Analisa Ultimat
(analisa elementer) adalah analisa dalam penentuan jumlah unsur Karbon (Carbon
atau C), Hidrogen (Hydrogen atau H), Oksigen (Oxygen atau O),
Nitrogen (Nytrogen atau N) dan Sulfur (Sulphur atau S).
Komponen organik batubara terdiri atas senyawa kimia yang
terbentuk dari hasil ikatan antara karbon, hidrogen, nitrogen, oksigen dan
sulfur. Analisa ultimat merupakan analisa kimia untuk mengetahui presentase
dari masing-masing senyawa. Dari hasil analisa tersebut, penggunaan batubara
khususnya PLTU dapat memperkirakan secara stoikiometri udara yang akan
dibutuhkan dalam pembakaran batubara nanti. Persamaan yang digunakan untuk
menentukan jumlah udara yang dibutuhkan dalam pembakaran secara teoritis adalah
sebagai berikut :
……….(2.1)
Dimana :
A/F adalah
perbandingan udara-bahan bakar teoritis, satuan kg udara/kg bahan bakar.
C, H, S dan O adalah kandungan C, H, S dan O
dalam batubara basis begitu terbakar atau diterima (as fired atau as received)
Nilai 0,232 adalah jumlah
oksigen dalam udara.
Karbon
dan Hidrogen
Karbon dan hidrogen dalam batubara merupakan senyawa
kompleks hidrokarbon yang dalam proses pembakaran akan membentuk CO2 dan
H2O. Selain dari karbon, mineral karbonat juga akan membebaskan CO2 selama
proses pembakaran batubara berlangsung, sedangkan H2O diperoleh dari air yang
terikat pada tanah liat. Analisa ini sangat penting untuk menentukan proses
pembakaran, terutama untuk penyediaan jumlah udara yang dibutuhkan.
Untuk
penentuan karbon dan hidrogen dalam batubara yang mempunyai rank rendah
digunakan cara Liebig, karena batubara yang banyak mengandung volatile
matter tinggi dapat
meledak bila dipanaskan sampai suhu tinggi. Namun, penetapan kadar karbon dan hidrogen sesuai metode
ASTM D 5373-02 adalah dengan menggunakan Teknik Infra Red (IR).
Pada
metode ASTM D 5373-02, contoh batubara
dibakar pada temperatur tinggi dalam aliran oksigen sehingga seluruh hidrogen
diubah menjadi uap air dan karbon menjadi karbondioksida. Uap air dan
karbondioksida ditangkap oleh detektor infra
red. Melalui detektor inilah kandungan karbon dan hidrogen dapat dibaca.
Nitrogen
Nitrogen dalam batubara hanya terdapat sebagai senyawa
organik. Tidak dikenal adanya mineral pembawa nitrogen dalam batubara, hanya
ada beberapa senyawa nitrogen dalam air kapiler, terutama dalam batubara muda.
Pada pembakaran batubara, nitrogen akan berubah menjadi nitrogen oksida yang
bersama gas buangan akan bercampur dengan udara. Senyawa ini merupakan pencemar
udara sehingga batubara dengan kadar nitrogen rendah lebih disukai.
Prinsip penentuan nitrogen dalam batubara semuanya dengan cara
mengubah nitrogen menjadi amonium sulfat melalui destruksi terhadap zat organik
pembawa nitrogen dalam batubara. Dalam metode ini, digunakan asam sulfat dan
katalisator. Banyaknya amonium sulfat yang terbentuk ditentukan dengan cara
titrimetri.
Selain itu, seperti juga pada penentuan
kadar karbon dan hidrogen, dalam metode
ASTM D 5373-02 kadar nitrogen dapat diketahui dengan menggunakan Thermal Conductivity (TC) pada alat yang
sama dengan penentuan kadar karbon dan hidrogen di atas. TC inilah yang akan
menangkap kadar nitrogen dalam nitrogen oksida.
Data nitrogen digunakan untuk
membandingkan batubara dalam penelitian. Jika oksigen diperoleh dari
perhitungan, maka nitrogen diperoleh dari sampel yang ditentukan. Dalam
pembakaran pada suhu tinggi, nitrogen akan diubah menjadi NOx yang merupakan
salah satu senyawa pencemar udara.
Sulfur
Dalam proses pembakaran, sulfur dalam batubara akan
membentuk oksida yang kemudian terlepas ke atmosfir sebagai emisi. Ada tiga
jenis sulfur yang terikat dalam batubara, yaitu :
1. Sulfur organik, dimana satu sama lain terikat ke dalam senyawa
hidrogen sebagai substansi dari batubara.
2. Mineral
sulfida, seperti pirit dalam fraksi organic (pyritic sulfur).
3. Mineral sulfat, seperti kalsium sulfat atau hidrous
iron.
Sulfur kemungkinan merupakan pengotor utama nomor dua
(setelah ash) dalam
batubara, karena :
1. Dalam batubara bahan bakar, hasil
pembakarannya mempunyai daya korosif dan sumber polusi udara.
2. Moisture dan sulfur (terutama sebagai
pirit) dapat menunjang terjadinya pembakaran spontan.
3. Semua bentuk sulfur tidak dapat dihilangkan
dalam proses pencucian.
Batubara dengan kadar sulfur yang tinggi menimbulkan banyak
masalah dalam pemanfaatannya. Bila batubara itu dibakar, sulfur akan
menyebabkan korosi dalam ketel dan membentuk endapan isolasi pada tabung ketel
uap (yang disebut slagging). Disamping
itu juga menimbulkan pencemaran udara. Sebagian sulfur akan terbawa dalam hasil
pencairan batubara, gasifikasi, dan pembuatan kokas. Jadi
harus dihilangkan dulu sebelum dilakukan proses-proses tersebut.
Oksigen
Oksigen
merupakan komponen pada beberapa senyawa organik dalam batubara. Oksigen ini
didapatkan pula dalam moisture, lempung, karbonat, dan sebagainya.
Oksigen juga memiliki peranan penting sebagai penunjuk sifat-sifat kimia dengan
derajat pembentukan batubara.
Unsur oksigen dapat ditemukan hampir pada
semua senyawa organik dalam
batubara. Dalam batubara kering unsur oksigen akan ditemukan pada besi oksida,
hidroksida dan beberapa mineral sulfat. Oksigen juga sebagai indikator dalam
menentukan peringkat batubara.
0 komentar:
Post a Comment