Please enable JavaScript.

Coggle requires JavaScript to display documents.

BAB 2 BAHAN BAKAR DAN PEMBAKARAN, 2.1 Bahan Bakar Padat, Kandungan karbon…

- - - - a. Komposisi
        
        Komposisi bahan bakar gaas menentukan nilai kalor bahan bakar dan karakteristik pembakaran lainnya (kebutuhan udara, T pembakaran, kecepatan api, flammability limits, karakteristik api, dsb)
        
        b. Densitas
        
        c. Nilai kalor
        
        d. Kebutuhan udara pembakaran
        
        e. Temperatur pembakaran
        
        f. Karakteristik api
        
        2 more items...
        
        Temperatur pembakaran diuraikan lebih lanjut pada neraca massa dan energi
        
        1.Pembakaran yang terjadi dalam burner diharapkan adalah pembakaran sempurna. 2.Umumnya udara disuplai berlebih (lebih banyak dari pada yang diperlukan untuk pembakaran secara stiokiometri) untuk kesempurnaan reaksi pembakaran. 3.Udara berfungsi sebagai penurun temperatur sistem, agar material konstriksi burner tidak rusak, karena itu kebutuhan udara stiokiometrik dan T api perlu diperhatikan dahulu
        
        Nilai kalor bahan bakar gas merupakan jumlah nilai kalor komponen penyusunnya. HHV = ⅀ yi, HHVi, LHV = ⅀ yi. LHVi, dengan yi = fraksi mol masing-masing komponen dalam campuran.
        
        Densitas gas sangat rendah (1/6000 - 1/1000 densitas BBM). Karena itu bahan bakar gas sulit disimpan maupun ditransportasikan
  - - - Compressed Natural Gas (CNG)
        
        Liquefied Petroleum Gas (LPG)
        
        Liquefied Petroleum Gas (LPG) semula adalah gas ikutan minyak bumi mentash dengan kansungan utama berupa propana (C3H8) dan butana (C4H10). Saat ini, komponen penyusun LPG diekstrak dari gas bumi. Kandungan propana mencapai 95% sisanya butana, etana dan senyawa hidrokarbon lain. LPG disimpan dan ditransportasikan dalam tabung pada temperatur kamar dan tekanan uap jenuhnya (6-8 atm).
        
        Compressed Natural Gas (CNG) adalah gas alam tekanan tinggi. Gas alam ditekan agar pentimpanan dan transportasi lebih mudah. CNG memiliki densitas yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan gas alam, sehingga penyimpanan membuthkan ruang yang lebih kecil. CNG dapat disimpan dalam tangki bertekanan 20-25 Mpa (200-250 bar) pada temperatur ruang. dan disimpan dalam tangki silinder atau bola. CNG lebih murah diproduksi dibandingkan dengan LNG. Akan tetapi, CNG tidak ekonomis untuk ditransportasikan ke jarak yang sangat jauh. Gas alam dapat dicairkan menjadi LNG, kemudian diubah menjadi CNG untuk ditransportasikan ke konsumer akhir
      - Gas alam yang dicairkan kemudian disimpan didalam tangki pada T= -150oC dan P= 1 atm. LNG sebagian besar tersusun oleh metana dan sedikit etana dan propana. Untuk transportasi jarak jauh, gas alam menjadi tidak ekonomis untuk dilakukan. Karena itu, gas alam ditransportasikan dalam bentuk cair. Dalam penggunaannya, gas alam dalam bentuk LNG diuapkan dahulu sebelum dibakar (regasifikasi)
        
        Kilang LNG di Indonsia
        
        Bontang
        
        Tangguh
        
        Arun (dahulu)
        
        Donggi senoro
  - - - Gas hasil gasifikasi
        
        Jika gasifikasi dilaksanakan dengan udara, gas hasil gasifikasi mengandung banyak N2, sehingga nilai kalornya rendah (low btu gas). Gas ini sering disebut dengan gas produser. Gas produser digunakan sebagai bahan bakar untuk produksi panas atau bahan bakar motor diesel dan motor gas (gas engine)
        
        Jika gasifikasi dilangsungkan dengan O2 atau/dan kukus, maka gas yang dihasilkan akan mengandung CO H2, dan disebut gas sintesis. Gas sintesisi ini memiliki nilai kalor sedang hingga tinggi. Selain dapat digunakan sebagai bahan bakr, gas sintesis ini banyak digunakan untuk memproduksi senyawa kimia, misalnya metana, ammonia, metanol, hidrokarbon (Fixcher Tropsch Fuel). Kompoisisi gas produser hasil gasifikasi batubara dan biomassa.
      - Coke oven gas
        
        Coke oven gas adalah ga yang dihasilkan dari pembuatan kokas melalui pemanasan batubara bituminous tanpa oksigen.
        
        Coke oven gas memiliki komposisi sebagai berikut (secara umum) : 48% H2, 32% CO, 16% CH4, 7% N2, 5% C2H4, $% CO2, 2% C6H6. Gas ini memiliki nilai kalor antara 18.600-22.000 kJ/m2. Seperti blast furnance gas, coke oven gas juga banyak digunakan sebagai bahan bakar secara lokal di pabrik pembuatan kokas. Coke oven gas juga dapat digunakan sebagai bahan bakar untuk membangkitkan listrik.
      - Blast furnance gas
        
        Blast furnance gas adalah gas produk samping dari pabrik peleburan besi. Gas ini dihasilkan pada proses pengubahan biji besi menjadi pig iron. Biji besi, kokas dan limestone diumpankan ke dalam tungku dari atas, udara dialirkan ke dalam tungku dari bawah. Pada saat udara mengalir dari bawah, kokas bereaksi dengan oksigen membentuk CO dan panas. CO mereduksi bijih besi sehingga menghasilkan besi dan CO2.
        
        Proses dalam tungku ini menghasilkan produk samping Blast furnance gas , yang banyak mengandung CO sehinga dapat digunakan sebagai bahan bakar. Blast furnance gas pada umumnya terdiri dari 58% N2, 27% CO, 12% CO2, 2% H2, dan sedikit CH4. Gas ini memiliki nilai kalor sekitar 3350 - 3370 kJ/m3. Nilai kalornya rendah karena cukup banyak mengandung gas nitrogen. Gas tersebut pada umumnya digunakan sebagai bahan bakar di pabrik peleburan besi.
  - - - Komposisi biogas secara umum
        
        1 Metana (CH4) 50%-75%
        
        2 Karbondioksida (CO2) 25%-50%
        
        3 Nitrogen (N2) 0%-10%
        
        4 Hidrogen (H2) 0%-1%
        
        5 Hidrogen sulfida (H2S) 0%-3%
        
        6 Oksigen (O2) 0%-0,5%
- - - - Bahan bakar minyak (BBM) adalah hasil pengolahan minyak bumi. BBM merupakan campuran hidrokarbon dengan rentang titik didik tertentu.
        
        a. Gas
        
        b. Gasoline (bensin)
        
        c. Kerosin
        
        d. Minyak diesel (solar)
        
        e. Minyak bakar (fuel oil)
        
        1 more item...
        
        Kakteristtik bahan bakar minyak
        
        Densitas API (American Petroleum Institute)
        
        Nilai kalor (heating value)
        
        Viskositas
        
        Titik tuang (pour point)
        
        Flash point (titik nyala)
        
        Titik swasulut (autoignition temperture)
        
        Angka oktana
        
        Angka setana
    - - Biodiesel adalah senyawa metil esterdari minyak nabati. Biodiesel dibuat dengan reaski esterifikasi/transesterifikasi dari asam lemak dan alkohol (metanol, etanol, atau propanol)
        
        Keunggulan biodiesel
        
        Emisi gas yang ramah lingkungan
        
        Bebas sulfur
        
        Memiliki angka setana yang lebih tinggi yaitu 46-70, sedangkan solar memiliki angka setana yaitu 55-47
    - - Bioetanol (C2H5OH) merupakan energi terbarukan yang diharapkan sebagai pengganti minyak tanah atau substitusi parsial bensin.
        
        Sumber bahan baku bioetanol
        
        Tetes tebu
        
        Singkong
        
        Sorgum
        
        Sagu
        
        Nipah
        
        Jerami padi
        
        Bonggol pisang
        
        Tandan kosong kelapa sawit
        
        Yang terpenting bahan tersebut mengandung karbohidrat (gula, pati, selulosa, dan hemiselulosa)
    - - Metanol adalah senyawa dengan gugus terendah dalam deret homolog alkohol alifatik dengan rumus (CH3OH).
      - Metanol merupakan cairan dengan derajat flammability yang tinggi dengan mempunyai titik didih 64,7oC
      - Metanol merupakan salah satu bahan bakar cair sekunder yang sangat fleksibel dapat dibuat dari biomassa atau batubara melalui berbagai proses
      - Metanol dapat dikonversi menjadi bahan bakar lain dan berbagai jenis bahan kimia. Melalui proses Methanol to Gasoline (MTG).
      - Metanol juga dapat dimanfaatkan sebagai pendingin anti beku, pelarut, dan bahan aditif bagi industri etanol
      - Emisi yang dihasilkan berupa CO2 dan H2O, oleh karena itu metanol sebagai bahan bakar sangat diminati
- - - - b. sebagaian C dapat keluar sebagai jelaga (partikel arang)
      - c. sedikit SO2 mungkin teroksidasi menjadi SO2
      - a. sebagian C dapat menjadi CO, jika pembakaran dengan udara kurang
  - - - Pembakaran dengan O2 sesuai dengan persamaan reaksi dinamai pembakaran secara stoikiometri :
        
        CH4 + 2 O2 => CO2 + 2 H2O (2.9)
        
        C2H6 + 3,5 O2 => 2 CO2 + 3 H2O (2.10)
        
        C2H4 + 3 O2 => 2 CO2 + 2 H2O (2.12)
        
        C3H8 + 5O2 => 3CO2 + 4 H2O (2.11)
        
        C6H14 + 9,5 O2 => 6 CO2 + 7 H2O (2.13)
  - - - CxHyOz + (x + y/4 – z/2) O2 => x CO2 + y/2 H2O
        
        Di dalam persamaan reaksi di atas, peranan atom S dan atom lainnya dalam neraca massa diabaikan.
      - Bahan bakar padat atau bahan bakar cair juga sering dinyatakan dalam komposisi atom atau elemen, dalam dalam fraksi massa : WC, WH, WS, WN, WO dan W abu. Bhan bakar padar, seperti batubara sering mengandung banyak abu. sehingga kandungan abunya perlu diperhatikan dalam perhitungan neraca massa
        
        Perhitungan kebutuhan O2 diawali dengan konversi jumlah massa masing-masing atom menjadi jumlah mol, kemudian dilanjutkan dengan reaksi atom C, H, S dan N dengan O2
- - - - b. Di dalam praktek, pembakaran biasanya dilaksanakan dengan jumlah udara melebihi udara stoikiometri, dengan tujuan untuk meyakinkan kesempurnaan pembakaran (semua bahan bakar terbakar sempurna). Proses pembakaran ini dinamai pembakaran dengan udara berlebih (excess air)
        
        c. Nilai Ux di dalam praktek tergantung pada jeni s bahan bakar dan konfigurasi burner (tempat reaksi pembakaran)
        
        d. Udara berlebih dimaksudkan untuk meyakinkan kesempurnaan pembakaran, tetapi jika nilainya terlalu tinggi/banyak akan mengakibatkan banyak rugi-rugi gas cerobong, yaitu panas sensibel yang terbawa keluar oleh gas verobong dan terbuang ke lingkungan, Rugi-rugi panas dibahas lebih lanjut di Bab 3
        
        e. Persentase udara berlebih sering dikaitkan dengan konsentrasi O2 di dalam gas cerobong. Pada pembakaran dengan persentase udara berlebih tinggi, konsentrasi O2 dei dalam gas cerobong semakin tinggi.
        
        f. Konsentrasi O2 di dalam gas cerobong biasanya diukur atau dipantau untuk digunakan sebagai indikasi persen udara berlebih dalam pembakaran
        
        Ux = Unyala - Ustoi/Ustoi x 100%
        
        Ux = persen udara berlebih
        
        laju alir udara nyata
        
        laju alir kebutuhan udara soikiometri
  - - - b. Jika pembakaran dengan udara dan sempurna, gas cerobong mengandung CO2, H2O dam N2, serta O2 sisa
        
        c. Walaupun seluruh bahan bakar mungkin terkonversi habis, pembakaran tak sempurna menghasilkan CO dan mungkin juga C (jelaga). Kehadiran CO dan jelaga di dalam gas cerobong harus dihindari karena dapat menurunkan efisiensi pembakaran dan gas CO sangat beracun
        
        d. Jumlah dan komposisi gas cerobong dapat dihitung dari necara massa pembakaran
        
        e. Gas cerobong yang meninggalkan tungku pembakaran atau boiler pada temperatur tinggi membawa panas sensibel. Panas sensibel gas cerobong ini mengakibatkan rugi-rugi gas cerobong yang menurunkan efisiensi pembakaran. Karena itu, gas cerobong diupayakan agar meninggalkan tunggu pada temperatur relatif rendah (biasanya sekitar T=120oC)
- - - - Bituminous
        
        sub-bituminus
        
        Lignit
        
        Gambut
  - - - Kadar air (moisture)
      - Abu (ash)
      - Zat mudah menguap (volatile matter)
      - Karbon tetap (fixed carbon)