Tugas Bahan Bakar

A. Bahan Bakar Gas

Bahan bakar gas terdiri atas hidrokarbon dengan titik didih yang sangat rendah. Metan merupakan unsur utama gas alam dengan titik didih 119 K. Etan dengan titik didih 184 K dengan komposisi mencapai 10%, propan dengan titik didih 231 K dengan komposisi mencapai 3 %. Selain itu, butan, pentan, heksan, pentan, dan oktan mungkin terkandung di dalam gas alam.

Kebanyakan gas alam secara substansial tidak mengandung senyawa-senyawa sulfur. Beberapa sumur, bagaimanapun melepaskan gas yang mengandung hydrogen sulfide dan senyawa sulfur lainnya yang harus dihilangkan sebelum dialirkan ke pipa untuk dijual.

Pembakaran bahan bakar gas

Pembakaran bahan bakar gas terjadi dengan dua cara, tergantung ketika gas dan udara bercampur. Ketika gas dan udara bercampur sebelum ignition, seperyi pada pembakaran Bunsen, proses pembakaran adalah dengan cara hidroksilasi. Hidrokarbon dan oksigen membentuk komponen hidroksilasi yang kemudian menjadi aldehid, penambahan panas dan penambahan oksigen memecah aldehid menjadi H2, CO, CO2, dan H2O.

Proses cracking terjadi ketika terjadi ketika oksigen ditambahkan pada hidrokarbon setelah terjadi proses pemanasan, dekomposisi hidrokarbon menjadi karbon dan hydrogen, yang kemudian bercampur dengan oksigen membentuk CO2 dan H2O.

Sifat-sifat bahan bakar gas

Komposisi bahan bakar gas

CNG (Compressibility of Natural Gas)

Gas alam terkompresi (Compressed natural gas, CNG) adalah alternatif bahan bakar selain bensin atau

solar. Di Indonesia, kita mengenal CNG sebagai bahan bakar gas (BBG). Bahan bakar ini dianggap lebih

bersih bila dibandingkan dengan dua bahan bakar minyak karena emisi gas buangnya yang ramah lingkungan.

CNG dibuat dengan melakukan kompresi metana (CH4) yang diekstrak dari gas alam. CNG disimpan dan

didistribusikan dalam bejana tekan, biasanya berbentuk silinder. Berbeda dengan LPG, CNG tidak mencair di

bawah tekanan tinggi - dan akan tetap menjadi bentuk gas, kecuali didinginkan setidaknya - 164° C sedangkan

LPG akan menjadi cair bila ditekan atau saat didinginkan. 

LNG

Keuntungan penyimpanan dan pengangkutan gas alam berbentuk cair (LNG) didasarkan pada fakta bahwa 0,035 m3 metan cair pada 111 K sama dengan 18 m3 gas metan. Temperature lebih tinggi dari 111 K dapat digunakan jika cairan disimpan di bawah tekanan. Misalnya, fasa cair dijaga pada tekanan 2,24 MPa dan 170 K. temperature kritik metan adalah 191 K dan tekanan kritik metan adalah 4,64 MPa. Massa satu meter kubik metan adaah 412 kg pada 109 K. heating value adalah 24 GJ/m3.

Panas penguapan LNG pada 0,1 MPa adalah 232 MJ/m3 cairan. Pada basis produk gas, panas yang dibutuhkan sekitar 0,3 kJ/m3 gas.

LNG disimpan dalam metal double-wall atau prestressed concrete tank, frozen earth, atau mined quarries atau caverns.

LPG

LPG (Liquified Peetroleum Gas) diterapkan pada hidrokarbon tertentu yang dapat dicairkan dibawah tekanan yang cukup besar pada temperature normal tetapi berbentuk gas pada kondisi atmosferik. Komponen penyusun LPG adalah propan, propilen, butan, butilen, dan isobutan. LPG diproduksi dari pemisahan hidrokarbon yang lebih berat dari gas alam, terutama rantai paraffinik (jenuh). LPG yang berasal dari kilang minyak mungkin mengandung sejumlah kecil berbagai hidrokarbon olefinik (tidak jenuh). LPG secara luas digunakan untuk layanan domestik, diberikan baik dalam tangki atau pipa.

LPG berbentuk gas pada saat digunakan, namun untuk kenyamanan dan kemudahan penyimanan dan mendistribusian, maka LPG disimpan dalam bentuk cair. Jika LPG menguap, maka uap yang dihasilkan memiliki volume 250 kali lebih besar dibandingkan pada keadaan cair. Uap LPG lebih berat dari udara sehingga uap dapat mengalir di dekat permukaan tanah dan turun hingga ke tingkat yang paling rendah dari lingkungan dan dapat terbakar pada jarak tertentu dari sumber kebocoran. Pada udara yang tenang, uap akan tersebar secara perlahan. Lolosnya gas walaupun dalam jumlah sedikit dapat meningkatkan campuran perbandingan volume uap-udara sehingga dapat menyebabkan bahaya. Untuk membantu pendeteksian kebocoran ke atmosfer, LPG biasanya ditambahi bahan berbau.

Bahan akar Gas lainnya

Hydrogen

Hydrogen digunakan secara luas pada pembuatan ammonia dan bahan kimia dalam hidrogenasi lemak dan minyak. Hydrogen juga digunakan sebagai bahan bakar industry pemotongan dan operasi pengelasan. Hydrogen murni tidak terdapat di alam sehingga dihasilkan dari steam reforming gas alam, sebagai produk samping dari thermal cracking hidrokarbon dan pembuatan klorin, serta elektrolisis air.

Asetilen

Asetilen terutama digunakan pada operasi yang membutuhkan temperature tinggi, misalnya pengelasan dan pemotongan logam. Untuk memindahkan asetilen, asetilen dilarutkan dalam aseton di bawah tekanan dan disimpan pada wadah kecil berisi material berpori.

Dari mana diperoleh

Gas alam merupakan gas yang mudah terbakar yang terbentuk di dalam batuan berongga di lapisan kulit bumi dan ditemukn bersamaan atau di dekat minyak mentah.

Untuk alat konversi apa

Gas boiler dan turbin gas

Pemakaian dalam Industri

Industrial boiler merupakan generator uap yang menyediakan power, steam, atau keduanya. Walaupun fungsi utamanya adalah untuk menyediakan energi dalam bentuk steam, beberapa aplikasi penggunaan steam dikaitkan dengan tujuan proses misalnya, unit chemical recovery pada industry kertas, boiler karbon monoksida di oil refinery, atau pendinginan gas limbah panas boiler dalam tungku perapian terbuka.

Gas alam merupakan bahan bakar pilihan utama, sekitar 80% dari seluruh energi pembakaran dalam industrial boiler di berbagai industry.

Bahan Bakar Padat

Batu bara (coal)

Batu bara berasal dari perut bumi. Proses pembentukan batu bara dimulai dengan proses penekanan dan pemanasan gambut yang terkubur di dalam perut bumi dalam jangka waktu tertentu.

Batu bara terbagi menjadi 4 jenis: antrasit (berat karbon antara 86-98%), batu bara beraspal (berat karbon 69-86%), sub-bituminous (berat karbon paling kecil dan memiliki kandungan air lebih banyak), dan lignit (Berat air 70%).

Batu bara beraspal (bituminous coal) merupakan batu bara yang tergolong halus. Batu bara ini memiliki rumus empiris C137H97O9NS. Batu bara ini digunakan dalam menjalankan pembangkit tenaga listrik di Amerika Serikat. Dengan kata lain, batu bara ini digunakan dalam konversi energi panas menjadi energi mekanik. Kemudian menjadi energi listrik. Nilai LHV dan HHV (berdasarkan wet basis) berturut-turut adalah 11,230 Btu/lb dan 11,723 Btu/lb

Batu bara antrasit (anthracite coal) atau batu bara keras, merupakan batu bara yang menduduki peringkat tertinggi dari jenis-jenis batu bara lainnya. Batu bara ini memiliki kandungan karbon paling tinggi (sampai sekitar 98% berat batu bara). Batu bara ini terbentuk dari batu bara beraspal yang mengalami tekanan yang sangat kuat di dalam permukaan lipatan batuan. Jenis batu bara ini digunakan dalam peleburan besi dengan pembuatan kokas. Nilai HHV adalah 14,000 Btu/lb.

Adapun hasil pengamatan ultimate analysis maupun proximate analysis disajikan dalam data-data di bawah ini

Data kedua adalah sebagai berikut

Berikut adalah tabel yang menunjukkan jenis-jenis batu bara beserta persen kandungan energi dan senyawanya.

German Classificatio

n

English Designatio

n

Volatiles %

C Carbon 

%

H Hydrogen 

%

O Oxygen 

%

S Sulfur 

%

Heat content kJ/kg

Braunkohle Lignite 45–65 60–75 6.0–5.8 34-17 0.5-3<28,470

Flammkohle Flame coal 40-45 75-82 6.0-5.8 >9.8 ~1<32,870

Gasflammkohle

Gas flame coal 35-40 82-85 5.8-5.6 9.8-7.3 ~1

<33,910

Gaskohle Gas coal 28-35 85-87.5 5.6-5.0 7.3-4.5 ~1 <34,96

0

Fettkohle Fat coal 19-28 87.5-89.5 5.0-4.5 4.5-3.2 ~1<35,380

Esskohle Forge coal 14-19 89.5-90.5 4.5-4.0 3.2-2.8 ~1<35,380

MagerkohleNon baking coal Okt-14 90.5-91.5 4.0-3.75 2.8-3.5 ~1 35,38

Anthrazit Anthracite 07-Des >91.5 <3.75 <2.5 ~1<35,300

Percent by weight

Kayu (wood)

Kayu sudah digunakan sebagai bahan bakar sejak zaman purbakala. Sampai sekarang, kayu masih merupakan sumber energi terbesar di dunia. Kayu diperoleh dari pepohonan yang ditebang. Biasanya, kayu dijadikan sebagai alat untuk memasak (konversi bahan kimia menjadi energi panas). Adapun ultimate analysis dari kayu disajikan dalam tabel berikut.

Tabel di bawah ini juga disajikan proximate analysis dan ultimate analysis dari kayu.

Nilai HHV dari kayu (berdasar spesies pohon) disajikan dalam tabel berikut ini

Adapun nilai LHV adalah 7756 Btu/lb (Hardwood) atau 8187 Btu’s/lb (Coniferous wood)

Arang (charcoal) Arang merupakan bahan bakar padat yang mengandung karbon dan abu. Arang diperoleh akibat hilangnya kandungan air dan substansi lain yang terdapat pada makhluk hidup (khususnya dalam proses pembakaran atau pyrolysis). Arang terdiri atas: arang kayu, arang serbuk gergaji, arang sekam

padi, arang tempurung kelapa, dan sebagainya. Arang juga digunakan sebagai bahan bakar industri, khususnya tungku untuk melelehkan besi. Arang juga digunakan dalam memproduksi syngas dan bahan bakar kendaraan bermotor.

Proximate analysis dan ultimate analysis dari arang dapat diperlihatkan dalam tabel berikut

Nilai HHV adalah 12,800 Btu/lb.

Gambut (Peat)Gambut merupakan bahan bakar padat yang terbentuk dari bagian-bagian tumbuhan yang telah mengalami penguraian (seperti Sphagnum). Gambut dipakai sebagai bahan bakar untuk membengkitkan listrik (konversi energi kimia menjadi panas dan listrik). Nilai HHV adalah antara 5,500 - 8,800 Btu/lb. Berikut adalah ultimate analysis dari gambut (bersamaan dengan kotoran ayam)

Adapun ultimate and proximate analysis disajikan dalam grafik di bawah ini

Karakteristik Beberapa Bahan bakar cair

1. Solar/Bahan Bakar Diesel (Diesel fuel)American Society for Testing and Materials (ASTM) mengklasifikasikan bahan bakar diesel (solar) menjadi tiga, yaitu:

(i) Tingkat 1-DMerupakan bahan bakar yang volatile untuk mesin dengan perubahan kecepatan dan loading yang berfrekuensi, misalnya untuk kendaraan bermotor.

(ii) Tingkat 2-DMerupakan bahan bakar dengan volatilitas lebih rendah untuk mesin industri, mesin kapal laut, dan lokomotif.

(iii) Tingkat 4-DBahan bakar dengan volatilitas lebih rendah untuk mesin berkecepatan rendah dan sedang.

Property Metode test

Sulfur rendahNo. 1-D

No.1-D Sulfur rendahNo. 2-D

No. 2-D No. 4-D

Flash point, 0C, min. D93 38 38 52 52 55Temperatur distilasi, 0C, 90%-vol.recoveredMin.Max.

D86

288 288 282338

282338

Sulfur, %-massa, max. D2622 0,05 0,5 0,05 0,5 2,0Angka setana, min. D613 40 40 40 40 30

1. Indeks setana, min.

2. Aromatisitas, %vol, max.

D976

D1319

40

35

40

35

Flammability Limitsdi udara (%-volume)

D975 1 – 6

Ignition temperature (oC)

D975 250

Densitas (g/mL) D975 Evaporasi Temperatur(%-berat) ( o C)

0 0 0,838015 0,8245

<0,87625 0,817140 0,8063

28 0 0,845015 0,8350

Boiling point range(%-berat)

D975 Boiling Point %-berat( o C) 40 160 180 1100 1120 1140 3160 11180 23200 34250 65300 91350 99

Heat of Combustion(MJ/kg)HHVLHV

44,843,4

2. Premium/Bensin (Gasoline)KarakteristikBoiling point range (oF) 100 – 400Ignition temperature (oC) 232Flash point (oC) -43Heat of Combustion(MJ/kg)HHVLHV

47,3044,4

Density (kg/L) 0,71 – 0,77

3. Avtur (jet fuel)KarakteristikBoiling point range (oF) 349Ignition temperature (oC) 210Flash point (oC) 60Heat of Combustion(MJ/kg)HHVLHV 42,8Density at 15 oC (kg/L) 0,81

4. Minyak tanah (kerosin)

KarakteristikBoiling point range (oF) 304 – 574 Ignition temperature (oC) 220 Flash point (oC) >38 – 72 Heat of Combustion(MJ/kg)HHVLHV

46,243

Density (g/cm3) 0,78–0,81

5. EtanolKarakteristikBoiling point range 172Ignition temperature (oC) 362Flash point (oC) 13 – 14 Heat of Combustion(MJ/kg)HHVLHV

29,728,9

Density (g/cm3) 0,789

Referensi:

http://www.engineeringtoolbox.com/fuels-boiling-point-d_936.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Fuel_oil

http://en.wikipedia.org/wiki/Kerosene

http://hypertextbook.com/facts/2003/ShaniChristopher.shtml

Portofolio Bahan Bakar Cair. Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Depok: 2001.

http://www.purdue.edu/discoverypark/energy/assets/pdfs/cctr/outreach/Basics8-CoalCharacteristics-Oct08.pdf

http://www.dggs.alaska.gov/webpubs/dggs/rdf/text/rdf2003_001.PDF

http://www.essom.com/backend/data-file/engineer/engin21_1.pdf

http://en.wikipedia.org/wiki/Heat_of_combustion

http://marioloureiro.net/ciencia/ignicao_vegt/ragla91a.pdf

http://www.ruraltech.org/projects/conversions/briggs_conversions/briggs_ch09/chapter09_combined.pdf

http://en.wikipedia.org/wiki/Wood_fuel

http://blog.woodboilers.com/2009/06/european-union-to-north-american-wood.html

http://id.wikipedia.org/wiki/Arang

http://en.wikipedia.org/wiki/Charcoal

http://naldc.nal.usda.gov/download/36172/PDF

http://www.engineeringtoolbox.com/fuels-higher-calorific-values-d_169.html

http://ulir.ul.ie/bitstream/handle/10344/414/OC_emissions.pdf;jsessionid=4883CF48A83C0BC5579F3E2C148EED3F?sequence=3

http://web.anl.gov/PCS/acsfuel/preprint%20archive/Files/28_1_SEATTLE_03-83_0125.pdf

http://en.wikipedia.org/wiki/Coal