BAHAN BAKAR GAS Natural Gas ( Gas Alam )

Presentasi berjudul: "BAHAN BAKAR GAS Natural Gas ( Gas Alam )"— Transcript presentasi:

1 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)

2 Proses ekspansi kriogenik , suhu -90oC s/d – 100oC
Proses ekspansi kriogenik , suhu -90oC s/d – 100oC. Tekanan turun menjadi s/d 2415 kPa ( modern ) Proses Pemurnian natural gas : Kandungan yang penting : Propana dan butana Gas Alam mentah yang mengandung H2O dan H2S ( harus dikeluarkan ) 4 METODE DEHIDRASI GAS - Kompresi , perlakuan dengan bahan bakar pengering , Adsorpsi , Refrigerasi

3 Bahan Pengering : 1. Glikol : affinitas tinggi terhadap air dan tidak berbusa , daya larut kecil .
2. Alumina aktif / Bauxite , Silika gel , H2SO4 , 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 << , Biaya investasi rendah

4 Natural gas dengan kandungan nitrogen tinggi dimurnikan dengan proses kriogenik , dikeringkan dengan tekanan 4,9 M Pa dan didinginkan hingga 180K GAS PRODUSER Pembuatan dengan melewatkan udara dan uap melalui unggun batubara atau kokas Suhu 980 – 1540oC Tujuan uap kokas atau batubara agar menggunakan sebanyak mungkin energi eksotermis dari reaksi C dengan oksigen menjadi energi endotermis antara C dan uap

5 Reaksi yang terjadi Gas Biru
C + udara  CO2 + H ∆H 1000oC = -395,4 MJ/kgmol CO2 + C  2 CO ∆H 1000oC = 167 ,9 MJ/kgmol C + H2O  CO + H ∆H 1000oC = 135,7 Mj/kgmol CO + H2O  CO2 + H ∆H 1000oC = - 32,18 MJ/kgmol Gas Biru Water gas memberikan warna biru Hasil reaksi uap air dengan batubara atau kokas pijar , suhu di atas 1000oC Reaksi : C + H2O  CO + H2 C + 2 H2O  CO2 + 2H 2

6 Gas sintetis ( Syngas ) Nilai kalor rendah ( 3,7 – 7,5 MJ/m3 ) mengandung 50% N2 yang masuk dari udara Penggunaan Bahan bakar industri Bahan antara pembuatan formaldehid dan NH3 Gas bernilai kalor sedang sebagian besar dimetanasi menghasilkan gas bumi subsitusi 3 SISTEM GASIFIKASI FIX BED ( UNGGUN TETAP)‏ FLUIDIZED BED EXTRAINED BED ( UNGGUN TERBAWA)

7 UNGGUN TETAP ( FIXED BED )
Yang tertua adalah Proses Lurgi Suhu gasifikasi rendah dibanding sistem gasifikasi lainnya Batubara turun kebawah karena gravitasi , suhu naik Proses devolatilisasi mulai dari suhu 620 – 760oC , proses dibarengi dengan degasifikasi menghasilkan arang –char . Gas mentah keluar dari gasifikator pada suhu 370 – 595 oC Produk karbonisasi : Ter, minyak , nafta , fenol , amonia dan sedikit abu . Gas mentah lewat pembasuh , dan didinginkan pada suhu kamar Gas yang keluar terutama CO2 , CO, CH4 , H2 dan H2O .

8 GASIFIKATOR UNGGUN FLUIDISASI WINKLER
Distribusi suhu seragam dan kontak gas dan zat padat lebih baik Batubara halus masuk dari atas Suhu operasi 800 – 1000oC . Produk gas kadar debu tinggi Sudah banyak mengalami modifikasi GASIFIKATOR UNGGUNTERBAWA Kopper – Totzek Kapasitas terbesar Oksigen + batubara + uap digasifikasi dalam bentuk suspensi Produk gas tidak mengandung ter dan fenol Suhu tinggi 1900oC , perlu banyak oksigen

9 GAS BUMI SUBSITUSI (SNG – Substitute Natural Gas)
Gasifikasi batubara SNG berkalor rendah dan sedang dapat dikonversi menjadi berkalor tinggi Reaksi pembuatan C + H2O  CO + H gasifikasi CO + H2O  CO2 + H2 reaksi geser gas air , diusahakan perbandingan CO + H2O = 1 :3 C + CO2  CO

10 Pada suhu cukup tinggi hidrogen hasil akan menghidrogenasi sebagian karbon menjadi metana
C + H2  CH4 CO+3 H2  CH4 + H2O (metanasi) GAS MIGAS CAIR ( LPG) Propana dan Butana cair Dari minyak mentah atau dari hasil samping pengolahan migas

11 GAS INDUSTRI Sebagai bahan baku untuk pembuatan bahan kimia lain
Contoh : Nitrogen , mempertahankan rasa makanan dalam makanan kemasan , mencegah pembusukan Oksigen , untuk pengobatan CO2 padat , refrigerasi

12 Gas dapat dibuat dalam bentuk cairnya atau padat . Proses Kriogenik
( Cryogenics) Pembuatan gas industri pembuatan suhu sangat dingin hingga dibawah – 100oC. Menghasilkan bentuk cair , mudah proses maupun pengirimannya . CO2 CO2 padat untuk refrigerasi dan pembekuan Pembuatan CO2 Banyak digunakan dalam 1. Recovery gas sintetis dalam produksi amonia 2. Recovery hasil samping produk SNG 3. Recovery produksi etanol dengan fermentasi 4. Recovery dari sumur alam

13 Keunggulan CO2 Menetralkan alkali Tidak korosif dan ringan Digunakan sebagai pengendali pH air limbah Konsentrasi gas CO2 dapat dipekatkan hingga 99% dengan sistem adsorpsi Reaksi yang terjadi : Na2CO3 + CO2 + H2O =2 NaHCO3 Reaksi kekanan : meningkatkan tekanan CO2 dan menurunkan suhu Reaksi kekiri : memanaskan larutan NaHCO3 Hasil kurang baik % yang teradsorpsi

14 Cara lain dengan K2CO3 atau monoetanol amin
Proses Pembuatan : Minyak , gas bumi , kokas dibakar , menghasilkan kalor dan CO % pada suhu 345oC gas hasil pembakaran didinginkan , dimurnikan dan dicuci Hasil CO2 diadsorpsi lawan arah dengan lar etanolamin Larutan CO2 - etanolamin dipompakan pada reaktivator , CO2 keluar melalui pendingin , kondensat dikembalikan sebagai refluk CO2 dimurnikan terhadap lar H2S dan amina dengan pencuci permanganat dan dikeringkan CO2 dikompresi dan didinginkan dan dicairkan .

15 Es kering CO2 cair diturunkan tekanannya hingga tekanan atmosfer , sebagian membeku . Sumber CO2 Hasil industri fermentasi , hasil alkohol dan CO2 Hidrogen . Pembuatan : dari hidrokarbon Proses elektrolitik Hasil hidrogen dengan kemurnian tinggi H2O (l)  2 H2 (g) + O2 (g) H = 569 kJ Elektrolisi lar NaCl 15% dengan katode besi dan anoda besi berlapis nikel , suhu operasi oC

16 Proses reformasi hidrokarbon
Reaksi katalitik campuran uap dan hidrokarbon pada suhu tinggi CnHm + n H2O = n CO + ( m/2 + n ) H2 CO + H2O = CO2 + H2 Reaksi pertama reaksi reformasi , bersifat sangat endotermis Reaksi kedua reaksi geser gas air ( water gas shiff reaction) . Agak eksotermis suhu reaksi oC. Komposisi produk tergantung kondisi proses . Produk terdiri dari 75% H2 , 8% CO dan 15% CO2 , sisa nitrogen dan metana yang tak terkonversi Katalis yang digunakan nikel untuk reaksi reformasi uap hidrokarbon , oksida besi untuk konversi CO atau reaksi geser , nikel untuk metanasi dan nikel untuk disosiasi atau penguraian amonia.

17 Proses Oksidasi Parsial
Bahan baku gas bumi , gas kilang minyak atau gas hidrokarbon campuran Keunggulan dapat menggunakan hidrokarbon cair , minyak gas , minyak diesel . Proses menggunakan pembakaran parsial hidrokarbon dengan oksigen tanpa katalis Suhu operasi 1300 – 1500oC. Reaksi : CH4 + 2 O2  CO2 + 2 H2O H = 802 kJ CH4 + CO2  2 CO + 2 H H = -206 kJ CH4 + 2 H2O  CO + 3 H H = -247 kJ Reaksi netto CH4 + ½ O2  CO + 2 H2

18 Proses Gasifikasi batubara
Gas hasil memerlukan konversi geser gas air dan pemurnian untuk hasil hidrogen dengan kemurnian tinggi Pemurnian Hidrogen Penghilangan karbon monooksida dan hidrogen sulfida 1. Proses mono etanolamin (MEA) ( Proses Girbotol) Larutan MEA direaksikan dalam absorber dengan CO2 , tekanandan suhu kamar Komplek MEA-CO2 didesosiasikan menggunakan uap pada suhu oC Reaksi : 2NH2CH2CH2OH + CO2 + H2O = ( HOCH2CH2NH3)2CO3 NH2CH2CH2OH + CO2 +H2O = HOCH2CH2NH3HCO3 Pencegahan korosi menggunakan baja tahan karat

19 2. Proses Kalium karbonat panas
CO2 diserap dibawah tekanan didalam larutan panas yang suhunya mendekati titik didih , kemudian meregenerasi larutan pada suhu sama tetapi pada tekanan atm. 3. Proses pelarut fisika Mis menggunakan metanol dingin , pelarut organik tanpa air, menggunakan dimetil eter polietilen glikol , atau N- metil -2 pirolidon 4. Pemurnian dengan adsorpsi Menggunakan unggun tetap

20 Pemurnian zat cair Kriogenik
Dimurnikan dengan mendinginkan sampai suhu kriogenik , dipisahkan sebagai arus zat cair. Perkembangan menggunakan membran semi permeabel , membran dari polisulfon

21 Oksigen dan Nitrogen Oksigen diproduksi cara likuefaksi dan rektifikasi udara atau dengan cara adsorpsi Nitrogen Penggunaan utama sebagai selimut gas untuk mencegah kontak dengan oksigen Untuk mendapatkan suhu sangat dingin sampai oC Di industri baja untuk bright anneling Industri pengolahan makanan untuk refrigeran .

22 PEMBUATAN : Likuefaksi dan rektifikasi udara Produksi Oksigen melalui proses kriogenik . Udara dikompresi , didinginkan , air dipisahkan , udara dimasukkan ke dalam penukar kalor pembalik , , pada suhu yang lebih rendah CO2 membeku . Oksigen dan nitrogen dipisahkan dalam kolomdistilasi ganda , N2 produk atas sedang kondessor bawah menghasilkan nitrogen .

23 ASETILENA Digunakan bahan pembuat : vinil klorida , polivinilpirolidon ,trikloroetilen dan asam asetat Pembuatan : CaC H2O (l)  Ca(OH)2 + C2H2 (g) Metode basah Karbida diumpankan ke dalam air , kalsium hidroksida keluar dalam bentuk lumpur Metode pirolisis atau perengkahan gas bumi 2CH4 (g)  C2H2 (g) + 3 H2 (g) H 1500 C = 405 kJ CH4 (g)  C + 2 H2 (g) H = 85 kJ Sulfur dioksida Dibuat melalui pembakaran belerang atau pemangangan sulfida logam

24 INDUSTRI SEMEN , KALSIUM DAN SENYAWA MAGNESIUM
Macam Semen Portland 1. Semen portland biasa ( regular) Digunakan sebagai bahan bangunan . Contoh semen putih , semen cepat keras 2. Semen Portland dengan panas pengerasan sedang dengan sifat resisten terhadap sulfat . Digunakan bila diperlukan kalor hidrasi yang tidak terlalu besar

25 3. Semen dengan kekuatan awal tinggi ( High early strength)
3. Semen dengan kekuatan awal tinggi ( High early strength) . Dibuat dari bahan baku dengan ratio gamping –silika > 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 > .

26 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 1250oC , dibaewah suhu ini tidak terjadi pembentukan C3S. C3S merupakan penyusun utama yang memberikan kekuatan semen .

27 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.

28 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

29 Produk akhir berupa butiran yang keras dengan ukuran mm disebut clinker . Clinker dimasukkan ke pendingin kejut udara , suhu turun cepat sampai oC 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)‏

30 Fungsi Senyawa dalam semen
C3A menyebabkan set tetapi perlu diperlambat dengan gipsum C3S memberikan kekuatan awal ( setelah hari)‏ C2S dan C3S memberikan kekuatan akhir ( setelah 1 tahun) Fe2O3 , Al2O=3 , Mg dan alkali menurunkan suhu pembentukan clinker.

31 2 CaOSiO2 Dikalsium silikat C2S
3CaOSiO 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 II III IV V

32 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

33 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

34 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.

35 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 >.

36 SEMEN MAGNESIUM OKSIKLORIDA
Dibuat melalui aksi eksoterik larutan magnesium klorida 20% , terhadap magnesia yang didapat dari kalsinasi magnesia. 3 MgO + MgCl 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

37 BELERANG DAN ASAM SULFAT
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

38 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

39 2. Pengambilan sulfur dari gunung berapi
( Indonesia) Deposit S dapat berupa batuan , lumpur sedimen atau lumpur sublimasi. Kadar tidak terlalu tinggi ( % ) . 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

40 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

41 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

42 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

43 Sistem proses kontak yang dikembangkan adalah sistem absorpsi ganda
Konversi menggunakan proses absorpsi tunggal hasil % Konversi menggunakan absorpsi ganda ( katalis ganda )  ,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

44 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

45 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 << Laju pencapaian kesetimbangan sangat lambat Laju pada 500o- 550oC . Laju pada ± 400 oC terbaik Proses kontak dilaksanakan mula –mula pada suhu 425 – 440 oC , reaksi menyebabkan suhu naik sampai 600oC , konversi 60-70% . Kemudian didinginkan sampai 430oC , dilewatkan katalis lagi pada suhu tersebut sehingga konversi mencapai 97 – 98% SO2 Peningkatan konversi SO2 dengan kenaikan tekanan , dilewatkan dalam 2-3 lapisan katalis , didinginkan dan dilewatkan melalui menara absorber.

46 Katalis : Katalis konversi sulfur dioksida biasanya terdiri dari tanah diatomea yang diisi dengan 7% V2O5 . Umur katalis bisa mencapai 20 tahun Peralatan proses kontak . Pembakar Penukar kalor Pendingin Konverter Absorber Sulfur trioksida Blower : Menghembuskan udara atau gas yang mengandung SO2 dan SO3 Pompa asam : memindahkan asam Pompa belerang Pendingin asam

47 Pemulihan asam sulfat bekas pakai
Sebagian asam sulfat didaur ulang . Asam bekas alkilasi dapat dimurnikan dengan melakukan atomisasi dan membakar asam dalam tanur , mendinginkan , memurnikan . Gas SO2 dikonversi menjadi H2SO4 seperti proses kontak

48 Sulfur trioksida cair Untuk proses sulfonasi , pembuatan detergen Stabil dengan penambahan aditif Mis : senyawa boron , belerang , fosfor oksi klorida dll. Pencemaran belerang - desulfurisasi bahan bakar  hasil belerang dalam bentuk H2S - SO2 dapat diubah atau dilebur menjadi SO2 cair , S , H2SO4 atau garam sulfat - mengurangi SO2 dengan menambahkan unit konverter , atau dengan recycling . Pemekatan Dibuat dalam konsentrator dengan aliran udara panas atau dalam konsentrator vakum