Hydrotreating

Peraturan yang berlaku mensyaratkan kadar sulfur pada bahan bahan bakar (bbm) memiliki kadar maksimal tertentu. Bensin 88, bensin 91 dan bensin 95 kandungan sulfur yang diperbolehkan maksimal 0,05 %m/m atau 500 ppm. Minyak Solar 48 maksimal 0,35 %m/m atau 3500 ppm berlaku tahun 2015 dan untuk 1 Januari 2025 maksimal 0,005 %m/m atau 50 ppm. Minyak solar 51 maksimal 0,05 %m/m atau 500 ppm. Kandungan sulfur yang terkandung di bbm ketika terjadi pembakaran akan menjadi gas SO2 yang dibuang ke udara dan akan mengakibatkan masalah lingkungan seperti hujan asam dan pemanasan global. Hal itu menjadi salah satu alasan mengapa kandungan sulfur di bbm dibatasi.

Proses yang umum digunakan di kilang minyak untuk menghasilkan bbm dengan kadar sulfur yang sesuai spesifikasi adalah hydrotreating. Berdasarkan kamus minyak dan gas bumi,  hydrotreating adalah proses yang mereaksikan hidrokarbon dengan hidrogen dengan bantuan katalis pada kondisi yang tidak menyebabkan molekul hidrokarbon rengkah menjadi hidrokarbon lebih ringan. Sehingga dalam proses ini menggunakan gas hydrogen dan katalis seperti NiMo-Al2O3, CoMo-Al2O3 dll dengan kondisi temperature dan tekanan tertentu. Proses yang terjadi seperti untuk pengurangan kadar sulfur adalah hidrodesulfurisasi. Proses untuk pengurangan kadar nitrogen adalah hidrodenitrogenasi. Dan beberapa proses lain yang terjadi dengan penghidromurnian.  Pada temperature dan tekanan yang tinggi ada kemungkinan terjadi pemecahan struktur hidrokarbon. Reaksi kimia yang terjadi pada penghidromurnian dapat di lihat di bawah
HDS dan HDN

Gambar 1. Reaksi Kimia Penghidromurnian[2]

HDS Thiophene

Gambar 2. Reaksi Kimia HDS pada Thiophene[3]
HDS DBT

Gambar 3. Reaksi Kimia HDS pada Dibenzothiophene[3]

 

Daftar Pustaka

1. Spesifikasi BBM http://migas.esdm.go.id/data-kemigasan/96/Spesifikasi-Mutu-BBM

2. http://www.columbia.edu/cu/chemistry/groups/parkin/hds.html

3. A. Infantes-Molina, A. Romero-Pérez, D. Eliche-Quesada, J. Mérida-Robles, A. Jiménez-López and E. Rodríguez- Castellón (2012). Transition Metal Sulfide Catalysts for Petroleum Upgrading – Hydrodesulfurization Reactions, Hydrogenation, Prof. Iyad Karamé (Ed.), ISBN: 978-953-51-0785-9, InTech, DOI: 10.5772/45629. Available from: http://www.intechopen.com/books/hydrogenation/transition-metal-sulfide-catalysts-for-petroleum-upgrading-hydrodesulfurization-reactions

Coal Proximate and Ultimate Analysis

Di kantor ada teman yang bertanya soal ultimate analysis untuk sampel High speed diesel fuel (HSD). Itu pertanyaan consumer ke dirinya. Sebenarnya consumer ini hanya minta analisa dengan ASTM tertentu untuk kadar karbon dan hidrogen. Pas di cari di www.astm.org ternyata nomer ASTM itu untuk pengujian kadar karbon dan hydrogen di batubara dan coke serta sudah tidak berlaku. Sudah ada nomer ASTM yang baru untuk pengujian tersebut. Yang jadi pertanyaan diriku kenapa consumer mintanya standar metode untuk batubara padahal sampelnya HSD yang merupakan produk petroleum. Khusus produk minyak bumi, ASTM punya metode sendiri untuk analisa yang sama yaitu ASTM D5291-10 Standard Test Methods for Instrumental Determination of Carbon, Hydrogen, and Nitrogen in Petroleum Products and Lubricants. Pertanyaan yang kedua, kenapa dia minta ultimate analysis untuk sampelnya. Umumnya yang minta ultimate analysis adalah batubara. Khusus batubara, selain analisa tersebut juga proximate analysis. Penjelasan kedua analisis tersebut adalah sebagai berikut :

1. Proximate analysis

Tujuan untuk coal proximate analysis adalah untuk menentukan jumlah fixed carbon (FC), volatile matters (VM), moisture dan ash di sampel batubara dalam satuan persen berat (wt. %)  dan di kalkulasi dalam beberapa different bases seperti AR (as-received) basis,  AD (air-dried) basis, DB (dry-basis), DAF (dry, ash free) basis dan DMMF (dry, mineral-matter-free) basis.

Proximate Analysis                 unit        (ar)      (ad)      (db)      (daf)

Moisture                                    (wt. %)  3.3       2.7

Ash                                             (wt. %)   22.1     22.2     22.8

Volatile Matter                         (wt. %)  27.3     27.5     28.3     36.6

Fixed Carbon                            (wt. %) 47.3     47.6     48.9     63.4

Gross Calorific Value  (MJ/kg)          24.73   24.88   25.57   33.13

Salah satu standar metode untuk coal proximate analysis adalah ASTM D3172-13 Standard Practice for Proximate Analysis of Coal and Coke. Metode ini dapat digunakan untuk menetapkan peringkat batubara, menunjukkan the ratio of combustible to incombustible constituents, memberikan dasar untuk membeli dan menjual, dan mengevaluasi untuk benefisiasi atau untuk tujuan lain. Selain itu ada juga  ASTM D7582-12 Standard Test Methods for Proximate Analysis of Coal and Coke by Macro Thermogravimetric Analysis. Metode ini meliputi pengujian instrumen penentuan moisture, volatile matter, dan ash, dan perhitungan fixed carbon dalam analisis sampel batubara dan coke yang dipreparasi sesuai dengan D2013 dan D346.

2. Ultimate analysis

Mirip dengan coal proximate analysis, tujuan dari coal ultimate analysis adalah untuk menentukan konstituen batu bara, melainkan dalam bentuk unsur kimia dasar. Ultimate analysis menganalisis jumlah karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O), belerang (S), dan elemen lainnya dalam sampel batubara. Variabel-variabel ini juga diukur dalam persen berat (% berat) dan dihitung dalam basis yang dijelaskan di atas.

Ultimate Analysis        unit      (ar)      (ad)      (db)      (daf)

Carbon (C)                   (wt. %) 61.1     61.5     63.2     81.9

Hydrogen (H)              (wt. %) 3.00     3.02     3.10     4.02

Nitrogen (N)                (wt. %) 1.35     1.36     1.40     1.81

Total Sulfur (S)            (wt. %) 0.4       0.39     0.39

Oxygen (O)                  (wt. %) 8.8       8.8       9.1

Salah satu metode standar yang digunakan untuk coal ultimate analysis adalah ASTM D3176-09 Standard Practice for Ultimate Analysis of Coal and Coke. Selain itu ada juga ASTM D5373 – 13 Standard Test Methods for Determination of Carbon, Hydrogen and Nitrogen in Analysis Samples of Coal and Carbon in Analysis Samples of Coal and Coke. Penggunaan analisis ini sebagai berikut

  • Nilai karbon dan hidrogen dapat digunakan untuk menentukan jumlah oksigen (udara) yang diperlukan dalam proses     pembakaran dan untuk perhitungan efisiensi proses pembakaran.
  • Penentuan karbon dan hidrogen dapat digunakan dalam perhitungan material balance, reaktivitas dan hasil produk yang relevan dengan proses konversi batubara seperti gasifikasi dan pencairan.
  • Nilai karbon dan nitrogen dapat digunakan dalam perhitungan material balance yang digunakan untuk tujuan perhitungan emisi.

Di atas adalah penjelasan singkat untuk coal proximate and ultimate analysis. Lengkapnya bisa dikunjungi link dibagian daftar pustaka. Jadi jawaban untuk pertanyaan kedua apa yach ? Apa mungkin consumer tersebut mau membakar HSD seperti batubara (tentu saja dengan di campur dengan batubara atau biomassa sebagai contoh). Sebenarnya consumer tersebut juga minta beberapa analisis lain tapi aku lupa 🙂 . Setidaknya dengan menulis ini aku juga bisa lebih mengingat  coal proximate and ultimate analysis. Soalnya sering kebalik-balik. Kalau ada yang mau berdiskusi atau mau menjawab pertanyaanku silahkan tulis di comment.

Daftar Pustaka

http://majarimagazine.com/2008/06/understanding-coal-sample-analysis/

www.astm.org

Reaksi Analisa Total Sulfur Untuk Produk Petroleum (ASTM D 1266)

1. Ringkasan

Sampel dibakar pada sistem tertutup, menggunakan lampu yang sesuai dan komposisi atmosfer buatan terdiri dari 70% CO dan 30% O2 untuk menghalangi formasi NO2. SO2 diabsorb dan dioksidasi menjadi H2SO4 dengan bantuan larutan H2O2 kemudian dibilas dengan udara untuk menghilangkan CO2 terlarut. Sulfur sebagai SO42- dalam absorben ditentukan dengan titrasi keasaman dengan larutan standar NaOH atau gravimetri dengan mengendapkannya sebagai BaSO4.

Metode (prosedur pembakaran langsung ) ini hanya untuk analisa sampel  seperti gasoline, kerosine, nafta atau cairan lain yang dapat terbakar secara sempurna dalam sumbu lampu.

2. Reaksi

S + O2 –> SO2

SO2 + H2O2 –> H2SO4 (Terjadi reaksi redoks)

SO2 + 2H2O <—> 4H+ + SO42- + 2e

H2O2 + 2H+ + 2e <—> 2H2O

————————————————-

SO2 + H2O2 <—> H2SO4

H2SO4 + NaOH –> Na2SO4 + H2O

atau

SO42- + Ba2+ –> BaSO4

3. Daftar Pustaka

1. Skoog. Fundamental of Analytical Chemistry Eighth Edition

2. ASTM D 1266

Reaksi Doctor Test

Analisa Doctor Test adalah analisa kualitatif untuk mengetahui keberadaan mercaptan di kerosin dan produk petroleum yang sejenis (contohnya : bensin). Selain itu juga untuk mendeteksi kehadiran H2S dan sulfur yang ada di sampel. Metode yang digunakan adalah ASTM D 4952.
Bahan Kimia
a. PbO2
b. NaOH
c. Bubuk Sulfur

Daftar Pustaka

1. Wendt, G, L,. and Driggs, S. H., Ind. Eng. Chem., 16, 1113 (1924)

2. Vogel’s Textbook Of Macro And SemiMicro Qualitative Inorganic Analysis 5th ed – G.Svehla