BAB IBAHAN BAKAR

•Bahan Bakar Padat

•Bahan Bakar Cair

•Bahan Bakar Gas

I.1. Bahan Bakar Padat

• Bahan bakar padat paling banyak digunakan adalah batubara

• Bahan bakar padat yang lain adalah limbah padat seperti serbuk gergaji, sekam padi, bagas tebu, tandan sawit, sabut kelapa dan lain-lain.

Batubara

a. Asal batubaraBatubara berasal dari pembusukan sisa-sisa tumbuhan yang tumbuh subur di dalam rawa dan tanah berlumbur yang terperangkap jutaan tahunTanah yang kaya mineral tersebut terdekomposisi oleh bakteri, kimia, dan fisis (tekanan dan temperatur)Tidak ada batubara yang sama dalam setiap sumbernya

Penambangan batubara

b. Klasifikasi Batubara

Batubara diklasifikasikan berdasarkan tingkatnya

Batubara tingkat lebih RENDAH diklasifikasikan berdasarkan HEATING VALUE

Batubara tingkat lebih TINGGI diklasifikasikan berdasarkan PERSEN BERAT FIXED CARBON

Group Fixed Carbon Heating Value

Anthracitic > 86

> 14.000Bituminous

low –

medium

volatile

69 – 86

Bituminous

high

volatile < 69

11.500 – 14.000

Subbitumi-nous

8.300 – 11.500

Lignitic < 8.300

c. Komposisi & Heating Value Batubara

Ada 2 analisa untuk menggambarkan komposisi batubara, yaitu

ANALISA PROKSIMAT dan ANALISA ULTIMAT

• ANALISA PROKSIMATanalisa yang digunakan untuk menentukan kadar air, zat volatile, fixed carbon, dan ash

Semakin tinggi fixed carbon maka semakin tinggi tingkat batubara

Semakin tinggi kadar air dan zat volatile maka semakin rendah tingkat batubara

FIXED CARBON

Residu yang muncul setelah zat volatile dilepaskan dan dihitung dengan pengurangan dari 100 % dengan kadar air, zat volatile, dan ash (abu)

ASH (ABU)

Residu anorganik yang tersisa setelah batubara dibakar pada kondisi tertentu. Komposisi ash sebagian besar adalah senyawa silikon, alumunium, besi dan kalsium, serta sedikit magnesium, sodium, potasium, fospor.

Zat volatile bagian batubara yang ketika dipanaskan akan hilang ke udara, dibebaskan sebagai gas atau uap

Zat volatile muncul karena dekomposisi termal batubara

ANALISA ULTIMAT

analisa yang digunakan untuk menentukan carbon, hidrogen, nitrogen, oksigen, dan sulfur dengan metode yang digunakan

HEATING VALUEPanas yang dihasilkan pada volume konstan

dengan pembakaran sempurna suatu kuantitas batubara pada kalorimeter dengan kondisi tertentu

Heating value terdiri dari GROSS (high) HEATING VALUE dan LOW HEATING VALUE

• High heating value adalah jika panas yang dihasilkan termasuk panas laten penguapan air

• Low heating value adalah jika panas yang dihasilkan tidak termasuk panas laten penguapan air

QL = QH – k.W

• Analisa batubara dapat dilaporkan sebagai basis basah, basis kering, dan basis kering bebas abu

• Basis basah menunjukkan persen berat tiap bagian dalam sampel yang diterima

• Basis kering (bebas air) menunjukkan persen berat bagian tanpa memasukkan bagian air

• Basis kering bebas abu menunjukkan persen berat bagian tanpa abu dan air

c. Sifat fisis batubara

- FSI (Free Swelling Index)

- HGI (Hardgrove Grindability Index)

- Bulk Density

- Size Stability

- Spesific Heat

e. Batubara IndonesiaJumlah cadangan batubara Indonesia 38,8 milyar ton

Kalimantan 21,2 milyar tonSumatera 17,5 milyar ton

Kualitass batubara Indonesialignit 58,63 %subbituminous 26,63 %bituminous 14,38 %antrasit 0,36 %

f. Pengolahan Batubara Indonesia- Combustion (pembakaran)- Gasifikasi

- Proses mengubah batubara dr bhn bakar pdt mjd bhn bakar gas shg mudah terbakar

- Liquefaction

- Carbonization- Proses mengubah batubara pada kondisi inert (sedikit

oksigen) pada temperatur tinggi (900 – 1200 oC) untuk menghasilkan material padat dan berpori (kokas / coke)

- Hasil samping berupa gas

g. Emisi Batubara

Pembakaran batubara menghasilkan CO2 yang meningkatkan efek rumah kaca (pemanasan global)

Emisi lain yang dilepaskan adalah sulfur, nitrogen oksida (NOx), dan merkuri yang dapat mencemari udara dan air

Sulfur dapat bereaksi dengan oksigen membentuk SO2

I.2. Bahan Bakar Cair

• Bahan bakar cair yang masih banyak digunakan adalah bahan bakar minyak.

• Semakin menipisnya cadangan minyak bumi mendorong mengembangan bahan bakar lain yang bersifat renewable, seperti biodiesel dan bioetanol.

1.2.1. Bahan bakar minyaka. Asal bahan bakar minyak

Bahan bakar minyak diperoleh dari distilasi fraksinasi (refinery) crude oil

C1 – C5

C6 – C11

C12 – C20

C21 – C30

C31 – C40

lbh C40

• Kebanyakan produk distilasi adalah fraksi berat, padahal kebanyakan konsumsinya adalah fraksi ringan (bensin, dll)

• Sehingga kebanyakan fraksi berat diolah lagi menjadi fraksi lebih ringan dengan memotong ikatan – ikatannya agar lebih rendah melalui proses cracking (dengan / tanpa katalis)

b. Komposisi minyak bumi

• Perbandingan unsur – unsur yang terdapat dalam minyak bumi sangat bervariasi. Berdasarkan atas hasil analisa, diperoleh data sebagai berikut :

• Karbon    : 83,0 – 87,0 %• Hidrogen  : 10,0 – 14,0 %• Nitrogen  :  0,1 – 2,0 %• Oksigen   :  0,05 – 1,5 %• Sulfur      :  0,05 – 6,0 %

senyawa non hidrokarbon

• Senyawaan SulfurCrude oil yang densitynya lebih

tinggi mempunyai kandungan Sulfur yang lebih tinggi.

menyebabkan korosi (khususnya dalam keadaan dingin atau berair), karena terbentuknya asam yang dihasilkan dari oksida sulfur (sebagai hasil pembakaran gasoline) dan air.

• Senyawaan OksigenKandungan total oksigen dalam

minyak bumi adalah kurang dari 2 % dan naik dengan naiknya titik didih fraksi.

Kandungan oksigen bisa naik apabila produk itu lama berhubungan dengan udara.

Oksigen dalam minyak bumi berada dalam bentuk ikatan sebagai asam karboksilat, keton, ester, eter, anhidrida, senyawa monosiklo dan disiklo dan phenol.

• Senyawaan NitrogenUmumnya kandungan nitrogen dalam minyak bumi sangat rendah, yaitu 0,1 – 0,9 %. Kandungan tertinggi terdapat pada tipe Asphalitik.

Nitrogen mempunyai sifat racun terhadap katalis dan dapat membentuk gum / getah pada fuel oil. Kandungan nitrogen terbanyak terdapat pada fraksi titik didih tinggi.

Secara garis besar minyak bumi dikelompokkan berdasarkan komposisi kimianya menjadi empat jenis, yaitu :

1. Parafin (alkana)

2. Naftalen (siklo alkana)

3. Aromatik (benzena)

4. Olefin (alkena/alkina sedikit)

• minyak bumi jenis parafin jika dominan terdiri dari parafin

• minyak bumi jenis aspaltin jika dominan terdiri dari nafta dan aromatik

c. Sifat fisis dan kimia• Analisa ultimat• Kandungan hidrogen dapat dihitung dari

relative density: H = 26 – 15s• Relative density ditunjukkan dengan satuan

derajat API = 141,5/s – 131.5• Heat of combustion• Pour point, flash point, smoke point• Thermal Expansion• Specific heat capacity• Thermal conductivity

I.3. Bahan Bakar Gas

I.3.1. Gas Alama. Asal gas alam

Biasanya ditemukan dengan atau dekat akumulasi minyak mentah. Kadang-kadang ditemukan dalam sumur terpisah. Tetapi lebih sering ditemukan terperangkap antara minyak dan lapisan kedap air dalam sumur minyak

b. Komponen gas alam

• Gas alam terdiri dari hidrokarbon dengan titik didih rendah.

• Metana komponen utama, TD 119 K

• Etana maks 10 %, TD 184 K

• Propana maks 3 %, TD 231 K

• Butana, Pentana

Komposisi % vol

metana 86,3 – 95,2

etana 2,5 – 8,1

propana 0,6 – 2,8

butana 0,13 – 0,66

Heating value 1024 – 1093 Btu/ft3

Specific gravity 0,586 – 0,641

Kebanyakan gas alam bebas sulfur

Gas alam bersifat sweet tidak ada H2S

Gas alam bersifat sour ada H2S

c. Kompresibilitas gas alam

Sifat –sifat gas mengalami penyimpangan terhadap volume, temperatur, dan tekanan dari gas ideal

Sifat ini ditunjukkan dengan bilangan tak berdimensi faktor kompresibilitas, z

pV = z RT

Gas alam disimpan pada tekanan tinggi. Nilai z kurang dari 1 secara signifikan. Kompresibilitas gas harus diperhatikan

LNG (Liquefied Natural Gas)Penyimpanan dan pengapalan dalam bentuk yang dicairkan sangat menguntungkan. 1 ft3 metana cair pada 111 K sebanding dengan 160 ft3 metana gas. Kondisi penyimpanan 325 psia dan 170 K

LPG (Liquefied Petroleum Gas)LPG adalah hidrokarbon khusus yang dicairkan pada tekanan cukup dan temperatur normal. Komponen utama adalah propana, propilen, butana, butilen, dan isobutana