BAHAN BAKAR GAS 3
BAHAN BAKAR GAS
Natural Gas ( Gas Alam )
Selain merupakan bahan bakar gas juga sebagai
bahan baku untuk berbagai sintesis kimia
Produk dari natural gas yang penting :
Metana , etana , propana , Butana ,LPG dan
natural gasoline.
Proses yang digunakan ( proses lama)
Proses absorpsi dan refrigerasi , beroperasi pada
-18 s/d -40 oC (proses lama)
• Proses ekspansi kriogenik , suhu -90 oC
s/d – 100oC. Tekanan turun menjadi 1380
s/d 2415 kPa ( modern )
• Proses Pemurnian natural gas :
• Kandungan yang penting : Propana dan
butana
• Gas Alam mentah yang mengandung H 2O
dan H2S ( harus dikeluarkan )
• 4 METODE DEHIDRASI GAS
• - Kompresi , perlakuan dengan bahan
bakar pengering , Adsorpsi , Refrigerasi
Bahan Pengering :
1. Glikol : affinitas tinggi terhadap air dan tidak
berbusa , daya larut kecil .
2. Alumina aktif / Bauxite , Silika gel , H 2SO4 , KCl
atau Na tiosianat
H2S dan senyawa Sulfur lain korosi dan
pencemaran udara , Bila dibakar kandungan H2S: 0
– 35 g/m3
Desulfurusasi yang banyak dipakai adalah
Monoetanol amin .
Metode terbaru pemurnian gas : Membran ( sesuai
jenis gas)
Contoh : polisulfon , Polistiren , Teflon .
Proses energi tipe I
• Mengandung trikalsium sulfat ( CS3 > dari
semen portland biasa )
• 4. Semen Portland kalor rendah .Mengandung
C3S rendah dan tetrakalsium aluminoferrit
• ( C4AF) lebih besar . Adanya penambahan
Fe2O3 untuk mengurangi C3A
• 5. Semen portland tahan sulfat
• Digunakan bila diperlukan ketahanan tinggi
terhadap sulfat
• Mengandung C3A < dan C4AF > .
• PROSEDUR PEMBUATAN
• Terdapat 2 macam material diperlukan untuk
produksi semen portland , yaitu kaya kalsium
seperti batu gamping , kapur dan kaya silika
seperti lempung .
• Penguapan air , CO2 dan reaksi gamping dan
lempung terjadi selama pembakaran .
• Pembentukan liquid terjadi pada suhu 1250 oC ,
dibaewah suhu ini tidak terjadi pembentukan
C3S.
• C3S merupakan penyusun utama yang
memberikan kekuatan semen .
• PROSES PEMBUATAN SEMEN
CLINKER
• 1. Proses basah
• 2. Proses Kering
• PROSES BASAH
• Material padat setelah di dry crushing
direduced kekeadaan yang lebih baik.
• Dalam pengilingan di wet tube atau ball
mill dalam keadaan basah
• Bubuk atau slurry diaduk dalam tungku
secara homogen.
• PROSES KERING
• Batuan semen alam , gamping dan
lempung dimasukkan langsung dalam
tanur dan dibakar . Pemanasan
menggunakan kalor melalui pembakaran
minyak , gas atau batubara dengan
menggunakan panas dari pendinginan
klinker
• Untuk menghemat energi dapat digunakan
panas dari gas buangan tanur kering ,
suhu bisa mencapai 800oC
• Produk akhir berupa butiran yang keras dengan
ukuran 3 -20 mm disebut clinker . Clinker
dimasukkan ke pendingin kejut udara , suhu
turun cepat sampai 100-200oC dan kemudian
diteruskan dengan pengilingan dan pengilingan
halus dalam ballmill.
• Senyawa dalam clinker;
Rumus dan Singkatan
• CaO = C ; Fe2O3 = F ; Na2O = N
• SiO2 = S ; MgO = M ; K2O = K
• Al2O3 = A ; SO3 = S ; CO2 = C dan H2O = H
• Contoh Ca3SiO3 = C3S)
• Fungsi Senyawa dalam semen
• C3A menyebabkan set tetapi perlu
diperlambat dengan gipsum
• C3S memberikan kekuatan awal ( setelah
2 -8 hari)
• C2S dan C3S memberikan kekuatan akhir
• ( setelah 1 tahun)
• Fe2O3 , Al2O=3 , Mg dan alkali
menurunkan suhu pembentukan clinker.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
2 CaOSiO2 Dikalsium silikat C2S
3CaOSiO2
Trikalsiumsilikat C3S
3CaOAl2O3 Trikalsium aluminat C3A
4 CaOAL2O3Fe2O3 Trikalsium aluminat
C4AF
MgO
Magnesium oksida M
Komposisi senyawa potensial dalam semen
Tipe C3S
C2S
C3A
C4AF
I
55
19
10
7
II
51
24
6
11
III
56
19
10
7
IV
28
49
4
12
V
38
43
4
9
•
•
•
•
•
PEMBUATAN SEMEN PORTLAND
Dilihat dari jenis bahan baku
1. Kaya kalsium ( kalkaero)
2. Kaya silika ( argiaseo)
Bahan tambahan lain ;
mis ; CaCO3 yang merupakan hasil samping
industri alkali atau amonium sulfat , pasir ,
bijihbesi untuk mengatur komposisi campuran
• Gipsum ( 4-5% ) digunakan untuk mengatur
waktu set ( pengerasan) dari semen
• Prosedur Pembuatan :
• Bahan baku dipanaskan membentuk
clinker semen dalam rotary kiln .
• Klinker dikeluarkan dari tanur putar dan
didinginkan , dilanjutkan ke pengilingan
dengan penambahan setting retarder
• SEMEN JENIS LAIN
• POZOLAN :
• Mengiling 2 sampai 4 bagian pozolan dengan 1
bagian gamping . Kekuatan awal > daripada
semen portland. Tahan terhadap korosi larutan
garam dan air laut
• SEMEN ALUMINA TINGGI
• Kekuatan dan ketahanan terhadap air garam
dan sulfat lebih baik
• SEMEN SILIKA
• Tahan terhadap asam anorganik , Keci\uali HF.
• SEMEN BELERANG
• Tahan terhadap garam dan asam . Penggunaan
terbatas karena adanya perubahan struktur kristal
pada suhu 93oC . Semen belerang berisi silika
tiokol platiziser , digunakan sebagai pelekat bata
dan dalam cast iron pipe.
• POLIMER CONCRETE ( BETON POLIMER)
• Beton dengan polimer sebagai pengikat . Tidak
mengandung semeen portland . Bahan dari
agregat + resin ( epoksi , metimetakrilat ,
poliester) . Tahan terhadap korosi , kekuatan
kompresi >.
•
• SEMEN MAGNESIUM OKSIKLORIDA
• Dibuat melalui aksi eksoterik larutan magnesium klorida
20% , terhadap magnesia yang didapat dari kalsinasi
magnesia.
• 3 MgO + MgCl2 + 11 H2O 3MgOMgCl211H2O
• Produk keras , kuat tetapi mudah terserang air
• Digunakan untuk semen lantai .
• GAMPING ( LIME)
• Penggunaan :
• - insektisida , pengobatan , pakan ternak , absorpsi gas ,
presipitasi , dehidrasi , kaustisasi .
• - pereaksi dalam pembuatan kertas
BELERANG DAN ASAM SULFAT
• Belerang :
• Terdapat dialam dalam bentuk S dan senyawa
seperti pirit ( FeS2) , ZnS , CuFeS2 . Dalam
minyak dan gas bumi sebagai H2S .
• PEMAKAIAN ASAM SULFAT :
• - industri pupuk
• - industri bahan kimia
• - Industri bahan warna
- Pulp dan kertas
• - Serat sintetis dll
• S alam ( pirit ) SO2 H2SO4 :
• Pupuk , asam fosfat , Al2(SO4) 3 , rayon dan serat
, pulp , bahan warna dll
• Proses Penambangan Sulfur
• 1. Pengambilan sulfur alamiah dari deposit di
dalam tanah ( Proses Frasch).
Dasar pengambilan sulfur dengan mencairkan
S di bawah tanah / laut dengan air panas , lalu
dipompa ke atas Udara tekan berfungsi
mengaerasi belerang cair , menurunkan
densitas , naik ke permukaan sebagai crude S
• 2. Pengambilan sulfur dari gunung berapi
• ( Indonesia)
• Deposit S dapat berupa batuan , lumpur
sedimen atau lumpur sublimasi. Kadar tidak
terlalu tinggi ( 30 -60% ) . Peningkatan kadar S
dilakukan dengan cara flotasi.
• 3. Pengambilan S dari gas buang .
• S diperoleh dari flue gas pembakaran batubara
atau pengilangan minyak bumi.
• H2S merupakan hasil pemurnian yang
disingkirkan dalam pemurnian minyak yang
diabsorbsi oleh kalium karbonat atau etanol
amin
• H2S yang diperoleh dibakar untuk
dihasilkan H2SO4 sedang sebagian
dikonversi menjadi S.
• Proses Claus :
• H2S ( g) + 3/2 O2 SO2 (g) + H2O (g)
• SO2(g) + 2 H2S (g) 3 S ( l) + H2O(g)
• Keterangan :
• Teknologi pembersih batubara dapat
mengeluarkan ± ½ dari belerang yang
terkandung dalam batubara
• Belerang organik hanya dapat dihilangkan
dengan proses gasifikasi , likuefaksi dan
hidrogenasi
• Bijih pirit & ZnS dipanggang dalam tabur ungun
fluidisasi.
• ASAM SULFAT
• Penggunaan dalam pembuatan pupuk , pewarna
tekstil , asam fosfat , sabun dll.
• Pembuatan :proses kontak , melewatkan
Campuran SO2 dan udara melalui katalis ,
kemudian di absorbsi sebagai SO3 H2SO4
• Sifat –sifat asam Sulfat
• - bahan pengoksidasi dan pendehidrasi
senyawa organik
• - Asam sulfat dijual dalam bentuk larutan
H2SO4 atau SO3 dalam H2SO4 (oleum)
• PEMBUATAN ASAM SULFAT
• PROSES KONTAK
• Sistem proses kontak yang dikembangkan
adalah sistem absorpsi ganda
• Konversi menggunakan proses absorpsi tunggal
hasil 97-98 %
• Konversi menggunakan absorpsi ganda ( katalis
ganda ) 99- 99,5%
• Sistem proses kontak yang dikembangkan
adalah absorbsi ganda
• Gas yang keluar dari menara absorpsi pertama
dipanaskan lagi , masuk kembali pada konverter
akhir , terjadi reaksi :
• SO2 + ½ O2 = SO3
• Kalor pembakaran yang dihasilkan
dimanfaatkan untuk ketel uap.
• Reaksi keseluruhan yang terjadi :
• S + O2 SO2 (g)
H = 298 , 3 kJ
• SO2 (g) + ½ O2 = SO3 (g) H = - 98,3 kJ
• SO3 (g) + H2O H2SO4 (g)
H = - 130,4 kJ
Reaksi SO2 menjadi SO3 merupakan reaksi
yang eksotermis
• Merupakan reaksi kesetimbangan
• Kp= p So3 / pSo2 x p O2 ½
Konversi SO2 dilakukan pada suhu 400oC
Pada suhu yang rendah konversi >>
Pada suhu tinggi konversi
Natural Gas ( Gas Alam )
Selain merupakan bahan bakar gas juga sebagai
bahan baku untuk berbagai sintesis kimia
Produk dari natural gas yang penting :
Metana , etana , propana , Butana ,LPG dan
natural gasoline.
Proses yang digunakan ( proses lama)
Proses absorpsi dan refrigerasi , beroperasi pada
-18 s/d -40 oC (proses lama)
• Proses ekspansi kriogenik , suhu -90 oC
s/d – 100oC. Tekanan turun menjadi 1380
s/d 2415 kPa ( modern )
• Proses Pemurnian natural gas :
• Kandungan yang penting : Propana dan
butana
• Gas Alam mentah yang mengandung H 2O
dan H2S ( harus dikeluarkan )
• 4 METODE DEHIDRASI GAS
• - Kompresi , perlakuan dengan bahan
bakar pengering , Adsorpsi , Refrigerasi
Bahan Pengering :
1. Glikol : affinitas tinggi terhadap air dan tidak
berbusa , daya larut kecil .
2. Alumina aktif / Bauxite , Silika gel , H 2SO4 , KCl
atau Na tiosianat
H2S dan senyawa Sulfur lain korosi dan
pencemaran udara , Bila dibakar kandungan H2S: 0
– 35 g/m3
Desulfurusasi yang banyak dipakai adalah
Monoetanol amin .
Metode terbaru pemurnian gas : Membran ( sesuai
jenis gas)
Contoh : polisulfon , Polistiren , Teflon .
Proses energi tipe I
• Mengandung trikalsium sulfat ( CS3 > dari
semen portland biasa )
• 4. Semen Portland kalor rendah .Mengandung
C3S rendah dan tetrakalsium aluminoferrit
• ( C4AF) lebih besar . Adanya penambahan
Fe2O3 untuk mengurangi C3A
• 5. Semen portland tahan sulfat
• Digunakan bila diperlukan ketahanan tinggi
terhadap sulfat
• Mengandung C3A < dan C4AF > .
• PROSEDUR PEMBUATAN
• Terdapat 2 macam material diperlukan untuk
produksi semen portland , yaitu kaya kalsium
seperti batu gamping , kapur dan kaya silika
seperti lempung .
• Penguapan air , CO2 dan reaksi gamping dan
lempung terjadi selama pembakaran .
• Pembentukan liquid terjadi pada suhu 1250 oC ,
dibaewah suhu ini tidak terjadi pembentukan
C3S.
• C3S merupakan penyusun utama yang
memberikan kekuatan semen .
• PROSES PEMBUATAN SEMEN
CLINKER
• 1. Proses basah
• 2. Proses Kering
• PROSES BASAH
• Material padat setelah di dry crushing
direduced kekeadaan yang lebih baik.
• Dalam pengilingan di wet tube atau ball
mill dalam keadaan basah
• Bubuk atau slurry diaduk dalam tungku
secara homogen.
• PROSES KERING
• Batuan semen alam , gamping dan
lempung dimasukkan langsung dalam
tanur dan dibakar . Pemanasan
menggunakan kalor melalui pembakaran
minyak , gas atau batubara dengan
menggunakan panas dari pendinginan
klinker
• Untuk menghemat energi dapat digunakan
panas dari gas buangan tanur kering ,
suhu bisa mencapai 800oC
• Produk akhir berupa butiran yang keras dengan
ukuran 3 -20 mm disebut clinker . Clinker
dimasukkan ke pendingin kejut udara , suhu
turun cepat sampai 100-200oC dan kemudian
diteruskan dengan pengilingan dan pengilingan
halus dalam ballmill.
• Senyawa dalam clinker;
Rumus dan Singkatan
• CaO = C ; Fe2O3 = F ; Na2O = N
• SiO2 = S ; MgO = M ; K2O = K
• Al2O3 = A ; SO3 = S ; CO2 = C dan H2O = H
• Contoh Ca3SiO3 = C3S)
• Fungsi Senyawa dalam semen
• C3A menyebabkan set tetapi perlu
diperlambat dengan gipsum
• C3S memberikan kekuatan awal ( setelah
2 -8 hari)
• C2S dan C3S memberikan kekuatan akhir
• ( setelah 1 tahun)
• Fe2O3 , Al2O=3 , Mg dan alkali
menurunkan suhu pembentukan clinker.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
2 CaOSiO2 Dikalsium silikat C2S
3CaOSiO2
Trikalsiumsilikat C3S
3CaOAl2O3 Trikalsium aluminat C3A
4 CaOAL2O3Fe2O3 Trikalsium aluminat
C4AF
MgO
Magnesium oksida M
Komposisi senyawa potensial dalam semen
Tipe C3S
C2S
C3A
C4AF
I
55
19
10
7
II
51
24
6
11
III
56
19
10
7
IV
28
49
4
12
V
38
43
4
9
•
•
•
•
•
PEMBUATAN SEMEN PORTLAND
Dilihat dari jenis bahan baku
1. Kaya kalsium ( kalkaero)
2. Kaya silika ( argiaseo)
Bahan tambahan lain ;
mis ; CaCO3 yang merupakan hasil samping
industri alkali atau amonium sulfat , pasir ,
bijihbesi untuk mengatur komposisi campuran
• Gipsum ( 4-5% ) digunakan untuk mengatur
waktu set ( pengerasan) dari semen
• Prosedur Pembuatan :
• Bahan baku dipanaskan membentuk
clinker semen dalam rotary kiln .
• Klinker dikeluarkan dari tanur putar dan
didinginkan , dilanjutkan ke pengilingan
dengan penambahan setting retarder
• SEMEN JENIS LAIN
• POZOLAN :
• Mengiling 2 sampai 4 bagian pozolan dengan 1
bagian gamping . Kekuatan awal > daripada
semen portland. Tahan terhadap korosi larutan
garam dan air laut
• SEMEN ALUMINA TINGGI
• Kekuatan dan ketahanan terhadap air garam
dan sulfat lebih baik
• SEMEN SILIKA
• Tahan terhadap asam anorganik , Keci\uali HF.
• SEMEN BELERANG
• Tahan terhadap garam dan asam . Penggunaan
terbatas karena adanya perubahan struktur kristal
pada suhu 93oC . Semen belerang berisi silika
tiokol platiziser , digunakan sebagai pelekat bata
dan dalam cast iron pipe.
• POLIMER CONCRETE ( BETON POLIMER)
• Beton dengan polimer sebagai pengikat . Tidak
mengandung semeen portland . Bahan dari
agregat + resin ( epoksi , metimetakrilat ,
poliester) . Tahan terhadap korosi , kekuatan
kompresi >.
•
• SEMEN MAGNESIUM OKSIKLORIDA
• Dibuat melalui aksi eksoterik larutan magnesium klorida
20% , terhadap magnesia yang didapat dari kalsinasi
magnesia.
• 3 MgO + MgCl2 + 11 H2O 3MgOMgCl211H2O
• Produk keras , kuat tetapi mudah terserang air
• Digunakan untuk semen lantai .
• GAMPING ( LIME)
• Penggunaan :
• - insektisida , pengobatan , pakan ternak , absorpsi gas ,
presipitasi , dehidrasi , kaustisasi .
• - pereaksi dalam pembuatan kertas
BELERANG DAN ASAM SULFAT
• Belerang :
• Terdapat dialam dalam bentuk S dan senyawa
seperti pirit ( FeS2) , ZnS , CuFeS2 . Dalam
minyak dan gas bumi sebagai H2S .
• PEMAKAIAN ASAM SULFAT :
• - industri pupuk
• - industri bahan kimia
• - Industri bahan warna
- Pulp dan kertas
• - Serat sintetis dll
• S alam ( pirit ) SO2 H2SO4 :
• Pupuk , asam fosfat , Al2(SO4) 3 , rayon dan serat
, pulp , bahan warna dll
• Proses Penambangan Sulfur
• 1. Pengambilan sulfur alamiah dari deposit di
dalam tanah ( Proses Frasch).
Dasar pengambilan sulfur dengan mencairkan
S di bawah tanah / laut dengan air panas , lalu
dipompa ke atas Udara tekan berfungsi
mengaerasi belerang cair , menurunkan
densitas , naik ke permukaan sebagai crude S
• 2. Pengambilan sulfur dari gunung berapi
• ( Indonesia)
• Deposit S dapat berupa batuan , lumpur
sedimen atau lumpur sublimasi. Kadar tidak
terlalu tinggi ( 30 -60% ) . Peningkatan kadar S
dilakukan dengan cara flotasi.
• 3. Pengambilan S dari gas buang .
• S diperoleh dari flue gas pembakaran batubara
atau pengilangan minyak bumi.
• H2S merupakan hasil pemurnian yang
disingkirkan dalam pemurnian minyak yang
diabsorbsi oleh kalium karbonat atau etanol
amin
• H2S yang diperoleh dibakar untuk
dihasilkan H2SO4 sedang sebagian
dikonversi menjadi S.
• Proses Claus :
• H2S ( g) + 3/2 O2 SO2 (g) + H2O (g)
• SO2(g) + 2 H2S (g) 3 S ( l) + H2O(g)
• Keterangan :
• Teknologi pembersih batubara dapat
mengeluarkan ± ½ dari belerang yang
terkandung dalam batubara
• Belerang organik hanya dapat dihilangkan
dengan proses gasifikasi , likuefaksi dan
hidrogenasi
• Bijih pirit & ZnS dipanggang dalam tabur ungun
fluidisasi.
• ASAM SULFAT
• Penggunaan dalam pembuatan pupuk , pewarna
tekstil , asam fosfat , sabun dll.
• Pembuatan :proses kontak , melewatkan
Campuran SO2 dan udara melalui katalis ,
kemudian di absorbsi sebagai SO3 H2SO4
• Sifat –sifat asam Sulfat
• - bahan pengoksidasi dan pendehidrasi
senyawa organik
• - Asam sulfat dijual dalam bentuk larutan
H2SO4 atau SO3 dalam H2SO4 (oleum)
• PEMBUATAN ASAM SULFAT
• PROSES KONTAK
• Sistem proses kontak yang dikembangkan
adalah sistem absorpsi ganda
• Konversi menggunakan proses absorpsi tunggal
hasil 97-98 %
• Konversi menggunakan absorpsi ganda ( katalis
ganda ) 99- 99,5%
• Sistem proses kontak yang dikembangkan
adalah absorbsi ganda
• Gas yang keluar dari menara absorpsi pertama
dipanaskan lagi , masuk kembali pada konverter
akhir , terjadi reaksi :
• SO2 + ½ O2 = SO3
• Kalor pembakaran yang dihasilkan
dimanfaatkan untuk ketel uap.
• Reaksi keseluruhan yang terjadi :
• S + O2 SO2 (g)
H = 298 , 3 kJ
• SO2 (g) + ½ O2 = SO3 (g) H = - 98,3 kJ
• SO3 (g) + H2O H2SO4 (g)
H = - 130,4 kJ
Reaksi SO2 menjadi SO3 merupakan reaksi
yang eksotermis
• Merupakan reaksi kesetimbangan
• Kp= p So3 / pSo2 x p O2 ½
Konversi SO2 dilakukan pada suhu 400oC
Pada suhu yang rendah konversi >>
Pada suhu tinggi konversi