2. Bahan BAkar

8/16/2019 2. Bahan BAkar

http://slidepdf.com/reader/full/2-bahan-bakar 1/32

BAHAN BAKAR(JENIS &

KLASIFIKASI)

TKM 407 UTILITAS

RINJANI RATIH RAKASIWI



Industri dan Energi

INDUSTRI PROSES

Energi (istri!" #e!ani!"

ter#a)

Ba$an Ba!ar %%

Sumber energi terbesar yangdigunakan !e" industri #rses berasa! dari $si!%

Fossil Fuel & ba"an bakar yang

bersumber dari bumi 'tana"(sebagai "asi! dari #rsesdekm#sisi yang sangat!ambat serta kn)ersi kimiadari ba"an*ba"an rganik

+nt" &* #adatan 'batubara(* ,airan 'minyak bumi(* gas 'gas a!am(



BATUBARA

+adangan sumber energi $si! terbesar di muka bumi%

-erasa! dari tumbu"an yang mem$si! ber.uta*.uta ta"un !am#au%

Tekanan/ tem#eratur tinggi/ dan anaerb terdekm#sisi danterkn)ersi men.adi tumbu"an !a#uk kaya karbn -ATU-ARA%

-erdasarkan ni!ai ka!r dan kandungan karbn '+ 1 Fixed carbon(

Antrasit

-itumin

Sub*bitumin

Lignit



ANTRASIT

Meru#akan batubara dengan kua!itas yang #a!ing baik dengankandungan karbn teta# 'fxed carbon( 23 526 berat basiskering% Antrasit memi!iki #enam#i!an "itam mengki!at/ keras/dan #adat% -atubara .enis ini terbagi men.adi sub*bagianberdasarkan kandungan karbn teta#nya/ yakni & meta*antrasit dengan kandungan karbn !ebi" dari 526/ antrasit'58 526(/ dan semi*antrasit '23 586(%

BITUMINMerupakan jenis batubara yang paling banyak terdapat di bumi.Kandungan karbon tetapnya sebesar 46 – 86 berat sedangkan

kandungan volatile matter !nya " – 4#. Nilai kalornya berkisar antara$$### – $4### Btu%lbm. Batubara bituminous dapat terbakar denganmuda&' apalagi jika berada dalam bentuk serpi&an%serbuk. Batubara initerbagi menjadi ( sub!bagian yang masing!masing berbeda nilai kalor'kandungan fixed carbon' dan kandungan volatile matter . Kelima sub!bagian tersebut adala& ) low-volatile, medium-volatile, high-volatile A,high volatile B, dan high-volatile C. *enis high-volatile A &ingga +

dibedakan berdasarkan nilai kalornya.



,UB!BITUMIN,ub!bitumin terbagi menjadi - sub!bagian' yakni sub!bituminous ' B'

dan +. /erbedaannya terletak pada nilai kalor masing!masing. 0imana sub!bagian memiliki nilai kalor $#### – $$(## Btu%lbm ' sub!bagian B 12(## – $#(##3' sub!bagian + 18-## – 2(##3. Kandunganairnya ukup besar' yakni berkisar $( – -# tapi sering pulakandungan sul5urnya renda&. Berarna okelat ke&itaman danstrukturnya &omogen.

7INITMerupakan batubara dengan kualitas paling renda&. 0iambil dariBa&asa 7atin 9lignum: yang artinya kayu. Berarna okelat danstrukturnya laminar' serta serat!serta seperti kayu sering nampak di

dalamnya. Kandungan airnya ukup tinggi &ingga lebi& dari -#.Begitu pula dengan kandungan volatile matter-nya. Nilai kalor batubara jenis ini berkisar antara 6-## – 8-## Btu%lbm. Terbagi menjadi " sub!bagian yaitu lignit dan B yang masing!masing dibedakan ole& nilaikalornya. Karena tingginya kandungan air dan volatil mater-nya' makabatubara lignit tidak ekonomis apabila diangkut untuk jarak yang ukup

jau&.



Tabe! K!asi9kasi -atubara -erdasarkanTingkatannya 'ASTM :*22(

AN9kasi ini tidak termasuk bebera#a batubara/ terutama .enis ;nnbanded;/ dengan si$at*si$at 9sik dan kimia yang tidak umum dan berada da!am Carbon atau ni!ai ka!r dari ke!as bitumin high volatility dan sub*bitumin% Semua batubara ini mengandung <426 Fixed Carbon dry mineral-matau !ebi" dari =>000 -tu?!b #ada wet mineral-matter-ree basis. da!am arti batubara mengandung kebasa"an in"eren a!amia"nya/ teta#i tidak termasuk air yang ter!i"at #ada #ermukaan batubaraenggum#a! termasuk ke!m#k !@ )!ati!ity dari ke!as bituminbara yang memi!iki 356 atau !ebi" Fixed Carbon dengan dry mineral-matter-ree basis "arus dik!asi9kasikan tergantung #ada Fixed Carbon de

abaikan ni!ai ka!rikin terda#at .enis tak menggum#a! da!am ke!m#k ini dari ke!as bitumin/ dan ada #enge,ua!ian yang nyata da!am ke!m#k bitumin + high



ANALISIS BATUBARAProximate Analysis (Anaisis Pr!si#asi)

- Fixed Carbon (FC) unsur karbn yang terkandung da!am batubara% enentuan

+ ini di#erkirakan dengan mengangga# se!isi" antara berat sam#e! ',nt"ana!isis( dengan #en.um!a"an kadar BM 'B!ati!e Matter(/ M 'Misture(/ dan A'As"(%

* Volatile atter 'BM(/ meru#akan bagian dari batubara 'se!ain ua# air( yanga#abi!a sam#e! batubara di#anaskan tan#a ksigen 'menurut ASTM :* =7>/tem#eraturnya =7>0 se!ama 7 menit( maka ba"an tersebut akan "i!ang?!e#as%BM sendiri terdiri atas "idrkarbn atau gas !ain yang di"asi!kan se!ama

#rses dekm#isisi%* oisture 'M(/ #enentuan ni!ai ini di!akukan dengan #engeringan sam#e! da!am)en #ada su"u 80% Ha! ini tentu sa.a tidak mere#resentasikan se!uru"kandungan air di da!am batubara/ misa!nya air yang terikat/ air yang ter"idrasi/atau air yang berada di #ermukaan batubara%

* !sh 'A(/ yakni garam*garam anrganik yang terda#at di da!am batubara% Kadar

abu ini ditentukan berdasarkan banyaknya ba"an tak terbakar 'residu #embakaran(sete!a" batubara basis kering dibakar #ada su"u =20%

* "ulur 'S(/ .uga meru#akan sa!a" satu kandungan da!am batubara yangberkntribusi ter"ada# ni!ai ka!r karena a#abi!a terbakar akan meng"asi!kanka!r serta senya@a SC8% Senya@a ini a#abi!a berikatan dengan air akanmembentuk asam yang bersi$at sangat krsi$ dan #!utan bagi atms$er% Se"inggaseda#at mungkin di!akukan #engurangan kadar su!$ur di da!am batubara%



ANALISIS BATUBARAUltimate Analysis (Anaisis Uti#asi)

Ana!isis yang kedua ada!a" ana!isis u!timasi yang

meru#akan serangkaian ana!isis !abratrium yang memuat

sebua" !a#ran mengenai kandungan karbn/ "idrgen/

ksigen/ nitrgen/ dan su!$ur di da!am batubara besertani!ai #embakaran tingginya 'HHB(% Kegunaan ana!isis

u!timasi ada!a" untuk menentukan kebutu"an udara

#embakaran #ada sebua" sistem berba"an bakar batubara%

Se"ingga #ada ak"irnya da#at digunakan untuk mengukur

sistem a!iran bagi da#ur #embakaran% Semua ana!isis ini

di!a#rkan dengan basis bebas kebasa"an 'ree-moisture(

dan bebas abu%



Heating 'aue (Niai Kar)

Jum!a" #anas yang ditrans$er ketika #rdukdari #embakaran sem#urna dari ba"an bakardidinginkan "ingga men,a#ai su"u a@a! dariba"an bakar mau#un udara #embakarnya

'ASTM :*80=>(%Menun.ukkan .um!a" energi kimia yang

terda#at da!am suatu massa atau )!umeba"an bakar %

:inyatakan da!am satuan -tu?!bm atau kJ?kgatau ka!?kg yang ditentukan berdasarkanstandar #engukuran menggunakan bombcalorimeter 'ASTM :*80=>(



JENIS NILAI KALOR=% Ni!ai #embakaran tinggi atau #igher #eating Value (##V) atau $ross

#eating Value% enentuan ini ni!ai ini berdasarkan #ada angga#an ba"@a

ua# air yang di"asi!kan #ada #rses #embakaran terkndensasi se"inggadi"asi!kan #rduk beru#a air #ada $asa ,airnya%

+DHy E C8 +C8'g( E H8C'!(

8% Ni!ai #embakaran renda" atau %ower #eating Value (%#V) atau &et #eating

Value. enentuan ni!ai ini berdasarkan #ada angga#an ba"@a air yang

di"asi!kan #ada #rses #embakaran masi" beru#a $asa ua#%

+DHy E C8 +C8'g( E H8C'g(

erbedaan di antara keduanya tidak !ain ada!a" ni!ai ka!r !aten atau #anas

#engua#an air% erbedaan antara keduanya diberikan #ada #erumusan berikut &

M 1 misture 'kadar kebasa"an(

H8 1 massa "idrgen #er unit massa ba"an bakar 'dari ana!isis u!timasi(

-i!angan 8400 'kJ?kg( meru#akan #anas !aten #engua#an air #ada = !b?in8abs

'tekanan #arsia! kira*kira ua# air di da!am gas buang(

)9(2400 2 H M LHV HHV +=−



Rumus :u!ng untukMem#erkirakan Ni!ai Ka!r

-atubara

F -tu ? Lbm G

F kJ?kg G

S O

H C HHV 40508

6200014600 22 +

−+=

S O

H C HHV 94008

14420033950 22 +

−+=



INAK BUI

Sumber energi yang ,uku# sem#urna

Muda" ditangani/ disim#an/ dan dibakar

Ni!ai ka!rnya knstan

Meru#akan bita*bita !aut yang membusuk

Tabe! Ke!m#k Hidrkarbn da!am Minyak



Tabe! Karakteristik Rata*rata -a"an -akarMinyak

Tugas & Menga#a ue! Ci! N% 4 TI:AK A:A

Sumber & errys +"em ng Handbk disi 7

kersin disti!at

Residusangatringan

Residuringan residu



*AS ALA

Muda" terbakar dan ber,am#ur baik dengan udara%

Terbakar dengan bersi" dan menyisakan sedikit abu%

Kandungan utama & gas metana '+H4(/ sekitar 506%

Tabe! Km#sisi as A!am



Niai Kar *as Aa#

Sumber (negara) Nilai kalor(kJ/m³)

;ussia -8"-$

United ,tates -84$6

+anada -8"##

Net&erlands ---"#

United Kingdom -2<$#

Indonesia 40600

lgeria 4"###

U=bekistan -<882

,audi rabia -8###

Noray -28<<

Sumber & "tt#&??en%@iki#edia%rg?@iki?Heating)a!ue



+nt$ ain Ba$an Ba!ar *as

*as Pa,ri!

- *as #in.a! ,u#i /air (Liquifed Petroleum Gas 0 LP*)" terdiri atas disti!at ringanminyak bumi terutama #r#ana dan butana% L ini!a" yang biasa kita kena! sebagai ba"an

bakar ruma" tangga% engangkutan dan #enyim#anan gas di!akukan #ada tekanan 4 40 bar%

- *as air/ ada!a" ba"an bakar gas yang di"asi!kan dengan menga!irkan ua# dan udara

bergantian me!a!ui suatu !a#isan kkas #i.ar se"ingga timbu! reaksi yang meng"asi!kan

"idrgen dan karbnmnksida%

- *as air !ar,urasi/ ada!a" gas air se#erti di atas namun da!am #rsesnya ditamba"kan ua#

minyak ke da!am gas air se"ingga menaikkan ni!ai #embakarannya%

- *as aa# sintesis (Synthetic Natural Gas 0 SN*)" meru#akan ba"an bakar gas "asi!

kn)ersi senya@a "idrkarbn #adat se#erti batubara% :engan kata !ain/ #rses ini ada!a"

"idrgenasi batubara se"ingga di#er!e" se.um!a" senya@a "idrkarbn ringan/ k"ususnya

metana%

- *as 1rduser/ ada!a" ba"an bakar gas yang terbentuk dengan ,ara membakar batubara

grade renda" di da!am tana" dengan udara ,uku#% Tem#eratur yang tinggi memungkinkan

#embebasan "idrgen dan sebagian karbn terksidasi men.adi karbnmnksida%



+nt$ ain Ba$an Ba!ar *as

*as Hasi Sa#1ingan Prses Lain

- *as da1ur tinggi/ ada!a" ba"an bakar berkua!itas

renda" yang meru#akan "asi! sam#ing industri ba.a%

:i"asi!kan dengan ,ara membakar batubara dengan

udara yang tidak ,uku#% Km#sisi gas da#ur ini

terutama ada!a" nitrgen/ karbnmnksida/ dan

karbndiksida% - *as ri/ ada!a" gas metana yang

di"asi!kan me!a!ui #rses $ermentasi ba"an*ba"an

rganik%



LATIHAN SOAL

Hitung!a" ana!isis u!timasi dan #rksimasi dengan basis

begitu diterima 'as received(/ taksiran ni!ai #embakaran

renda" 'LHB( dari ni!ai #embakaran tinggi 'HHB( yang

ter,antum di ba@a" ini% Kemudian tentukan .enis?tingkatanbatubara berdasarkan ASTM :*22%

A 'as"( 1 26 M 'misture( 1 56Ana!isis #rksimasi bebas abu/ kering% BM 1 >46 S 1 8/26

+ 1 436 HHB 1 82558 kJ?kg 1 =84> -tu?!bmAna!isis u!timasi bebas abu/ kering &+ 1 78/46 H8 1 4/76 C8 1 =2/36N8 1 =/>6 S 1 8/26



JA2ABAN LATIHAN SOAL

Untuk mengkn)ersi men.adi basis batubara begitu diterima 'as-received(/ $aktrkreksinya ada!a"

'= M A( 1 '= 0/5 0/02( 1 0/>%

Se"ingga ana!isis #rksimasi men.adi &

BM 1 0/> D >4 1 82/386 S 1 0/> D 8/2 1 =/426

+ 1 0/> D 43 1 84/26 HHB 1 0/> D 82558 1 =>58 kJ?kg

M 1 56 HHB 1 0/> D =84> 1 3>5= -tu?!bm

A 1 26

Sedangkan ana!isis u!timasi men.adi &

+ 1 0/> D 78/4 1 2/76

H8 1 0/> D 4/7 1 8/456

C8 1 0/> D =2/3 1 5/236

N8 1 0/> D =/> 1 0/26

S 1 0/> D 8/2 1 =/426M 1 56

A 1 26

LHB 1 HHB 8400 'M E 5H8( 1 =>58 8400 '0/5 E 5 D 0/0845(

1 =22> kJ?kg 1 >5>7 -tu?!bm

Sedangkan "arga #erkiraan HHB berdasarkan rumus :u!ng/ ada!a" &



HHB 1 =4575 kJ?kg 1 3440 -tu?!bm

K!asi9kasi batubara menurut standar ASTM%

Karena "arga ini !ebi" ke,i! dari 356/ maka batubara tidakda#at dimasukkan ke da!am ke!as + dry mineral-matter-ree basis%

S O

H C HHV 94008

14420033950 22 +

−+=

( ) ( )0148,094008

0986,00249,01442003837,033950 +

−+= HHV

S A M

S FC ing bebasMm FC 55,008,1100

)15,0(100ker ,, −−−

−=

)48,1(55,0)8(08,139100

)48,1(15,038,24(100ker ,,

−−−−

=ing bebasMm FC



Karena HHB minera!*matter*$ree basis ada!a" antara 300 200-tu?!bm/ maka batubara .enis ini da#at dig!ngkan ke da!am

ke!as LI*NIT-A

S A

S Btu

basahbebasMm Btu 55,008,1100

)50(100

,, −−

−

=

)48,1(55,0)8(08,1100

)48,1(506591(100,,

−−−

=basahbebasMm Btu



Sa! 8%= Ana!isis -atubara

Taksir!a" ana!isis u!timasi begitu terbakar untuk batubara berikut

ini/ .uga taksir!a" #ersentase kesa!a"an yang ter.adi da!am

menaksir ni!ai #embakaran tingginya dengan rumus :u!n/

"itung ni!ai #embakaran renda" 'LHB(/ dan tentukan ranking

batubara tersebut berdasarkan k!asi9kasi ASTM% Ma"asis@a"endak!a" menger.akan 8 atau dari bagian*bagian berikut&

a% LuOerna +unty/ a%/ batubara dengan M18/0 dan A13/0

b% +a! +untry/ Ck!a%/ batubara dengan M13/0 dan A1=0/>

,% +uster +untry/ Mnt%/ batubara dengan M182/> dan A15/0

d% Stark +untry/ N%:ak%/ batubara dengan M15/0 dan A12/0

e% Wyming +untry/ W%Ba%/ batubara dengan M1/0 dan A14/0

$% Lgan +untry/ Ark%/ batubara dengan M1/0 dan A15/0



Sa! 8%8 Ana!isis -atubara

Suatu sam#e! batubara beratnya 8> kg saat

dikum#u!kan% Ketika sam#e! dites ternyata beratnya

turun men.adi 84/3 kg akibat ke"i!angan

kebasa"an% Sebua" ana!isis #rksimasi kemudiandi!akukan se"ingga di#er!e" "asi! sebagai berikut&

BM 1 >/7P + 1 4=/>P M 1==/3P A 1 ==/8 dan S 1

4/0 dan HHB 1 8>780 kJ?kg% Hitung ana!isis

batubara #rDimate as ,!!e,ted% Tentukank!asi9kasi ASTM batubara tersebut% -uat #erkiraan

em#iris ana!isis u!timasi batubara dengan metde

yang diberikan #ada Lam#iran :%



Sa! 8% Ana!isis -atubara

Suatu sam#e! batubara as re,ei)ed =4 kg%

Sete!a" #engering*anginan beratnya =/3

kg% Sete!a" dikeringkan dengan )en/

suatu sam#e! batubara "asi! #engering*

anginan yang semu!a beratnya 8/4 gram

turun men.adi 8/4 gram% Hitung #ersen

kebasa"an tta! da!am batubara as

received%



Sa! 8%4 Ana!isis -atubara

Sebua" sam#e! =/8 g batubara "asi! #engering*

anginan dari sa! 8% dibakar da!am sebua"

bm ka!rimeter% Kenaikan term#eratur dari8000 g air serta !gam ka!rimeter ada!a"

/38+/ diantaranya 0/80+ ada!a" akibat akibat

ka@at sekering dan #embentukan asam%

Ka#asitas #anas setara air dari ka!rimetertersebut ada!a" 4>0 g% Tentuakn ni!ai

#embakaran tinggi batubara as received da!am

kJ?kg dan da!am -tu?!bm%



Sa! 8%> --M

Suatu ba"an bakar minyak #ada su"u 80+

mem#unyai s#e,i9, gra)ity 8 AI% Hitung

energi tersebut da!am -tu?ga! serta ni!ai

#embakaran tingginya da!am kJ?kg% Hitung!a"

besaran*besaran yang sama #ada 30+/ bi!a

T da!am +

( )[ ]20T000733,0120T −⋅−⋅ρ=ρ



Sa! 8%3 --M

Suatu ba"an bakar minyak mem#unyai

s#e,i9, gra)ity 3 AI/ sedangkan ba"anbakar minyak n% > mem#unyai s#e,i9,

gra)ity =2 AI% -andingkan ni!ai

#embakaran kedua bbm tersebut da!amkJ?kg dan da!am -tu?ga!%



Sa! 8%7 Q 8%2 Harga --M

8%7 Jika "arga bbm N% 8 ada!a" 8/20 #er

MM-tu/ taksir!a" "arga semua bbm yang

tersedia da!am sen d!!ar #er ga!!n danda!am sen d!!ar #er -tu

8%2 Jika "arga bbm N% 8 sekarang ada!a"

5/5 sen d!!ar #er ga!!n/ taksir!a" "argasemua bbm yang tersedia da!am sen d!!ar

#er ga!!n dan da!am sen d!!ar #er -tu



Sa! 8%5 --

Sebua" tangki #enyim#anan gas yang

mem#unyai )!ume 8>%000 ,u$t berisi gas

dengan tekanan 8 bar dan tem#eratur=0+% Ni!ai #embakaran tinggi gas itu

ada!a" 88%=00 kJ?m #ada 80+ dan = bar%

Hitung .um!a" t"erms da!am tangki#enyim#anan gas tersebut%

= t"erm 1 =00%000 -tu



Sa! 8%=0 --

Hitung!a" ni!ai #embakaran tinggi gas a!am

dari -arn +untry/ Kentu,ky #ada tekanan

/ bar dan tem#eratur 0+ da!am kJ?kgdan da!am -tu?,u$t% Hitung ukuran tangki

#enyim#anan da!am m yang dibutu"kan

untuk menam#ung =000 t"erm energi%

HHB 1 4/== kJ?L '= atm/ 80+(

Km#sisi '6)(& 7>6 +H4/ 846+8H3/ =6 N8



Sa! 8%== --

Hitung!a" ni!ai #embakaran tinggi gas a!am dari Missuri

da!am kJ?kg dan da!am -tu?,u$t% Jika gas tersebut

disu#!ai #ada tekanan 8/> bar dan tem#eratur =>+

Hitung ukuran tangki #enyim#anan da!am ,u$t yang

dibutu"kan untuk menam#ung =000 t"erm energi%

Juga "itung!a" $raksi massa dari setia# e!emen da!am gas

itu%

HHB 1 >/= kJ?L '= atm/ 80+(

Km#sisi '6)(& 24/=6 +H4/ 3/76+8H3/ 2/46 N8/ 0/246+C8



Sa! 8%=8 Q 8%= --

8%=8 U!angi sa! 8%== untuk gas #rduser dengan

km#sisi '6)(& /726 +H4/ 0/=6+8H3/ 4/26+C8

==/326H8/ 84/46 +C/ 0/36C8/ dan >4/346 N8

8%= U!angi sa! 8%== untuk ,arbureted @ater gasdengan km#sisi '6)(& =>6 +H4/ =6+8H4/ 46

+C/ >6H8 86 N8 dan =6+C8

HHB& +H4 & >>%>>85 kJ?kg H8 & =48%057 kJ?kg

+8H4 & >0%88 kJ?kg +C&=0%=00 kJ?kg

+8H3 & >=%850 kJ?kg

Documents

2. Bahan BAkar