Perhitungan Stoikiometri Proses Pembakaran Batubara

Secara umum batubara tersusun atas beberapa unsur kimia penting. Mereka adalah karbon (C), hidrogen (H), sulfur (S), oksigen (O), dan beberapa unsur yang lain. Unsur-unsur tersebut saling berikatan secara kimiawi membentuk senyawa hidrokarbon baru. Ikatan kimia hidrokarbon tersebut menyimpan energi yang jika ikatan tersebut terputus melalui proses pembakaran, energi yang tersimpan tersebut akan terlepas ke lingkungan sekitar. Jika kita tuliskan ke dalam sebuah reaksi kimia, maka pembakaran batubara akan nampak seperti persamaan di bawah ini:

Batubara + O2 → Produk + Energi Panas

Pembakaran unsur karbon menjadi yang utama menghasilkan energi panas. Pembakaran karbon juga memungkinkan terbentuknya karbon monoksida jika pembakaran tidak sempurna. Kandungan hidrogen dan sulfur di dalam batubara juga menyumbang sebagian kecil energi panas ketika proses pembakaran berlangsung.

Untuk memudahkan pemahaman kita, mari kita perhatikan contoh perhitungan berikut.

Semisal kita ambil contoh sebuah hasil analisis kandungan batubara menyebutkan bahwa batubara tersebut memiliki komposisi seperti berikut ini:

  • Karbon : 73%
  • Hidrogen : 4,5%
  • Oksigen : 5,9%
  • Nitrogen : 1,5%
  • Sulfur : 5%
  • Air : 2,1%
  • Abu : 8%

Dari data di atas, kita dapat tentukan nilai mol/100 gram masing-masing komponen batubara, sekaligus kita tentukan mol/mol karbon untuk dapat menentukan struktur kimia molekul batubara.

Sehingga rumus kimia molekul batubara adalah:

CH0,74O0,061N0,018S0,026

Dengan sedikit pembulatan ke atas maka udara tersusun atas 79% nitrogen dan 21% oksigen. Sehingga untuk satu mol oksigen, terdapat 3,762 nitrogen. Dengan data tersebut mari kita buat reaksi stoikiometri pembakaran sempurna dari batubara terkait.

CH0,74O0,061N0,018S0,026 + 1,211(O2 + 3,762N2) → CO2 + 0,37H2O + 0,026SO2 + 4,565N2

Dari persamaan reaksi kimia pembakaran sempurna di atas, maka kita dapat menentukan rasio perbandingan udara/bahan bakar (air/fuel ratio), sehingga kita tahu berapa jumlah udara yang dibutuhkan untuk membakar 1 kg batubara.

AFR = \dfrac {1,211\left( 32+3,762\times 28\right)}{12+1\times 0,74+16\times 0,061+14\times 0,018+32\times 0,026}

AFR = 11,237

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *