Latar belakang
Dalam tahun 1950-an terjadi perubahan besar dan mendalam pada industri gas bahan bakar, yaitu gas bumi mulai menguasai pasaran luas. Hal ini dimungkinkan dengan pasanganya jaringan pipa gas diseluruh negeri (Amerika Serikat) yang menghubungkan lapangan gas yang besar besar dengan industri dan rumah tangga. Kebutuhan puncak setempat pada musim dingin dipenuhi dengan pemakaian gas bumi yang ditimbun dibawah tanah didekat sumur produksi yang sudah tidak berfungsi lagi, dan dengan penggunaan gas bumi cair(liquefied natural gas LNG), gas migas cair (liquefied petrolium gas, LPG) atau dengan meningkatkan produksi. Perubahan ini mendesak kedudukan gas tanur kokas sehingga hanya dipakai di daerah daerah yang terdapat pembuatan kokas dari batubara untuk industri baja dan pengecoran. Persaingan ini mendesak pembuatan gas cair (water gas) menjadi gas beban puncak dan gas sintesis saja. Gas produser (produser gas) dan gas batubara retor (coal retort gas) hampir sudah tidak diproduksi lagi Amerika Serikat.
Sejarah
Catatan pertama mengenai pemakaian gas yang dapat dibakar adalah pada tahun 900 sesudah masehi di China, dimana gas bumi disalurkan melalui pipa bambu dan digunakan untuk penerangan. Produksi gas batubara pertama kali berlangsung pada tahun 1792. Upaya yang serupa berlangsung di Amerika Serikat pada tahun 1796 yaitu di Philadelphia. Tak lama kemudian dibentuk perusahaan gas untuk membuat dan memperdagangkannya. Penemuan gas air atau gas biru (blue gas), pada tahun 1780, dan gas produser merupakan langkah langkah penting dalam perkembangan industri ini. Eksploitasi lapangan gas bumi secara besar besaran di Amerika serikat merupakan dorongan terakhir yang menempatkan industri gas dalam posisinya yang sekarang ini. Namun, ekploitasi ini akhirnya berakibat terjadinya kekurangan setempat dan gas bumi, dan ini mulai terasa pada tahun 1968.
Bahan Bakar Gas
Bahan bakar gas dapat dikalsifikasikan menjadi beberapa jenis bahan bakar gas, antara lain :
1. Gas Bumi
Gas bumi atau gas alam ( natural gas) bukan saja merupakan gas bahan bakar yang paling penting, tetapi merupakan bahan baku untuk berbagai sintesis kimia. Misalnya,pada tahun 1979, proses kimia dan industri yang terkait menggunakan gas bumi sebesar 6,38 x 10^9 MJ, industri jelaga karbon (carbon black) dan jelaga lampu (lamp black) menggunakan 32.7 x 10^9 kJ (kira kira 37 MJ). Produk dari gas bumi antara lain, misalnya metana, etana, propana, butana, LPG, dan bensin alam.
2. Gas Tanur Kokas
Gas tanur kokas (coke-oven gas) dewasa ini hanya dihasilkan sebagai hasil samping dari proses distilasi batu bara.
Berikut gambar laju alir proses tanur kokas hasil sampingan :
3. Gas Prodoser
Gas produser (produser gas) dibuat dengan melewatkan udara dan uap melalui unggun panas batubara atau kokas. Suhu yang diperbolehkan bagi unggun bahan bakar itu bergantung pada titik leleh abu bahan bakar biasanya berkisar antara 980 sampai 1540 °C. Tinggi utama penggunaan uap (25 sampai 30% bobot kokas) ialah menggunakan sebanyak mungkin energi eksotermis yang berasal dari reaksi antara karbon dan oksigen menjadi reaksi endotermis antara karbon dan uap.
C + udara → CO2 + N2
DH 1000℃= -395,4MJ/kgmol (1)
CO2 + C → 2CO DH1000℃= +167.9 MJ/kgmol (2)
C + H2O → CO +H2 DH1000℃=+135,7MJ/kgmol (3)
CO + H2O → CO2 + H2 DH 1000℃= -32.18 MJ/kgmol (4)
Reaksi awal ialah pembentukan CO2 dan N2(1). Pada waktu gas itu bergerak naik sepanjang unggun, CO2 semula direduksi menjadi CO(2) dan uap air (yang dibentuk oleh air cair didalam mantel) terurai sebagian menjadi H2, CO, dan CO2 (3), (4). Gas produser nilai kalornya hanyalah kira kira 15% dari gas bumi. Dulu gas ini digunakan untuk pemanasan diindustri.
4. Gas Air (Gas biru)
Gas air (water gas) kadang kadang disebut gas biru (blue gas) karena memberikan nyala biru. Gas ini dihasilkan dari reaksi antara uap air dengan batu bara atau kokas pijar pada suhu diatas 1000℃. Reaksi yang terjadi adalah
C + H2O → CO + H2
C + 2H2O → CO2 + 2H2
Nilai kalor gas ini rendah dan untuk meningkatnya, ditambahkan minyak yang diatomisasikan ke dalam gas panas sehingga menghasilkan gas air karburasi (carburatted water gas) yang mempunyai nilai kalor lebih tinggi.
Gas produser (produser gas) dibuat dengan melewatkan udara dan uap melalui unggun panas batubara atau kokas. Suhu yang diperbolehkan bagi unggun bahan bakar itu bergantung pada titik leleh abu bahan bakar biasanya berkisar antara 980 sampai 1540 °C. Tinggi utama penggunaan uap (25 sampai 30% bobot kokas) ialah menggunakan sebanyak mungkin energi eksotermis yang berasal dari reaksi antara karbon dan oksigen menjadi reaksi endotermis antara karbon dan uap.
C + udara → CO2 + N2
DH 1000℃= -395,4MJ/kgmol (1)
CO2 + C → 2CO DH1000℃= +167.9 MJ/kgmol (2)
C + H2O → CO +H2 DH1000℃=+135,7MJ/kgmol (3)
CO + H2O → CO2 + H2 DH 1000℃= -32.18 MJ/kgmol (4)
Reaksi awal ialah pembentukan CO2 dan N2(1). Pada waktu gas itu bergerak naik sepanjang unggun, CO2 semula direduksi menjadi CO(2) dan uap air (yang dibentuk oleh air cair didalam mantel) terurai sebagian menjadi H2, CO, dan CO2 (3), (4). Gas produser nilai kalornya hanyalah kira kira 15% dari gas bumi. Dulu gas ini digunakan untuk pemanasan diindustri.
4. Gas Air (Gas biru)
Gas air (water gas) kadang kadang disebut gas biru (blue gas) karena memberikan nyala biru. Gas ini dihasilkan dari reaksi antara uap air dengan batu bara atau kokas pijar pada suhu diatas 1000℃. Reaksi yang terjadi adalah
C + H2O → CO + H2
C + 2H2O → CO2 + 2H2
Nilai kalor gas ini rendah dan untuk meningkatnya, ditambahkan minyak yang diatomisasikan ke dalam gas panas sehingga menghasilkan gas air karburasi (carburatted water gas) yang mempunyai nilai kalor lebih tinggi.
5. Gas Sintesis
Sekarang sudah terdapat proses proses modern yang dikembangkan untuk menghasilkan campuran CO-H2 dari batu bara dan uap secara lebih efisien daripada dengan pabrik gas air dan gas produser. Gas gas itu memiliki nilai kalor rendah (3.7 sampai 7,5 MJ/m3), jika menggunakan uap dan udara. Perbedaan pokok antara gas bernilai kalor rendah dan gas bernilai kalor sedang ialah bahwa gas bernilai kalor 3,5 sampai 7,5 MJ/m3 mengandung kira kira 50% nitrogen yang masuk ke dalam sistem sebagai bagia dari udara. Gas bernilai kalor rendah digunakan terutama sebagai bahan bakar industri setempat dan sebagai bahan antara lain pembuatan formaldehida dan amonia. Gas bernilai kalor sedang dapat ditransportasikan secara ekonomis melalui pipa untuk jarak antara 160 sampai 320 km. Sebagian gas tersebut dimetanasi untuk menghasilkan gas bumi substitusi (substitutr natural gas,SNG)
6. Gas Bumi Sustitusi
Gasifikasi Batubara
SNG berkalor redah dan sedang yang dihasilkan dari batu bara dapat dikonversikan menjadi gas berkalor tinggi (30 sampai 37 MJ/m3) serup dengan gas bumi. Reksi pembuatanya adalah sebagai berikut :
C + H2O ------> CO + H2 gasifikasi
C + H2O -------> CO2 + H2 reaksi geser gas air, dikendalikan untuk menghasilkan perbandingan CO : H2 = 1 : 3
C + CO2 --------> 2CO reaksi Boundourad
Pada suhu yang cukup tinggi, hidrogen dari reaksi 1 dan 2 akan menghidrogenkan sebagian karbon menjadi metana :
C + 2H2 -------> CH4
CO + 3H2 ------> CH4 + H2O metanasi
Gas yang dihasilkan dengan cara ini semula dikenal sebagai gas bumi sintetik (synthetic natural gas), tetapi orang orang yang menginginkan bahasa yang murni mempermasalahkan istilah tersebut yaitu tidak mungkin yang alami itu sekaligus sintesik. Jadi, oleh karena itu gas tersebut dinamakan gas bumi pengganti atau gas bumi substitusi, (substitute natural gas, SNG ).
7. Gas Migas Cair
Propana dan butana cair digunakan sebagai cadangan dan untuk mngisi beban puncak pada sistem perkotaan dan industri yang menggunakan gas alam atau gas buatan. Ada jugayang digunakan sebagai persediaan gas utama (dan satu satunya) pada beberapa tempat dan industri. Gas migas cair (liquefied petrolium gas, LPG) digunakan untuk las api, pengolahan tembakau, pengeringan padi dan gandum, dan sebagai bahan bakar mobil dan traktor. Industri petrokimia merupakan pelangganya yang nomor 2 terbesar. Oleh karena butana (121MJ/m3) tidak menguap dibawah 0 C, bahan ini lebih banyak disukai di daerah selatan Amerika Serikat, sedang propana (94MJ/m3) menguap pada suhu -42 C dan digunakan didaerah utara.
