Bahan Bakar Cair

2. Bahan Bakar Cair

Bahan bakar cair dan gas adalah persenyawaan hidrokarbon, artinya molekulnya terdiri dari atom-atom C-H. Mengenai bentuknya (cair atau gas) disebabkan karena suhu pengembunannya yang berbeda. Bahan cair, suhu pengembunannya ada di atas suhu ruangan (ambient temperature), sedangkan bahan bakar gas mempunyai suhu pengembunan di bawah suhu ruangan.

Bahan bakar cair yang banyak digunakan adalah minyak bumi, dan biasa disebut bahan bakar minyak (BBM), yang didapat dari tambang darat maupun tambang lepas pantai dalam bentuk minyak mentah (crude oil).

Minyak bumi ini berasal dari binatang-binatang laut yang tertimbun dalam tanah selama berjuta-juta tahun. Oleh karena itu, minyak bumi selalu didapat di dataran rendah dekat pantai yang diduga dulunya adalah laut atau di lepas pantai. Minyak mentah yang didapat dari tambang, kemudian diolah dalam kilang minyak. Dalam kilang minyak, minyak mentah ini didestilasi sehingga produk dari kilang ada yang berupa minyak hasil destilasi dan minyak sisa destilasi (residu). Minyak hasil destilasi sifatnya ringan, sedangkan yang hasil residu berat. Tabel III.2 menggambarkan data teknis utama dari BBM.

Tabel III.2. Data Teknis Bahan Bakar Minyak

Jenis BBM

Nilai Kalor (Kcal/Kg) Jenis

Berat Kandungan (%)

Ho Hu

Ekstra Ringan

1,02 - 9.300 9.000 Ter (Coal Tar) 1,10 89,8 6,5

Sumber: Djiteng Marsudi, hal. 136

218 Pembangkitan Tenaga Listrik

Di Indonesia, BBM yang disediakan oleh PERTAMINA yang tergolong ekstra ringan adalah bensin, yang tergolong ringan adalah solar (High Speed DieseLIHSD), yang tergolong medium adalah Intermediate diesel Oil/IDO dan kerosin (minyak tanah), yang tergolong berat adalah marine fuel oil LIMFO, dan yang tergolong ekstra berat adalah parafin (wax).

Bahan bakar minyak terdiri dari beberapa persenyawaan hidrokarbon. Persenyawaan Hidrokarbon yang terdapat dalam BBM terdiri dari 3 kelompok:

a. Aliphatics

b. Naphthenes (Cydanes)

c. Aromatics Tabel III.3 menggambarkan susunan atom pada molekul aliphatics, ada

yang jenuh dengan atom hidrogen dan ada yang tidak jenuh. Tergantung kepada tingkat kejenuhan ini, kelompok aliphatics dibagi atas sub- kelompok:

a.Parafin atau alkanes dengan rumus CH 2n+2 b.Olefin (alkenes) dengan rumus CH 2,-2 c.Acetylenes dengan rumus C 112n-2

Sub-kelompok parafin adalah jenuh dengan atom H. Atom H di sini mempunyai ikatan tunggal (singlebonded). Bentuk yang paling sederhana dari sub-kelompok parafin adalah methane dengan rumus C 114 yang

berbentuk gas karena titik didihnya = -164 0 C. Sub-kelompok olefin tidak jenuh dengan atom H. Susunan atomnya

berbentuk rantai terbuka, tetapi ikatannya merupakan ikatan ganda (double bond) antara dua atom C. Bentuk yang paling sederhana dari sub-kelompok ini adalah ethylene dengan rumus CA Yang berbentuk gas 0 karena titik didihnya = -103 C.

Sub-kelompok acetylenes juga tidak jenuh dengan atom H. Susunan atomnya berbentuk rantai terbuka dengan ikatan rangkap tiga (triple bond) antara dua atom C. Bentuk yang paling sederhana dari sub-

kelompok ini adalah acetylene dengan rumus C 2 H 2 berbentuk gas karena titik didihnya = -82,5 0 C.

Kestabilan termis dari kelompok aliphatics menjadi lebih tinggi apabila rantai molekulnya lebih pendek.

Masalah Operasi pada Pusat-Pusat Listrik

Kelompok Naphthenes mempunyai molekul dengan susunan atom berbentuk rantai tertutup (ring). Apabila Rantai tertutup ini hanya mengandung ikatan tunggal, hidrokarbon ini disebut cyclic saturated hidrokarbon dengan rumus umum CA. yang mempunyai satu ikatan

ganda disebut cyclic tidak jenuh CnH 2 .-21 yang mempunyi dua ikatan ganda disebut cyclic tidak jenuh C.Fl 2 n-4, dan seterusnya. Bahan bakar minyak (BBM) dari kelompok Napthanes bisa mengandung Cyclo Pentane C 5 HIO dan Cyclohexance C 6 H 12 . Molekul Cyclo Pentane dengan buah atom C dapat mengikat 10 atom H apabila hanya ada ikatan tunggal antar atom C yaitu C 5 H IO , tetapi bila ada ikatan ganda antara atom C, maka hanya 8 atom H yang dapat diikat menjadi C 5 H 8 . Hal ini digambarkan oleh Gambar III.58.

Sumber Djiteng Marsudi, hal. 137 Gambar III.58A. Struktur molekul cyclopentane C5HIO. Gambar III.58B. Struktur molekul cyclopentene C5H8. Gambar III.58C. Struktur molekul, benzene C6H6.

Molekul yang mempunyai ikatan atom berupa rantai tertutup (ring) secara kimia lebih stabil dibandingkan gas yang strukturnya rantai terbuka. Oleh karena itu, kelompok naphthenes lebih stabil dibanding kelompok parafin. Pada perubahan suhu, susunan kimianya tidak mudah berubah.

Kelompok aromatics mempunyai susunan molekul berupa rantai tertutup (ring), tetapi lain dari pada kelompok thenes, kelompok aromatics ini mengandung ikatan ganda antara atom-atom C-nya.

Molekul dengan struktur atom berbentuk rantai tertutup (ring) dengan inti molekul benzene secara termal Iebih stabil daripada yang struktur atomnya berbentuk ring sederhana (uaphthenics). Oleh karena itu,

220 Pembangkitan Tenaga Listrik

penyalaan hidrokarbon aromatic memerlukan suhu yang lebih tinggi dalam ruang bakar dibanding dengan penyalaan hidrokarbon aliphatic.

Di samping hidrokarbon yang normal, ada juga hidrokarbon yang mempunyai cabang berupa rantai dari tai terbuka (isomer) dan cabang berupa rantai dari ring.

Contoh dari hidrokarbon dengan struktur rantai uka yang bercabang adalah isooctane C 5 H 18 yang mempunyai kelompok methyl (CH 3 ).

Molekul isooctane secara termal lebih stabil daripada molekul dengan struktur atom berupa rantai terbuka, isooctane normal C +

8 H 18 Contoh dari hidrokarbon dengan cabang struktur ring adalah toluena, yaitu sebuah ion + hidrogen yang diganti oleh kelompok methyl CH 3 Molekul toluena secara termal lebih stabil daripada, molekul benzene.

Tabel III.3 menggambarkan komposisi BBM Diesel yang diproduksi di Soviet.

Sumber Djiteng Marsudi, hal. 137

Gambar III.59.

Isooctane C 8 H 18 dengan cabang methyl CH 3+

Masalah Operasi pada Pusat-Pusat Listrik

Sumber Djiteng Marsudi, hal. 137

Gambar III.60

Struktur molekul toluene di mana salah satu atom H diganti dengan rantai methyl CH 3+

Waktu yang diperlukan untuk membakar habis BBM diesel dalam ruang bakar silinder mesin diesel N cepat bagi BBM yang mempunyai berat molekul juga berat jenisnya) kecil dibanding dengan yang mempunyai berat molekul besar. Oleh sebab itu, untuk mesin diesel putaran tinggi diperlukan BBM yang lebih ringan daripada untuk mesin diesel dengan putaran rendah.

Pembakaran BBM dalam silinder mesin diesel terjadi karena ada penyalaan sendiri (self ignition) BBM yang disemprotkan ke dalam ruang silinder yang berisi udara mampat bersuhu tinggi. Suhu penyalaan sendiri ini, ialah suhu minimum yang dapat menyalakan suatu BBM. Suhu ini harus tercapai sewaktu lang kompresi mesin diesel mendekati titik mata atas saat BBM disemprotkan ke dalam silinder.

BBM yang akan dibakar dalam silinder mesin diesel perlu disaring terlebih dahulu agar tidak menyumbat pengabut dan juga tidak membawa zat-zat yang tidak dapat terbakar, yang akan menimbulkan kerak dalam silinder. Kerak berupa endapan karbon disebabkan karena pembakaran yang tidak sempurna terhadap karbon ini.

222 Pembangkitan Tenaga Listrik

Tabel III.3 Struktur molekul hydrocarbon aliphatic

Sumber Djiteng Marsudi, hal. 138

Tabel III.4.

Komposisi BBM Diesel Produk Soviet (Menurut Tolstov)

Kandungan Hidrokarbon (%)

Minyak Mentah Aromatis Nephthane Methane Basis Kimia

Minyak Solar (Destilasi)

1. Minyak Mentah

Methane -Nephthane 2. Minyak Parafin

dari Dossor 12,4

Methane -Nephthane 3. Minyak Ringan

dari Grozny 13,5

Aromatic -Nephthane Sumber Djiteng Marsudi, hal. 138

dari Bibi Eibat 27,4