“KAJIAN PROPERTIES BAHAN BAKAR BATUBARA CAIR …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-30568-4210105016-Presentation.pdfMenurut laporan BP Statistical ... dengan masa produksi selama

“KAJIAN PROPERTIES BAHAN BAKAR BATUBARA CAIR MELALUI CAMPURAN

BATUBARA – MDO (MARINE DIESEL OIL)”MURBAYU ARDHANA

4210105016

DOSEN PEMBIMBING I : Ir. Aguk Zuhdi Muhammad Fathallah, M.Eng, PhDDOSEN PEMBIMBING II : I Made Ariana, S.T., M.T., Dr.MarSc

JURUSAN TEKNIK SISTEM PERKAPALANFAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBERSURABAYA

2013

Latar BelakangNegara Republik Indonesia memiliki cadangan minyak bumi yangsemakin menurun jumlahnya. Hal ini disebabkan oleh penggunaansehari-hari dalam jumlah besar. Penggunaan ini cenderung semakinmeningkat dari tahun ke tahun. Menurut laporan BP StatisticalReview pada bulan Juli 2013, minyak Indonesia bakal habis 11tahun lagi dengan cadangan sekitar 3,7 miliar barel. Sumber dayaalam ini diperkirakan hanya bertahan 300 tahun lagi di bumi.Sementara gas alam yang merupakan salah satu sumber energiutama di Indonesia, hanya memiliki cadangan yang ekuivalendengan masa produksi selama 35,54 tahun. Dengan kenyataanseperti itu, Indonesia harus bijak menggunakan cadangan minyakbumi dan gas yang tersisa. Hal ini sudah menjadi perhatian besarbagi pemerintah jauh hari sebelumnya mengenai carapenghematan bagi penggunaan sumber energi.

Identifikasi dan Perumusan Masalah Penelitian

Sumber energi alternatif melalui batu bara cair diharapkanmampu menggantikan peran utama bahan bakarsebelumnya yang tergolong semakin menipisketersediaannya. Oleh karena itu, perlu dilakukannyaeksperimen slurry batu bara cair antara campuran batubara dan minyak Marine Diesel Oil (MDO) untukmendapatkan properties-nya. Namun, untuk memperolehkomposisi yang ideal perlu dilakukan pemvariabelan zatadiktif campuran antara batu bara dan MDO.

• Bagaimana pengaruh variabel zat adiktif terhadap stabilitas COM ?

• Bagaimana properties COM hasil campuran antara batu bara - MDO ?

Batasan Masalah

• Batu bara yang digunakan adalah tipe low-grade, dalam eksperimen ini mengguanakan sub-bituminous.

• Ukuran batu bara yang digunakan hingga 120 mesh.

• Zat adiktif yang digunakan adalah jenis CMC (Carboxy Methyl Celullose) dan Xylene.

• Properties yang diujikan adalah nilaidensitas, viskositas, dan kalor.

Manfaat Skripsi

Manfaat dari pengerjaan skripsi ini adalahuntuk mendapatkan bahan bakar alternatifuntuk engine kapal yang sudah melalui ujilaboratorium dan juga sebagai referensi untukmelakukan pengembangan eksperimenselanjutnya tentang batu bara cair.

Tujuan Skripsi

• Mengetahui pengaruh zat adiktif terhadap stabilitas COM.

• Mengetahui properties bahan bakar COM.

METODOLOGI PENELITIAN

PEMBUATAN COM (COAL OIL MIXTURE)

MDO (MARINE DIESEL OIL)MDO (MARINE DIESEL OIL)ZAT ADIKTIF CMC(Carboxy Methyl Celloluse) & pelarut Xylene

BATUBARA LOW GRADE (Sub Bituminous) yang sudah ditumbuk dan discreeningSamapai 120 mesh

COM (COAL OIL MIXTURE)COM (COAL OIL MIXTURE)

STORAGE TANKSTORAGE TANK COMBUSTIONCOMBUSTION

Dipanasi ± 60°C

RASIO CAMPURAN COAL OIL MIXTURE

COM A1 A2 A3MDO 75% 73% 74%Batubara 25% 25% 25%cmc 0% 2% 1%

TABEL EKSPERIMEN CAMPURAN COM

alcofuelCOM

B1 B2 B3

Alcofuel 75%A) 75% B) 75% C)

Batubara 25% 25% 25%

A) Alcofuel = MDO (75%) + Xylene (25%)B) Alcofuel = MDO (65%) + Xylene (35%)C) Alcofuel = MDO (60%) + Xylene (40%)

ALAT DAN BAHAN

MDO yang digunakan buat COM

Batubara low grade yang sudahditumbuk dan disaring

Xylene sebagai pelarut danadiktif juga

ALAT DAN BAHAN

CMC (Carboxy MethylCelloluse) sejenis adiktifBersifat mengurangiTegangan permukaanSuatu fluida

Timbangan digitalmax 500 gram,Digunakan untukmengukur tingkatpresisi terutama untukzat adiktif

Mixer yang digunakanSelama proses pencampuranMDO – Zat adiktif – batubaraDengan ulir yang dimodifikasi

HASIL EKSPERIMEN

GambarTampilan fisik COM dengan kode A

Data Tinggi dan Volum Layer COM Kode A

COM A1 A2 A3

Jari-jari wadah 28,95 mm 28,95 mm 28,95 mmTinggi Layer Atas (awal) 19,95 mm 18,15 mm 18,10 mm

Tinggi Layer Atas (akhir) 13,00 mm 11,89 mm 13,16 mm

Tinggi Deposit 7,20 mm 7,70 mm 9,10 mmVolum Layer Atas (awal) 30,05 mL 30,45 mL 30,20 mL

COM A1 A2 A3

Volum Layer Atas (akhir) 19,58 mL 19,95 mL 21,96 mL

Volum Deposit 18,95 mL 20,26 mL 23,95 mLKomposisi akhir (%)

( Layer : Deposit) 50,8 : 49,2 49,6 : 50,4 47,8 : 52,2

Berdasarkan data yang diperoleh, terlihat bahwa zat adiktifsurfaktan CMC yang merupakan zat anionic tidakmenjadikan MDO dan batu bara saling beremulsi dalamwaktu lama, paling lama sekitar tiga jam. Justru surfaktanini memurnikan (purify) MDO dari pengotor-pengotornya.Hal ini terlihat dari volum komposisi batu bara setelahdicampur mengalami peningkatan, sedang layer MDOmengalami penurunan. Kemungkinan juga disebabkanbeberapa persen MDO luruh dan masuk ke dalam partikelbatu bara. Kode A1 memiliki deposit terendah, sedangkansampel kode A3 memiliki deposit terbanyak diantara yanglain. Namun ketiganya tidak menunjukkan perbedaaanyang signifikan. Sehingga dapat dikatakan zat CMC tidakdapat digunakan sebagai zat adiktif campuran COM.

HASIL EKSPERIMEN

Gambar:Tampilan fisik COM dengan kode B

Data Tinggi dan Volum Layer COM Dengan KODE B.Alcofuel COM B1 B2 B3

Jari-jari wadah 28,95 mm 28,95 mm 28,95 mmTinggi Layer Atas (awal)

22,35 mm 26,20 mm 28,55 mm

Tinggi Layer Atas (akhir)11,69 mm 17,11 mm 11,67 mm

Tinggi Deposit 10,25 mm 6,45 mm 7,10 mmVolum Layer Atas (awal)

43,00 mL 48,85 mL 54,58 mL

Volum Layer Atas (akhir)22,49 mL 31,90 mL 22,31 mL

Volum Deposit 26,97 mL 16,97 mL 18,68 mLKomposisi akhir (%)

( Layer : Deposit) 45,5 : 54,5 65,2 : 34,8 54,4 : 45,6

Berdasarkan data yang diperoleh praktikan,membuktikan bahwa larutan Xylene tidakmemberikan pengaruh stabilitas COM. Xylene yangmerupakan larutan organik hidrokarbon aromatik,terlarut dan tercampur dengan baik beresama MDO.Namun tidak membuat MDO dan batu bara samasekali saling beremulsi. Ada beberapa partikel alcofuelyang berpindah ke dalam partikel batu bara dan jugahilang karena sifat larutan Xylene yang mudahmenguap. Dari ketiga sampel terlihat bahwa sampelkode B1 merupakan sampel dengan deposit terbesar,sedangkan B2 dengan volum deposit terendah.

SAMPEL YANG DIPILIH UJI PROPERTIES

Tinggi deposit Jari-jari wadah

Volum deposit

A1 7,20 mm 28,95 mm 18,95 mLA2 7,70 mm 28,95 mm 20,26 mLA3 9,10 mm 28,95 mm 23,95 mLB1 10,25 mm 28,95 mm 26,97 mLB2 6,45 mm 28,95 mm 16,97 mLB3 7,10 mm 28,95 mm 18,68 mL

A1 B2 B3

Sample yang dipilih untuk kepengujian Properties yaituSample A1, B2 dan B3 karenamempunyai nilai Depositterendah dari ke enam sample

Berat jenis kode A1 (kondisi 15°C)Berat gelas ukur kosong = 92,8 gramBerat gelas ukur sampel = 134,2 gramVolume sampel = 50 mL

= 50 cm3DensityP = berat / volume

= 41,4 / 50= 0,828 gram / cm3

= 828 kg / m3

No. Sampel Hasil Uji Density pada suhu 15°C (kg/m3)

1 A1 8282 B2 8523 B3 872

Tabel Hasil Uji Density

800

810

820

830

840

850

860

870

880

Den

sity

(kg/

m3 )

Hasil Uji Density

A1

B2

B3

Grafik Hasil Uji Density

Uji DensityCONTOH PERHITUNGAN UNTUK

Hasil Uji Density

Dari uji properties density diatas menunjukkanbahwa semua sampel memenuhi propertiesdensity HFO menurut ISO 3675 sebesar max991/1010 dan density menurut S50MC-CProject guide sebesar ≤ 991, Di manaproperties MDO menunjukkan densitas padasuhu 15°C adalah max 880 kg/m³

Uji Properties Viskositas (cSt)

Grafik Uji Properties Viskositas (cSt)Hasil Uji ini tidak ada yang memenuhi spec HFO,Seharusnya viscosity pada 100 ̊C sebesar 55 cSt,dan pada 50 ̊C sebesar 700 cS sehingga perlu ujilaboratorium

TABLE Uji Properties Viskositas (cSt)

A1 B2 B3 Pengujia

n

50°C 5,52 2,65 1,74 ASTM D445-

03

70°C 3,26 1,86 1,26 ASTM D445-

03

100°C 2,65 1,32 1,08 ASTM D445-

03

0

1

2

3

4

5

6

50°C 70°C 100°C

visk

osita

s (cS

t)

suhu

A1

B2

B3

UJI DAN ANALISA PROPERTIES NILAI KALOR

Kode Nilai Kalori (kcal/kg)

Pengujian

A1 10346 ASTM D5865-03

B2 10226 ASTM D5865-03

B3 9725 ASTM D5865-03

Hasil Properties Nilai Kalor

9400

9600

9800

10000

10200

10400

A1 B2 B3

kcal/kg

Grafik Hasil Uji Nilai Kalor

DARI ketiga sampel, kode A1, B2 dan B3A1 dan B2 memenuhi standar nilaikalor untuk HFO minimal sebesar18000 Btu/lb atau 9900 kcal/kg

Kesimpulan• Berdasarkan data yang diperoleh dari hasil eksperimen, membuktikan

bahwa zat adiktif yang digunakan yaitu surfaktan CMC (Carboxy Methyl Celullose) dan pelarut Xylene tidak dapat digunakan sebagai adiktif dalamproses pembuatan COM (Coal Oil Mixture. Stabilitas campuran denganCMC hanya bertahan sekitar tiga jam, setelah itu terjadi pemisahan. Sedangkan dengan Xylene lebih cepat lagi terpisah, atau cenderung tidaksaling beremulsi antara keduanya.

• Nilai densitas pada suhu 15°C pada sampel kode A1, B2 dan B3 secaraberurutan adalah 828, 852, dan 872 dalam satuan kg/m³. Nilai viskositasdengan variasi suhu 50, 70, dan 100 dalam satuan celcius menghasilkantingkat kekentalan dengan range 1,08 sampai 5,52 centiStokes. Nilai kaloryang diperoleh secara berurutan adalah 10346, 10226, dan 9725 dalamkcal/kg. Dari hasil uji properties yang telah dilakukan ada kemungkinanbukan properties batu bara cair. Karena justru sebagian volum bahan bakarberpindah masuk ke partikel batu bara, bukan sebaliknya seperti yang diharapkan.

Saran

• Perlu treatment khusus baik sebelum atau sesudahproses pembuatan COM.

• Peralatan yang digunakan hendaknya yang bisamempertahankan tekanan dan suhu.

• Perlu pemvariasian zat adiktif yang lebih banyak lagi.• Ukuran partikel batu bara hendaknya dibuat lebih kecil

lagi semisal dengan menggunakan teknologi nano.• Untuk bahan bakar motor ruang bakar dalam tetap

diperlukan alat pengaduk yang terus berputar, agar COM tetap tercampur sebelum masuk ke ruang bakar.

SEKIAN DAN TERIMA KASIH