Download - KOKAS FRIDI
-
8/12/2019 KOKAS FRIDI
1/6
TUG S M T KULI H B TUB RKOK S
Disusun oleh :
NAMA : SAFRI WAHDI
NIM : 103 1111 052
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK PERTAMBANGAN
UNIVERSITAS BANGKA BELITUNG
2014
-
8/12/2019 KOKAS FRIDI
2/6
PEMBAHASAN
KOKAS
A. Sejarah KokasKokas digunakan orang-orang China pertama kali untuk pemanasan dan memasak
sekurang-kurangnya pada abad kesembilan. Pada dekade pertama abad kesebelas, pandai
besi China di lembah Sungai Kuning mulai menggunakan kokas untuk bahan bakar di
tungku mereka, sebagai pemecahan masalah bahan bakar untuk wilayah yang jarang terdapat
pepohonan di sana.
Pada tahun 1603, Hugh Plat menyatakan bahwa batubara dapat dibakar dengan cara
yang analog dengan cara pembakaran arang yang diproduksi dari kayu. Proses ini tidak
dipraktekkan sampai tahun 1642, ketika kokas digunakan untuk memanggang ragi di
Derbyshire.
Pada tahun 1709, Abraham Darby I membangun tanur pembakaran kokas untuk
menghasilkan besi cor. Kekuatan kokas yang besar membuat blast fu rnacedibangun lebih
tinggi dan lebih besar. Selanjutnya, ketersediaan besi murah menjadi salah satu faktor yang
menyebabkan terjadinya Revolusi Industri.
Di Inggris pada tahun-tahun pertama lokomotif kereta api uap, kokas merupakan
bahan bakar yang umum digunakan. Hal ini terutama karena didorong oleh peraturan
perundang-undangan mengenai lingkungan. Setiap lokomotif diharuskan "mengkonsumsi
asapnya sendiri" yang secara teknis tidak mungkin untuk dilakukan sampai mulai
digunakannya fi rebox arch, namun membakar kokas rendah emisi asap dianggap memenuhi
persyaratan. Namun, aturan ini diam-diam mulai diabaikan dan batubara yang lebih murahmenjadi bahan bakar umum, seiring dengan kereta api yang mulai diterma di kalangan
masyarakat umum.
Pada akhir abad 19, para penambang di bagian barat Pennsylvania, USA menyediakan
batubara yang menjadi bahan baku untuk kokas. Pada tahun 1885, Rochester and Pittsburgh
Coal and Iron Company mem bangun string oven kokas terpanjang di dunia di Walston,
Pennsylvania, dengan 475 oven dan panjangnya 2 km (1,25 mil). Output mereka mencapai
22.000 ton per bulan. The Minersville Coke Oven di Huntingdon County, Pennsylvania itu
dicatatkan dalam Daftar Tempat Bersejarah Nasional USA pada tahun 1991.
B.Pengertian KokasKokas merupakan hasil pirolisis dari bahan organik dengan kandungan karbon yang
sangat tinggi yang mana setidaknya bagian di dalam kokas tersebut telah melewati fase cair
atau kristal-cair selama proses karbonisasi dan terdiri dari karbon non-grafit. Kebanyakan
bahan-bahan pembentuk kokas adalah karbon yang dapat berbentuk grafit. Struktur mereka
adalah campuran dari tekstur optik dengan berbagai ukuran, dari isotropik optik hingga
anisotropi (-200um diameter). (Bahan Bacaan OJT CE Meter). Kokas merupakan produk
yang terbesar tonasenya hasil destilasi batubara.
Kebutuhan akan kokas bergantung pada kebutuhan akan baja. Kira-kira 98 persen
produksi ter batubara didapat dari tanur hasil sampingan. Dewasa ini, dengan banyaknya
aromatik yang dihasilkan industri migas, hasil utama distilasi batubara beralih menjadi
-
8/12/2019 KOKAS FRIDI
3/6
penyediaan kokas untuk industri baja. Walaupun kokas dapat juga dibuat dari migas, ada dua
macam prosedur pengkokasan batubara, yaitu proses sarang tawon (bee hive) dan proses
hasil samping (by product). Proses sarang tawon merupakan proses yang sangat kuno. Pada
tabor hasil sampingan, muatan berupa batubara, yang campurannya diatur dengan teliti,
dipanaskan dari dua sisi sehingga kalor mengalir ke tengah, dengan demikian menghasilkan
kokas yang lebih kecil dan lebih padat dari yang dihasilkan pada tanur sarang tawon. (GeorgeT. Austin, 1985).
Bila batubara dipirolisis atau di destilasi dengan memanaskannya tanpa kontak dengan
udara, ia akan terkonversi menjadi zat padat, cair, dan gas. Dalam prakteknya, suhu tanur
dijaga diatas 900 C, tetapi bisa juga berkisar antara 500 C sampai 1000 C. Produk
utamanya (menurut beratnya) adalah kokas. Jika unit itu menggunakan suhu 450 C sampai
700 C, proses tersebut disebut karbonisasi suhu rendah (low- temperature carbonization),
sedangkan pada suhu diatas 900 C, disebut karbonisasi suhu tinggi (high- temperature
carbonization). Kokas merupakan bahan baku dalam pembuatan anoda karbon yang akan
digunakan dalam proses elektrolisis sebagai kutub positif. (Bahan bacaan OJT CE Meter).
C. Jenis-Jenis KokasJenis-jenis kokas dapat dijabarkan sebagai berikut :
a. Green Coke adalah hasil karbonisasi padatan yang utama yang dihasilkan dari pemanasan
fraksi karbon pada temperatur dibawah 9000K (juga disebut kokas baku)
b. Calcined Coke adalah kokas yang berasal dari minyak bumi atau kokas dari hasil
pengolahan batubara dengan sebuah fraksi massa dari hidrogen kurang dari 0,1% berat.
Kokas jenis ini dihasilkan melalui pemanasan dari Green Coke hingga suhu kira-kira 1600 K.
c. Petroleum Coke adalah hasil karbonisasi dari fraksi didih karbon yang terbentuk dalam
proses pengolahan minyak bumid. Coal Derived Pitch Coke adalah hasil karbonisasi padatan yang paling utama dalam
industri yang dihasilkan dari coal-tar-pitch atau ter (aspal).
e. Metallurgical Coke yang dihasilkan melalui karbonisasi batubara atau campuran batubara
pada temperatur hingga diatas 1400 K untuk menghasilkan bahan karbon makroporos yang
kuat.
f. Delayed Coke adalah bentuk yang paling umum digunakan untuk hasil karbonisasi utama
pada fraksi didih hidrokarbon melalui proses pemasakan kokas. Delayed Coke memiliki
tingkat grafit yang lebih baik dibandingkan dengan kokas yang dihasilkan dengan proses lain
bahkan dengan bahan dasar yang sama. Hasil utama dari delayed coke ini adalah sponge coke
dan needle coke. Shot coke juga dihasilkan seperti timbunan bola dengan diameter 1-2 mm,
tapi tidak memiliki nilai jual.g. Sponge Coke memiliki tekstur optik yang tak-terorientasi (tak-terarah) dan digunakan
sebagai pengisi untuk elektroda pada industri aluminium.
h. Needle Coke adalah bentuk umum yang digunakan untuk kokas jenis khusus dengan
tingkat grafit yang tinggi yang dihasilkan dari struktur mikrokristal yang dimilikinya. (Harry
Marsh, 1989)
D. Pengotor Kokas Dan PengaruhnyaKualitas dan bahan-bahan dari green coke sangat erat hubungannya dengan sumber
bahan mentah dan proses pemasakan kokas. Umumnya minyak mentah yang berasal dari
Cina mengandung sulfur dan vanadium yang rendah tapi tinggi kandungan kalsium, silikon,dan nikel. 70% sulfur dan 90% dari pengotor logam terkonsentrasi dalam green coke. Yang
-
8/12/2019 KOKAS FRIDI
4/6
menarik perhatian bagi para pengguna petroleum coke adalah kadar pengotor di dalamnya
dan struktur fisika dari kokas tersebut. Pengotor tersebut dapat terbentuk dari elemen-elemen
yang terikat secara kimia dalam membentuk kokas. Molekul-molekul seperti sulfur,
vanadium, dan nikel. Kotoran (impurities) tersebut juga dapat terbentuk dari elemen-elemen
yang memang ada di dalam kokas tersebut seperti silikon, besi, natrium, dan kalsium.
1. Sulfur : adalah elemen yang paling umum dijumpai di dalam minyak mentah. Jumlahsulfur dalam petroleum coke sangat diperhatikan bagi para pengguna. Konsentrasi yang
tinggi di dalam kokas yang membentuk anoda dapat menyebabkan masalah lingkungan pada
produksi anoda karena semua sulfur tersebut dilepaskan dalam bentuk SO2/SO3 ke atmosfer.
2. Vanadium : terkandung di dalam minyak mentah dan residunya hampir secara kuantitatif
ditemukan sebagai senyawa kompleks purin di dalam kokas. Jumlah vanadium yang ada
sangat diperhatikan dalam pembuatan anoda karena konsentrasi yang tinggi meningkatkan
reaktifitas udara pada anoda. Dalam produksi aluminium (proses peleburan) vanadium
dikurangi dan ditemukan, sebagai pengotor dalam logam tersebut.
3. Nikel : terkandung di dalam minyak mentah dan seperti vanadium hampir secara
kuantitatif dapat ditemukan di dalam kokas. Layaknya vanadium, nikel akan berakhir di
dalam aluminium.4. Natrium : terjadi sebagai kontaminan dalam produksi minyak mentah. Jika ini tidak
dihilangkan maka natrium akan berakhir di dalam kokas. Sodium (natrium) memiliki dampak
terhadap reaktifitas karboksi dari anoda.
5. Besi : terjadi sebagai kontaminan yang masuk kedalamnya dan seperti vanadium dan nikel
yang akan berakhir sebagai pengotor dalam aluminium.
6. Kalsium : muncul sebagai senyawa organik maupun anorganik. Senyawa anorganik ada
dalam bentuk CaCl2, CaCO3 dan CaSO4, sementara senyawa organik Ca terikat kepada
asam naftenik dan asam fenolik. Ca memiliki dampak negatif terhadap reaktifitas CO2 dari
kokas. (L iu F engqin, 2004).
Memproduksi kokas dari bahan baku dengan konsentrasi aspal dan resin yang tinggi
akan menghasilkan kokas dengan konsentrasi pengotor yang tinggi pula seperti sulfur dan
vanadium, menjadikan kokas tersebut tidak sesuai lagi peruntukkannya dalam produksi
batangan anoda. Sebuah bahan baku dengan kandungan molekul aromatik yang tinggi, seperti
residu vakum dengan kira-kira 50% berat karbon aromatik, menghasilkan kokas yang sesuai
untuk elektroda pada proses aluminium. Membuat kokas dari bahan baku dengan kandungan
karbon aromatik yang tinggi akan menghasilkan sebuah kokas dengan kualitas yang baik,
yang dikenal sebagai needle coke.
E.Kegunaan Lain Dari KokasBerdasarkan pada jenis yang akan diproduksi dan kadar pengotor yang spesifik yang
ada dalam hasil akhir, petroleum coke pada dasarnya digunakan untuk tiga jenis pekerjaan.
Jenis pekerjaan ini dapat diklasifikasikan sebagai bahan bakar, elektroda, dan metalurgi.
Klasifikasi yang keempat masih relatif baru digunakan, yaitu gasifikasi, yang masih dalam
tahap evaluasi bagi perusahaan-perusahaan tapi tidak memberikan hasil yang cukup
signifikan pada saat ini.
1. Penggunaan sebagai bahan bakar
Penggunaan petroleum coke sebagai bahan bakar umumnya masuk kepada dua
kategori, bahan bakar untuk pembangkit tenaga uap dan bahan bakar untuk pabrik semen.
Untuk penggunaan ini, kokas biasanya dicampur dengan batubara bitumen atau digunakan
dalam kombinasi dengan minyak atau gas. Pada umumnya, kokas sebagai bahan bakar
digunakan dalam kombinasi dengan batubara bitumen memiliki keuntungan sebagai berikutdisamping batubara bitumen itu sendiri :
-
8/12/2019 KOKAS FRIDI
5/6
1. Grinding (penggilingan).Kokas lebih mudah untuk digiling daripada batubara bitumen,
dihasilkan dengan biaya penggilingan yang lebih murah dan tidak perlu perawatan yang
lebih.
2. Nilai Pemanasan (Heating Value).Nilai pemanasan dari petroleum coke adalah lebih dari
14.000 Btu/lb, dibandingkan dengan 9000 sampai 12.500 Btu/lb untuk batubara.
3. Kandungan abu.Kandungan abu yang sangat rendah (kurang dari 0,5 persen berat) darikokas menghasilkan biaya pengolahan yang lebih murah.
2. Penggunaan Untuk ElektrodaKadar sulfur yang rendah, sponge coke dengan kadar logam yang rendah, setelah
proses kalsinasi, dapat digunakan untuk membuat anoda pada industri aluminium. Industri
aluminium merupakan industri satu-satunya yang mengkonsumsi kokas paling banyak. Untuk
setiap pon dari aluminium yang dihasilkan melalui proses peleburan hampir lb dari kokas
hasil kalsinasi yang digunakan. Needle coke merupakan petroleum coke yang paling banyak
dipesan yang dihasilkan dari bahan aromatik dengan kandungan sulfur yang rendah.
Penggunaan utama dari needle coke yang dkalsinasi adalah pada pembuatan elektroda grafit
untuk dapur elektrik pada industri baja. (Robert A. Meyers, 1986)
Pada dasarnya, anoda prapanggang untuk produksi aluminium terdiri dari
sekurangkurangnya 65% petroleum coke, 20% batang anoda yang didaur ulang, dan 15%
coal tar pitch sebagai perekat. Bahan dasar lainnya juga digunakan, atau masih digunakan,
sebagai contoh cairan kokas, kokas dari batubara, dan pitch minyak bumi. Dikarenakan
jumlahnya yang relatif kecil, tidak ada satu pun dari bahan ini yang sangat mempengaruhi
dalam produksi anoda. Petroleum coke yang digunakan untuk pembuatan anoda yang
berkualitas dihasilkan dari fraksi minyak berat (heavy residual) dari minyak mentah, melalui
sebuah proses yang dikenal dengan istilah delayed coking. Viskositas dari cairan hidrokarbon
yang terbentuk pada proses melalui fase transisi dari cairan ke bentuk padat diperoleh dengan
cara cracking, dehidrogenasi, dan polimerisasi. Kokas yang baru atau green coke yang
dihasilkan belum sesuai sebagai kokas pengisi di dalam elektroda. Kokas ini merupakan
sebuah amorf, struktur yang sangat lemah, termasuk di dalam jenisnya 8 15 % berat
merupakan hidrokarbon yang mudah menguap. Kokas ini juga memiliki reaktifitas yang
tinggi dan konduktivitas listrik yang lemah. Sebagai proses lanjutan green coke tadi
dilakukan pemanasan yang ditujukan menjadi kokas pengisi dalam elektroda, proses tersebut
dikenal sebagai kalsinasi. Selama proses kalsinasi hingga mencapai suhu 13500C, kokas
mengecil hingga kira-kira 1014 % berat dan kandungan senyawa volatil berkurang sampai
0,5% berat. Senyawa-senyawa yang mudah menguap ini dilepaskan sebagai gas, seperti CH4,
C2H6, H2, H2S, dan CH3SH. Kualitas kokas yang dihasilkan dari kalsinasi dikendalikan
oleh komposisi kimia dari bahan baku sebagaimana parameter operasional selama proses
coking dan kalsinasi. (Markus W. Meyer, 1996)3. Penggunaan metalurgiPetroleum coke dengan kandungan sulfur yang rendah (2.5% berat atau kurang) dapat
digunakan dalam metalurgi besi ketika dicampurkan dengan batubara yang rendah
kemampuan menguapnya. Petroleum coke yang digunakan dalam penuangan besi atau untuk
pembuatan baja meningkatkan bahan-bahan dari batubara melalui penurunan jumlah zat yang
mudah menguap dan meningkatkan nilai rata-rata pemanasan. Kandungan logam dalam
kokas tidak menjadi masalah dalam industri metalurgi. (Robert A. Meyers, 1986)
F.Produksi KokasKandunagan volatil dari batubara -termasuk air, gas batubara, dan batu bara-tar
didorong keluar karena dipanggang dalam tungku atau oven pengap pada suhu setinggi2.000 C (3.600 F) meskipun biasanya sekitar 1.000-1.100 C ( 1832-2012 F).
-
8/12/2019 KOKAS FRIDI
6/6
Fasilitas paling modern oven kokas tetap menghasilkan "produk sampingan". Saat ini,
hidrokarbon volatil juga dimanfaatkan, setelah pemurnian, dalam proses pembakaran yang
terpisah untuk menghasilkan energi. Tungku kokas (oven) membakar gas hidrokarbon yang
dihasilkan oleh proses pembuatan kokas mengakibatkan terjadinya proses karbonisasi.
Batubara bitumen harus memenuhi seperangkat kriteria untuk digunakan sebagaikokas batubara, ditentukan oleh teknik uji batubara tertentu. Termasuk diantaranya kadar air,
kadar abu, sulfur, kandungan volatil, tar, dan plastisitas. Pengujian ini ditargetkan untuk
menghasilkan kokas dengan kekuatan yang sesuai (umumnya diukur oleh coke strength after
reaction(CSR). Pengujian lainnya juga dipertimbangkan, termasuk untuk memastikan coke
tidak menggelembung terlalu banyak selama produksi dan menghancurkan oven melalui
tekanan dinding yang berlebihan.Semakin besar zat terbang (volatil) dalam batubara, semakin
banyak byproduk diproduksi. Umumnya tingkat 26-29% zat terbang dalam campuran
batubara dianggap baik untuk tujuan mendapatkan kokas. Jadi jenis batubara lain bisa
dicampur secara proporsional untuk mencapai tingkat volatil yang dapat diterima sebelum
proses produksi kokas dimulai.