oil dari produk pencairanbatubara medium rank Kalimantan Timur. Program temperatur oven 60⁰C (selama 5 menit), 60-290⁰C(10⁰C/menit), isotermal 290⁰C (25 menit).
Spektrum massa puncak ke-1 fragmentogram m/z 141 fraksi hidrokarbon alifatik middle oil
(2)(1)
Metil naftalena
Senyawa Turunan Bifenil
Fragmentogram m/z 182 fraksi hidrokarbon alifatik (1) dan aromatik (2) middle oil dari produk pencairanbatubara medium rank Kalimantan Timur. Program temperatur oven 60⁰C (selama 5 menit), 60-290⁰C(10⁰C/menit), isotermal 290⁰C (25 menit).
(2)(1)
Spektrum massa puncak ke-1 fragmentogram m/z 182 fraksi hidrokarbon alifatik middle oil
3,3’-dimetil bifenil
Senyawa Turunan Fenantrena
Fragmentogram m/z 178 fraksi hidrokarbon alifatik (1) dan aromatik (2) middle oil dari produk pencairanbatubara medium rank Kalimantan Timur. Program temperatur oven 60⁰C (selama 5 menit), 60-290⁰C(10⁰C/menit), isotermal 290⁰C (25 menit).
(2)(1)
fenantrena
Fragmentogram m/z 192 fraksi hidrokarbon alifatik (1) dan aromatik (2) middle oil dari produk pencairanbatubara medium rank Kalimantan Timur. Program temperatur oven 60⁰C (selama 5 menit), 60-290⁰C(10⁰C/menit), isotermal 290⁰C (25 menit).
Spektrum massa puncak ke-1 fragmentogram m/z 192 fraksi hidrokarbon alifatik middle oil
(2)(1)
Metil fenantrena
Senyawa Kadalena
Fragmentogram m/z 183 fraksi hidrokarbon aromatikmiddle oil dari produk pencairan batubara mediumrank Kalimantan Timur. Program temperatur oven 60⁰C (selama 5 menit), 60-290⁰C (10⁰C/menit),isotermal 290⁰C (25 menit).
kadalena
Senyawa Turunan Fluorena
Fragmentogram m/z 166 fraksi hidrokarbon aromatikmiddle oil dari produk pencairan batubara mediumrank Kalimantan Timur. Program temperatur oven 60⁰C (selama 5 menit), 60-290⁰C (10⁰C/menit),isotermal 290⁰C (25 menit).
Spektrum massa puncak ke-1 fragmentogram m/z 166 fraksi hidrokarbon alifatik middle oil
Fluorena
Kesimpulan:1. Pencairan 75,8 g batubara medium rank Kalimantan Timur menghasilkan
40,19 g (53,02 %wt) fraksi-fraksi yang berpotensial sebagai bahan bakar,terdiri dari gas, fraksi light oil dan fraksi middle oil. Sedangkan fraksi lainnya,terdiri dari 4,47 g (5,90 %wt) fraksi heavy oil dan 18,63 g (24,58 %wt) CLB.
2. Batubara medium rank yang berasal-usul dari bahan organik tumbuhantinggi daratan yang terpendam pada lingkungan anoksik, apabila dicairkanakan menghasilkan dominasi kelompok senyawa fraksi naphtha yang sesuaidiformulasikan untuk bahan bakar bensin (C4-C11) dan jet (C9-C14).Sedangkan rentang C12-C24 dari fraksi middle oil sesuai digunakan untukformulasi solar (C13-C20) dan bahan bakar minyak (>C20).
Kesimpulan