Bahan Bakar dan Turunan nya

Pengertian Bahan Bakar Bahan bakar adalah bahan–bahan yang di gunakan dalam proses pembakaran. Tanpa adanya bahan bakar tersebut pembakaran tidak akan mungkin dapat berlangsung. Banyak sekali jenis bahan bakar yang kita kenal dalam kehidupan kita sehari–hari. Penggolongan ini dapat dibagi berdasar dari asalnya bahan bakar dapat di bagi menjadi tiga golongan, yaitu: 

(1) bahan bakar nabati,

 (2) bahan bakar mineral, dan

 (3) bahan bakar fosil. 

Apabila dilihat dari bentuknya, maka bahan bakar di bagi menjadi tiga bentuk, yaitu:

 (1) bahan bakar padat, 

(2) bahan bakar cair, dan

 (3) bahan bakar gas.

 Namun demikian hingga saat ini bahan bakar yang paling sering di pakai adalah bahan bakar mineral cair. Hal ini dilakukan karena banyaknya keuntungan–keuntungan yang di perolah dengan menggunakan bahan bakar dengan jenis mineral tersebut. Setiap bahan bakar memiliki karakteristik dan nilai pembakaran yang berbeda–beda. Karakteristik inilah yang menentukan sifat–sifat dalam proses pembakaran, dimana sifat yang kurang menguntungkan dapat di sempurnakan dengan jalan menambah bahan-bahan kimia ke dalam bahan bakar tersebut, dengan harapan akan mempengaruhi daya anti knocking atau daya letup dari bahan bakar, dan dalam hal ini menunjuk apa yang dinamakan dengan bilangan oktan (octane number). Proses pembakaran bahan bakar dalam motor bensin atau mesin pembakaran dalam sangat di pengaruhi oleh bilangan tersebut, sedangkan di motor Diesel sangat di pengaruhi oleh bilangan setana (cetane number). Adapun tujuan dari pembakaran bahan bakar adalah untuk memperoleh energi yang di sebut dengan energi panas (heat energy). Hasil pembakaran bahan bakar yang berupa energi panas dapat di bentuk menjadi energi lain, misalnya : energi untuk penerangan, energi mekanis dan sebagainya. Dengan demikian setiap hasil pembakaran bahan bakar akan di dapatkan suatu bentuk energi yang lain yang dapat di sesuaikan dengan kebutuhan. Sisa–sisa hasil pembakaran dalam bahan bakar harus di perhatikan. Oleh karena itu sisa dari hasil pembakaran yang kurang sempurna akan dapat berpengaruh negatif terhadap lingkungan. 

Sisa pembakaran ini akan mengandung gas-gas beracun, yang terutama di timbulkan oleh pembakaran pada motor bensin. Sedangkan hasil pembakaran yang ditimbulkan oleh motor Diesel  akan dapat menimbulkan gas asap yang berwarna gelap yang akan mengotori lingkungan. Namun pada kenyataanya, polusi yang ditimbulkan oleh pembakaran pada motor Diesel ini tidak berbahaya bagi lingkungan, jika di bandingkan dengan gas sisa hasil pembakaran pada motor bensin. B. Pengertian Bahan Bakar Minyak Bahan bakar minyak adalah bahan bakar mineral cair yang di peroleh dari hasil tambang pengeboran sumur – sumur minyak, dan hasil kasar yang diperoleh di sebut dengan minyak mentah atau crude oil. Hasil dari pengolahan minyak mentah ini akan menghasilkan bermacam bahan bakar yang memiliki kualitas yang berbeda-beda. Minyak dalam hal ini merupakan bahan bakar yang diIndonesia pemakaianya telah lama kita pergunakan dalam kehidupan sehari–hari. Sebelumnya, lebih banyak di gunakan orang dengan istilah minyak tanah, yang artinya minyak yang di hasilkan dari dalam tanah (R.P. Koesoemadinata : 1980). Berdasar asal-muasalnya yaitu dengan di ketahuinya minyak tanah atau minyak mentah itu terdapat bersama–sama dengan gas alam, maka istilah yang lazim digunakan sekarang ini adalah minyak dan gas bumi.dalam beberapa bahasa lain, misalnya : petroleum (Bahasa Inggris) yang berasal dari kata “petro” yang berarti batu dan “oleum” yang berarti minyak. Jadi dengan kata lain petroleum berarti minyak yang berasal dari batu. Sebenarnya istilah minyak bumi lebih tepat digunakan, sebab minyak terdapat di bumi dan bukan dalam tanah, atau juga tepat apabila disebut sebagai minyak mentah, artinya minyak yang belum di kilang. Istilah lain yang biasa di pakai adalah natural gas atau gas alam. Adapun istilah minyak tanah kita kenal sebagai kerosin, yaitu salah satu hasil pengilangan minyak bumi, yang juga sering di sebut sebagai minyak latung, yang dalam hal ini latung berarti batu, dengan demikian minyak latung sama pengertiannya petro-oleum. C. 

Macam–macam Bahan Bakar Minyak 

1. Bensin 

Bensin berasal dari kata benzana, lazim sebenarnya zat ini berasal dari gas tambang yang mempunyai sifat beracun dan merupakan persenyawaan dari hidrokarbon tak jenuh, artinya dapat bereaksi dengan mudah terhadap unsur–unsur lain. Bentuk ikatan adalah rangkap, dan senyawa molekulnya disebut alkina. Bahan bakar jenis ini biasa disebut dengan kata lain gasoline. Bensin pada dasarnya adalah persenyawaan jenuh dari hidro karbon, dan merupakan komposisi isooctane dengan normal-heptana.Serta senyawa molekulnya tergolong dalam kelompok senyawa hidrokarbon alkana. Kualitas bensin dinyatakan dengan angka oktan, atau octane number. Angka octan adalah prosentase volume isooctane di dalam campuran antara isooctane dengan normal heptana yang menghasilkan intensitas knocking atau daya ketokan dalam proses pembakaran ledakan dari bahan bakar yang sama dengan bensin yang bersangkutan. Isooctane sangat tahan terhadap ketokan atau dentuman yang kita beri angka oktan 100, heptane yang sangat sedikit tahan terhadap dentuman di beri bilangan 0. Pada motor percobaan, bermacam– macam bensin di bandingkan dengan campuran isooctane dan normal heptana tersebut. Bilangan oktan untuk bensin adalah sama dengan banyaknya prosen isooctane dalam campuran itu. Semakin tinggi ON bahan bakar menunjukkan daya bakarnya semakin tinggi. Bensin yang ada di pasaran di kenal ada tiga kelompok : (1) Regular–grade, (2) Premium–grade, dan (3) Third-grade Gassoline. Adapun di-Indonesia pertamina mengelompokkanya menjadi : bensin, premium, aviation gas dan super. 

2. Minyak Tanah 

Minyak tanah merupakan campuran kompleks antara beratus- ratus macam hidro karbon dalam minyak tanah terdapat karbon tak jenuh, tetapi hasil kracking yaitu penyulingan pada suhu dan tekanan yang tinggi terjadi pula senyawa hidro karbon yang tidak jenuh. Adapun terjadinya minyak tanah ini berdasarkan pertimbangan geologis maupun dasar pertimbangan kimia yang telah di ketahui, menyatakan bahwa minyak tanah terjadi dari sisa – sisa hewan dan tumbuhan. Hal ini nampak dalam beberapa fraksi minyak tanah mempunyai kegiatan optik dan terdapatmya porpirin yang ada hubunganya dengan khlorofil maupun hemin. Sehingga dapat di simpulkan bahwa sisa–sisa tumbuhan mengandung khlorofil, sedang sisa–sisa hewan mengandung haemoglobin. Pengambilan minyak tanah dilakukan dengan jalan pengeboran minyak bumi sampai dengan lapisan tertentu, kemudian di lakukan penyulingan. Hasil dari penyulingan meperoleh sejumlah fraksi yang berhasil di pisahkan,antara lain :

 (1) Petroleum eter, fraksi pertama yang mendidih antara 35°C sampai dengan 80°C, 

(2) Gassoline / bensin, fraksi kedua yang mendidih antara 50°C sampai dengan 220°C,

 (3) Kerosin, fraksi ketiga yang mendidih antara 200°C sampai dengan 300°C, 

(4) Parafin padat, cair, petroleum, fraksi yang mempunyai temperatur tertinggi, dan

 (5) Residu, fraksi yang terakhir. 

3. Minyak Solar 

           Minyak solar adalah bahan bakar minyak hasil sulingan dari minyak bumi mentah, bahan bakar ini mempunyai warna kuning cokelat yang jernih. Minyak solar ini biasanya digunakan sebagai bahan bakar pada semua jenis motor Diesel dan juga sebagai bahan bakar untuk pembakaran langsung di dalam dapur–dapur kecil yang menghendaki hasil pembakaran yang bersih. Minyak ini sering disebut juga sebagai gas oil, ADO, HSD, atau Dieseline. Pada temperatur biasa, artinya pada suhu kamar tidak menguap, dan titik nyalanya jauh lebih tinggi dari pada bahan bakar bensin. Kualitas solar dinyatakan dengan angka setane atau cetane number (CN). Bilangan setane yaitu besar prosentase volume normal cetane dalam campuranya dengan methylnapthalene yang menghasilkan karakteristik pembakaran yang sama dengan solar yang bersangkutan (Drs. Warsowiwoho : 1976). Secara umum solar dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

(1) Light Diesel Fuel (LDF) mempunyasi CN = 50,

 (2) Medium Diesel Fuel (MDF) mempunyasi CN = 50, dan

 (3) Heavy Diesel Fuel (HDF) mempunyasi CN = 35. LDF dan MDF sering dikatakan sebagai solar no.1 dan 2. 

           Kedua jenis solar ini sebenarnya letak perbedaanya adalah pada efek pelumasanya saja. LDF dalam hal ini lebih encer, jernih, dan ringan, sedang MDF lebih gelap, berat, dan dan dalam pemakaianya dealam motor bakar di perlukan syarat- syarat khusus. 

4. Minyak Diesel 

             Minyak Diesel adalah bahan bakar minyak jenis penyulingan kotor yang mengandung fraksi–fraksi berat atau campuran dari jenis destilase dengan fraksi yang berat (residual fuel oil) dan berwarna hitam dan gelap, tetapi tetap cair pada suhu rendah. Minyak Diesel ini banyak di gunakan sebagai bahan bakar mesin Diesel yang berputar sedang atau lambat dan juga sebagai bahan bakar untuk pembakaran langsung dalam dapur–dapur industri. Bagi kehidupan seharihari minyak ini sering disebut sebagai MDF (Medium Diesel Fuel). 

5.  Minyak Bakar 

         Minyak bakar adalah bahan bakar yang bukan berasal dari hasil penyulingan, tetapi jenis residu. Minyak ini mempunyai tingkat kekentalan yang tinggi dan juga titik tuang (pour point) yang lebih tinggi dari pada minyak Diesel, serta berwarna hitam gelap. Bahan bakar jenis ini banyak di pergunakan sebagai bahan bakar pada sistem pembakaran langsung dalam dapur–dapur industri yang besar. Pembakaran langsung yang di maksud adalah pada sistem eksternal combustion engine atau mesin pembakaran luar, misalnya: pada mesin uap, dapurdapur baja, dan lain sebagainya. Minyak ini di sebut juga sebagai MFO (Medium Fuel Oil). 

6. Bensol 

 Bensol adalah bahan bakar hasil tambahan dari pada industri gas batu bara dan pabrik kokas. Bensol dapat di peroleh dengan cara mencuci gas yang keluar dari dapur dengan ter yang ringan. Bahan bakar minyak ini sangat baik di gunakan pada kendaraan bermotor, karena sangat tahan terhadap knocking atau dentuman, sehingga memenuhi syarat pada motor dengan kompresi tekanan yang tinggi. Kadang–kadang di pakai sebagai campuran bensin untuk mempertinggi sifat anti dentuman (knoking). Bensol membeku pada temperatur 5°C di bawah nol. Dengan menambahkan tuluol dan xylol titik beku dari bahan bakar ini dapat diturunkan. D. 

Cara Perolehan Bahan Bakar 

1. Bahan bakar yang berasal dari tumbuhan 

Sebenarnya bahan bakar, terutama bahan bakar minyak telah lama dikenal oleh bangsa Indonesia. Hanya saja pada saat itu minyak hanya di gunakan sebatas sebagai penerangan rumah tangga di waktu malam hari. Namun pengenalan minyak masih sangat sederhana, misalnya pada penggunaan obor, yang semua itu sebenarnya merupakan bahan bakar minyak yang di pergunakan dalam bentuk yang lain. Bahan bakar minyak ini dapat diperoleh melalui proses peragian atau dengan jalan penggilingan yang berasal dari tumbuh–tumbuhan yang telah terkubur sekian tahun lamanya. Adapun proses terjadinya adalah sebagai berikut, di tinjau bagaimana benih suatu tumbuhan mulai tumbuh dari lembaganya, maka benih tersebut keluar akar yang kemudian masuk ke 7 Diktat Ilmu Bahan, Bahan Bakar dan Pelumas dalanm tanah, sedangkan batangnya muncul di udara. Akar dari tumbuhan ini mengambil makanan dari dalam tanah. Daun pada batang mengambil makanan dari udara atau sebagai dapur untuk memasak makanan tersebut. Akan tetapi sebelumnya bibit kecil itu memerlukan persediaan makanan sedikir sekali sebagai bekalnya. Modal tumbuhan itu terdapat di dalam benihnya. Sesungguhnya makanan sebenarnya adalah sebagian besar merupakan benih tumbuhan, misalnya tanaman padi yang ditumbuk atau di giling menjadi beras, buah–buahan yang bertempurung seperti kelapa, pala, kemiri dan sebagainya adalah benih pohon atau selubung benih tempat makanan persediaan untuk tumbuhan tadi. Bahan makanan yang mengandung minyak mudah di simpan dan di timbun dalam jangka waktu yang cukup lama. Demikian juga pada tumbuh-tumbuhan yang menyimpan makananya dalam bentuk minyak pada bijihnya. Itulah sebabnya hampir semua bahan bakar yang berbentuk minyak nabati berasal dari benih tumbuh-tumbuhan. Apalagi benih tumbuhan yang mengandung minyak tadi, misalnya : kenari, kemiri, kacang tanah dan sebagainya jika dikeringkan maka akan terdapat minyak yang dapat di bakar hingga memberi nyala api. Namun perlu di ketahui bahwa minyak jenis seperti itu sangatlah terbatas jumlahnya, sehingga bahan bakar yang demikian itu sangat mahal harganya di pasaran, maka sebagian orang tidak lagi menggunakan bahan bakar yang semacam itu karena dianggap kurang ekonomis. Untuk menanggulangi hal itu, maka sekarang ini banyak di produksi jenis minyak tersebut dengan jalan peragian (arsenium), misalnya tetes tebu, ketela pohon, kentang dan sebagainya. Bahan bakar jenis ini banyak di gunakan untuk bahan pembuatan alkohol. Walaupun pembuatanya menggunakan fasilitas yang relatif lebih murah, namun produksinya sangat rendah, sehingga kurang memadai apabila di bandingkan dengan jumlah penggunanya. Bahan bakar yang di hasilkan dengan jalan seperti di atas sering di sebut sebagai bahan bakar alkohol dan spiritus. 

2. Bahan bakar yang berasal dari mineral

 Bahan bakar minyak mineral ini di dapat dari tambang sehingga sering juga di sebut sebagai minyak bumi ataun minyak mineral atau juga minyak tambang. Bahan bakar mineral ini sangat penting artinya bagi kehidupan manusia, karena dunia memerlukanya begitu banyak sehingga manusia mencari di manamana Adanya kebutuhan yang banyak itu maka eksploitasi terhadap minyak bumi dilakukan secara besar-besaran. Keadaan yang seperti itu, dikhawatirkan akan memacu terjadinya kelangkaan minyak dunia. Teknologi modern tentang pengolahan minyak telah ditemukan dengan cara melakukan penyulingan terhadap minyak bumi. Proses dimulai dengan memasukkan saluran pipa ke dalam sumur galian yang di dalamnya mengandung minyak, gas dan air. Pipa tersebut kemudian di hubungkan dengan menara destilasi, yang mana di dalam menara itu minyak mentah dan gas alam akan di proses dengan temperatur yang tinggi agar mencair dan dapat dipisahkan menjadi jenis bahan bakar yang berbeda-beda. 

E. Syarat Bahan Bakar dalam Pemakaian 

        Ada beberapa tipe bahan bakar dan pelumas yang digunakan pada kendaraan bermotor. Beberapa diantaranya berisi racun dan zat kimia yang mudah terbakar dan ini harus di tangani dengan hati–hati. Penggunaan tipe bahan bakar atau pelumas disesuaikan dengan karaktristik terhadap kebutuhan, agar tidak terjadi kesalahan yang menyebabkan kerusakan pada mesin pembangkit tenaga. Pemakaian bahan bakar yang tidak sesuai dengan karakter mesin mungkin dapat menyebabkan kerusakan pada sistem kerja mesin maupun efek yang lain, yaitu berupa polusi lingkungan. Oleh karena itu sangatlah penting bagi kita untuk mengetahui perbedaan tipe karakteristik pelumas dan bahan bakar, beserta cara penangananya yang benar. Sampai saat ini bahan bakar yang biasa di gunakan pada mobil dan sebagian kendaraan bermotor adalah bensin dan solar (Diesel), dan beberapa negara ada yang menggunakan alkohol, LPG dan bahan bakar lainya. 

         Namun demikian secara garis besar penjelasan dan penggunaan tentang bahan bakar yang ada dipasaran umum, yaitu berupa bensin dan solar (Diesel). 

1. Bahan bakar bensin 

            Bensin mengandung hidro karbon hasil sulingan dari produksi minyak mentah. Bensin mengandung gas yang mudah terbakar, umumnya bahan bakar ini di pergunakan untuk mesin dengan pengapian busi. Sifat yang di miliki bensin antara lain :

 (1) Mudah menguap pada temperatur normal,

 (2) Tidak berwarna, tembus pandang dan berbau, 

(3) Titik nyala rendah (-10° sampai -15°C),

(4) Berat jenis rendah (0,60 s/d 0,78),

 (5) Dapat melarutkan oli dan karet, 

(6) Menghasilkan jumlah panas yang besar (9,500 s/d 10,500 kcal/kg), 

(7) Setelah di bakar sedikit meninggalkan karbon. 

Adapun syarat–syarat bensin yang baik dan memberikan kerja mesin yang lembut, yaitu : 

(1) Mudah terbakar, artinya mampu tercipta pembakaran serentak di dalam ruang bakar dengan sedikit knocking atau dentuman, 

(2) Mudah menguap, artinya bensin harus mampu membentuk uap dengan mudah untuk memberikan campuran udara dengan bahan bakar yang tepat saat menghidupkan mesin yang masih dingin, 

(3) Tidak beroksidasi dan bersifat pembersih, artinya sedikit perubahan kualitas dan perubahan bentuk selama di simpan. Selain itu juga bensin harus mencegah pengendapan pada sistem intake, 

(4) Angka octane, adalah suatu angka untuk mengukur bahan bakar bensin terhadap daya anti knock characteristic. Bensin dengan nilai oktan yang tinggi akan tahan terhadap timbulnya engine knocking. 

2. Bahan bakar Diesel 

Bahan bakar Diesel biasa juga di sebut debgan light oil atau solar, yaitu suatu campuran dari hidro karbon yang telah di destilase setelah bensin dan minyak tanah dari minyak mentah pada temperatur 200°C sampai 340°C. Bahan bakar jenis ini atau biasa disebut sebagai bahan bakar solar sebagian besar digunakan untuk menggerakkan mesin Diesel. Bahan bakar Diesel mempunyai sifat utama sebagai berikut : 

(1) Tidak berwarna atau sedikit kekuning-kuningan dan berbau,

 (2) Encer dan tidak menguap di bawah temperatur normal,

 (3) Titik nyala tinggi (40°C sampai 100°C), 

(4) Terbakar spontan pada 350°C, sedikit di bawah bensin,

 (5) Berat jenis 0,82 s/d 0,86, 

(6) Menimbulkan panas yang besar (10,500 kcal/kg), dan 

(7) Mempunyai kandungan sulfur yang lebih besar di banding dengan bensin. 

Syarat–syarat pengunaan solar sebagai bahan bakar harus memperhatikan kualitas solar, antara lain adalah sebagai berikut:

 (1) Mudah terbakar,

 artinya waktu tertundanya pembakaran harus pendek/singkat, sehingga mesin mudah dihidupkan. Solar harus memungkinkan kerja mesin yang lembut dengan sedikit knocking

, (2) Tetap encer pada suhu dingin (tidak mudah membeku), menunjukan Solar harus tetap cair pada suhu rendah sehingga mesin akan mudah di hidupkan dan berputar lembut, 

(3) Daya pelumasan, artinya Solar juga berfungsi sebagai  pelumas untuk pompa injeksi dan nossel. Oleh karena itu harus mempunyai sifat dan daya lumas yang baik,

 (4) Kekentalan, berkait dengan syarat melumas dalam arti Solar harus memiliki kekentalan yang baik sehingga mudah untuk dapat di semprotkan oleh injektor, 

(5) Kandungan sulfur, karakteristik Sulfuir yang dapat merusak pemakaian komponen mesin sehingga mempersyaratkan kandungan sulfur solar harus sekecil mungkin (< 1 %), dan

 (6) Angka cetane, Yaitu suatu cara untuk mengontrol bahan bakar solar dalam kemampuan untuk mencegah terjadinya knocking, tingkat yang lebih besar memiliki kemampuan yang lebih baik

Produksi Gliseril Trinitrat (Nitrogliserin)

APLIKASI  PROSES NITRASI (2)

Produksi Gliseril Trinitrat (Nitrogliserin)

Gliserol adalah cairan seperti sirup pada temperatur standard tetapi dibekukan ketika berada pada suhu di bawah 10^oC dalam waktu yang lama. Produksi gliserol untuk produksi gliseril trinitrat, C₃H₅(O.NO₂)₃, umumnya mengandung tidak lebih dari 98,72% gliserol (sp gr, 1,2620 pada 15,6^oC/15,6^oC).

   Karena titik beku gliseril trinitrat sekitar 13,3^oC (56 ^oF), titik beku nitrogliserin diturunkan dengan menambahkan berbagai persentase dari etilen glikol ke gliserol sebelum nitrasi. Etilen glikol komersial untuk nitrasi harus mengandung tidak kurang dari 99% etilen glikol. Spesifik gravity harus 1,116-1,119 pada 15,6^oC/15,6^oC.

   Proses membuat nitrogliserin terdiri dari penambahan gliserol secara perlahan ke muatan yang sesuai dari campuran nitrit dan asam sulfat untuk membentuk nitrogliserin dan asam penghabisan, memisahkan nitrogliserin dari asam penghabisan, dan menetralisasi asam yang tertinggal di nitrogliserin melalui alkali untuk menghasilkan nitrogliserin yang netral dan stabil.

   Produksi gliseril trinitrat dan ester serupa merupakan operasi yang berbahaya kecuali diatur dalam kondisi yang sesuai dan rancangan peralatan yang tepat.

   Proses Biazzi. Dalam beberapa tahun, proses untuk menyiapkan nitrogliserin terjadi dalam operasi batch, dan prosedur sedikit bervariasi. Pada tahun terakhir, proses kontinyu modern, dikembangkan oleh Mario Biazzi dari Swiss, secara bertahap diganti dengan metode produksi yang lebih lama. Peralatan (Gambar 1) termasuk penitrasi, pemisah, dan tiga pencuci pengaduk mekanik. Unit nitrasi yang dibuat dari stainless steel yang dipoles, yang mencegah akumulasi nitrogliserin.

Gambar 1. Flow diagram dari pabrik nitrogliserida Biazzi

   Penitrasi didinginkan oleh sistem spiral tertutup dari koil di mana garam natrium nitrat pada -5^oC disirkulasikan selama nitrasi untuk menjaga suhu reaksi 10-15^oC. Agitasi disediakan oleh pengaduk berkecepatan tinggi, yang menyebabkan emulsi untuk sirkulasi sekitar koil pendingin sebelum dialirkan keluar secara kontinyu melalui luapan dari pemisah.

Aliran dari gliserol dan asam campuran (45% asam nitrit dan 55% asam sulfat) diumpankan di atas penitrasi. Setelah sirkulasi di koil pendingin, emulsi nitrogliserin dan asam penghabisan yang terbentuk di reaksi memasuki pemisah sirkular secara tangensial, memberi pergerakan rotasi ke isi. Pergerakan ini membantu mempercepat pemisahan nitrogliserin dari asam penghabisan. Kaca penglihatan digunakan untuk mengamati proses pemisahan di tangki pemisahan.

Nitrogliserin yang terpisah mengalir keluar secara kontinyu dari separator menuju ke tangki pencuci pertama dari tiga tangki pencuci yang diaduk dengan pengaduk berkecepatan tinggi. Dalam tangki, emulsi murni nitrogliserin dan volume yang sama dari 12 persen padatan natrium karbonat dibentuk oleh pengadukan dan bafel yang dirancang khusus. Emulsi mengalir melalui tiga pencuci sampai wadah penyimpanan akhir. Tiga tangki memberikan waktu kontak yang cukup antara larutan natrium karbonat dan asam nitrogliserin untuk memastikan tercapainya netralisasi.

Seluruh sistem dapat dikontrol dan diamati di pusat kontrol. Gliserin bebas terjadi hanya dalam separator, dan 1,350 lb nitrogliserin dalam ruang nitrasi (dalam unit memiliki sebuah output 2,500 lb per jam), hanya 125 lb terjadi bebas, sisanya adalah  emulsi yang relatif aman.

Proses Bazzi awalnya menghasilkan nitrogliserin dengan kualitas yang sesuai untuk digunakan dalam dinamit. Jika produk tersebut akan digunakan untuk menyiapkan bubuk rendah asap, kemurnian produk yang tinggi diperlukan dan tambahan mencuci dan vessel pemisah disediakan. Diakhir proses, alat dimatikan: (1) Umpan dari gliserin dihentikan; (2) Umpan campuran asam dihentikan; (3) Pengaduk nitrat dihentikan; (4) Asam penghabisan dari tangki atas kemudian dirawat di bawah nitrator, menggusur nitrogliserin ke atas sampai semuanya telah ditransfer ke pemisah; (5) Asam meluap dari separator kemudian dinaikkan sampai semua nitrogliserin dalam pemisah telah dipindahkan ke mesin pencuci pertama.; (6) Pencuci dikosongkan dalam urutan setelah aliran  natrium karbonat dihentikan. Kemudian agitasi dihentikan, semua nitrogliserin dan natrium karbonat mengalir ke gudang secara gravitasi. Ketika mematikan semalam, asam yang habis digunakan untuk mengisi nitrat dan pemisah sebagian dan memfasilitasi start-up pada keesokan harinya. Untuk lebih lama ditutup, asam yang habis ditarik melalui dilluter untuk pemulihan.

Klassen dan Humphreys memberikan perbandingan menarik yang ditunjukkan dalam Tabel 1 untuk proses batch dan kontinyu. Mereka juga membandingkan bahan baku penggunaan untuk batch dan proses Bazzi, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2

Tabel 1. Perbandingan nitrasi Bazzi dan batch

Tabel 2. Bahan mentah dan kerja yang diperlukan oleh Biazzi dan proses batch

Sumber:

Torimtubun, Alfonsina A.A. 2013. Makalah Proses Industri Kimia II Esterifikasi. Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Brawijaya : Malang.

Pembuatan Nitroselulosa Dari Kapas (Gossypium Sp.) Dan Kapuk (Ceiba Pentandra) Melalui Reaksi Nitrasi

APLIKASI  PROSES NITRASI

Pembuatan Nitroselulosa Dari Kapas (Gossypium Sp.) Dan Kapuk (Ceiba Pentandra) Melalui Reaksi Nitrasi

SELULOSA

Adalah polimer berantai panjang polisakarida karbohidrat, dari betaglukosa. Selulosa merupakan komponen struktural utama dari tumbuhan dan tidak dapat dicerna oleh manusia. Selulosa yang berasal dari tumbuh-tumbuhan hampir mencapai 50%, karena selulosa merupakan unsur struktural dan komponen utama bagian yang terpenting dari dinding sel tumbuh-tumbuhan (Erlangga, dkk., 2012).

SUMBER SELULOSA

Ø  Tanaman kapas adalah tanaman dengan serat halus yang menyelubungi biji beberapa jenis gossypium.

Ø  Tanaman kapuk adalah pohon tropis yang tergolong kapuke dalam ordo malvales.

Tanaman kapas dan tanaman kapuk ini banyak tumbuh di Indonesia yang memiliki iklim tropis. Potensi tanaman kapas dan tanaman kapuk Indonesia saat ini diantaranya adalah di daerah Jawa, Sumatera, dan Kalimantan.

Salah satu yang dapat dilakukan untuk meningkatkan nilai guna dan nilai ekonomis dari bahan selulosa kapas dan kapuk adalah pemanfaatannya sebagai bahan baku pembuatan nitroselulosa dengan menggunakan reaksi nitrasi. Reaksi ini adalah reaksi pembuatan nitroselulosa dengan menggunakan campuran asam nitrat dan asam sulfat dengan bantuan air dengan atau tanpa pengadukan. Komposisi reaktan diatur agar dihasilkan nitroselulose dengan kadar N 12,2 %. Nitroselulosa yang dihasilkan distabilkan dengan memanaskan dalam asam panas diikuti dengan larutan natrium karbonat encer panas (Erlangga, dkk., 2012).

NITROSELULOSA

Mempunyai rumus molekul (C₆H₇O₂(OH)₃)n. Dari rumus molekul ini tampak bahwa unsur-unsur bahan bakar (fuel) yaitu C dan H bergabung dengan unsur oksidator (oxidizer), yaitu O membentuk satu senyawa yang mampu terbakar apabila dikenai energi aktivasi walaupun tanpa kehadiran oksigen dari udara (udara mengandung 21 %v oksigen dan 79 %v nitrogen). Nitroselulose (<12,6 % N) biasanya dipertahankan basah dan mengandung ± 30 % air agar tidak mudah meledak. Nitroselulosa dengan kadar N lebih tinggi dikenal sebagai guncotton dan mudah meledak meski sedikit basah. Jika kering semua jenis nitroselulosa sangat peka terhadap ledakan dan cukup berbahaya. Nitroselulosa kering diperlukan untuk jenis bahan peledak tertentu, dan ini dibuat dengan pengeringan pelan-pelan dari nitroselulosa basah dalam aliran air hangat (Erlangga, dkk., 2012).

PEMANFAATAN NITROSELULOSA

Dapat digunakan sebagai bahan bakar yang bisa digunakan dalam skala rumah tangga maupun dalam skala industri. Nitroselulosa juga dapat digunakan untuk bahan bakar pengganti minyak gas dan juga LPG dalam memasak dengan melarutkan dalam methanol sehingga dihasilkan metanol gel nitroselulosa. Penggunaan lainnya pada era modern ini adalah pengembangan penggunaan nitroselulosa sebagai bahan peledak, maupun sebagai bahan baku penggerak roket (Erlangga, dkk., 2012).

NITRASI

Reaksi nitrasi selulosa yaitu proses penggantian gugus –OH dengan gugus – ONO2 pada selulosa. Proses ini dikendalikan oleh rasio diantara asam, rasio asam-selulosa, waktu, dan suhu reaksi. Jika terjadi penggantian satu gugus, dua gugus, tiga gugus, maka kadar nitrogen dalam nitroselulosa adalah berturut turur 6,76% ; 11,11% ; 14,14%. Kadar N akan menentukan sifat fisik dan kimia nitroselulosa. Substitusi berlangsung sepanjang rantai polimer bukan mengumpul pada satu monomer.

Selulosa nitrat dibuat dari pengolahan selulosa dengan larutan asam nitrat pekat yang mana perlu penambahan asam sulfat (senyawa lain dapat juga digunakan sebagai pengganti seperti asam fosfat, fosfor pentoksida atau magnesium nitrat). Kesemua bahan tersebut mempunyai fungsi yang sama sebagai katalisator. Akan tetapi dalam setiap pemakaian asam sulfat yang paling lazim digunakan karena harganya yang relatif lebih murah (Ronggur, dkk., 2012).

PROSES PEMBUATAN NITROSELULOSA

Ø  Bahan yang digunakan : Selulosa diperoleh dari kapas dan kapuk. Larutan HNO₃ 65% dan larutan H₂SO₄ 98% digunakan sebagai pereaksi dalam reaksi nitrasi selulosa menjadi nitroselulosa. Larutan NaHCO₃ dan aquadest digunakan sebagai zat pencuci hasil reaksi.

Ø  Deskripsi peralatan : Peralatan yang diperlukan adalah reaktor yang terbuat dari kaca, sebagai tempat berlangsungnya reaksi nitrasi. Reaktor dilengkapi dengan termometer, digunakan untuk mengukur suhu reaksi nitrasi, dan diletakkan dalam ice bath untuk mengkondisikan reaksi berlangsung pada suhu rendah.

Ø  Kondisi operasi :

·         Tekanan atmosferik

·         Sistem operasi             : Batch

·         Volume H₂SO₄               : 60 ml

·         Volume HNO₃                  : 30 ml

·         Waktu Reaksi              : 60 menit

·         Suhu Reaksi                : 5^oC

·         Bahan Baku                : Kapas dan Kapuk

Ø Prosedur :

·         Menimbang bahan baku kapas dan kapuk sesuai variabel massa yang ditentukan yaitu sebesar 5 gram

·         Siapkan HNO₃ 65%, H₂SO₄ 98%, dan NaHCO₃ yang cukup encer 10%

·         Sebanyak 30 ml HNO₃ dan 60 ml H₂SO₄ dimasukkan ke dalam reaktor supaya terjadi reaksi nitrasi, kemudian ditunggu suhunya hingga mencapai 5^oC, yang dikondisikan dengan ice bath.

·         Setelah suhu tercapai maka masukkan kapas dan kapuk ke dalam reaktor selama 60 menit.

·         Seteah waktu reaksi tercapai selanjutnya adalah mencuci kapas dan kapuk dengan menggunakan aquadest, lalu dicuci dengan NaHCO₃ untuk stabilisasi dan menyakan distribusi gugus nitro (-NO₂) dalam nitroselulosa yang sudah terbentuk

·         Selanjutnya nitroselulosa yang terbentuk dicuci kembali dengan aquadest dan ditiriskan.

·         Dilakukan uji kualitas nitroselulosa dengan uji FTIR.

(Erlangga, dkk., 2012).

Sumber:

Erlangga, Bayu P., Ilman Tafdhila, Mahfud dan Rr. Pantjawarni Prihartini. 2012. Pembuatan Nitroselulosa dari Kapas (Gossypium Sp.) dan Kapuk (Ceiba Pentandra) Melalui Reaksi Nitrasi. Jurnal teknik ITS Vol. 1, No. 1 (Sept 2012) ISSN : 2301-9271. Teknik Kimia, Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuuh Nopember (ITS) : Surabaya.

Ronggur, Jabosar dan Sunarno, Padil. 2012. Kinetika Reaksi Proses Nitrasi Limbah Pelepah Sawit. Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Riau : Pekanbaru.