KARYA TULIS ILMIAH PERENGKAHAN KATALITIK DENGAN ?· KARYA TULIS ILMIAH PERENGKAHAN KATALITIK RESIDU…

Download KARYA TULIS ILMIAH PERENGKAHAN KATALITIK DENGAN ?· KARYA TULIS ILMIAH PERENGKAHAN KATALITIK RESIDU…

Post on 11-Mar-2019

212 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

<p>KARYA TULIS ILMIAH </p> <p>PERENGKAHAN KATALITIK RESIDU KILANG PPSDM MIGAS </p> <p>DENGAN KATALIS ZEOLIT ALAM </p> <p>Dalam Rangka Pelaksanaan kegiatan Karya Tulis Ilmiah di PPSDM MIGAS </p> <p>Tahun Anggaran 2016 </p> <p>Disusun oleh: Yoeswono </p> <p>Eko Nugroho Budi Santosa Rieza Mahendra Kusuma </p> <p>Setiyono Linda Suryani Dwi Purwanto </p> <p>Galih Adi Nugroho Sadiran </p> <p>KEMENTERIAN ENERGI DAN SUMBER DAYA MINERAL REPUBLIK INDONESIA BADAN PENGEMBANGAN SUMBER DAYA MANUSIA ENERGI DAN SUMBER DAYA MINERAL </p> <p>PUSAT PENGEMBANGAN SUMBER DAYA MANUSIA MINYAK DAN GAS BUMI </p> <p>PPSDM MIGAS Cepu, Oktober 2016 </p> <p>1 </p> <p>KATA PENGANTAR </p> <p>Puji syukur ke hadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat dan </p> <p>karunia-Nya, sehingga Tim dapat menyusun proposal penelitian dalam </p> <p>rangka pelaksanaan kegiatan Karya Tulis Ilmiah Tahun Anggaran 2016 di </p> <p>PPSDM Migas dengan judul: Perengkahan Katalitik Residu Kilang PPSDM Migas dengan Katalis Zeolit. </p> <p>Penentuan judul penelitian tersebut terkait erat dengan upaya menjaga </p> <p>keberlangsungan proses produksi Kilang PPSDM Migas sebagai sarana </p> <p>pengembangan sumber daya manusia bidang migas, serta sebagai upaya </p> <p>peningkatan keekonomian produk residu menjadi produk lain yang lebih </p> <p>tinggi daya jualnya. </p> <p>Penelitian dan penyusunan Karya Tulis Ilmiah merupakan sarana yang </p> <p>strategis dalam rangka peningkatan kompetensi sumber daya manusia </p> <p>untuk menunjang pengembangan SDM di PPSDM Migas. </p> <p>Cepu, Oktober 2016 </p> <p>Penulis </p> <p>2 </p> <p>DAFTAR ISI </p> <p>BAB 1 PENDAHULUAN .................................................................... 1</p> <p>1.1 Latar Belakang dan Permasalahan .................................. 1 </p> <p>1.2 Tujuan dan Manfaat .......................................................... 5 </p> <p>BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ............................................................ 6</p> <p>2.1 Perengkahan Minyak Berat .............................................. 6 </p> <p>2.2 Karakteristik Minyak Bakar Cepu .................................... 15 </p> <p>BAB 3 LANDASAN TEORI .............................................................. 17</p> <p>3.1 Reaksi Katalisis .............................................................. 17 </p> <p>3.2 Metode Pembuatan Katalis ............................................. 19 </p> <p>3.3 Reaksi Perengkahan Hidrokarbon .................................. 22 </p> <p>3.4 Zeolit Sebagai Katalis ..................................................... 24 </p> <p>BAB 4 METODE PENELITIAN ........................................................ 27</p> <p>4.1 Bahan dan Alat Penelitian .............................................. 27 </p> <p>4.2 Prosedur Kerja ................................................................ 30 </p> <p>4.3 Diagram Alir Proses ........................................................ 31 </p> <p>BAB 5 DATA DAN PEMBAHASAN ................................................. 32</p> <p>5.1 Karakterisasi Katalis ....................................................... 32 </p> <p>5.2 Karakterisasi Produk Reaksi ........................................... 41 </p> <p>BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN ................................................ 46</p> <p>6.1 Kesimpulan ..................................................................... 46 </p> <p>6.2 Saran .............................................................................. 46 </p> <p>3 </p> <p>DAFTAR TABEL </p> <p> Tabel 2.1 Karakteristik Minyak Bakar Cepu (MBC) ................................. 15</p> <p>Tabel 5.1 Hasil Analisis Adosrpsi Isotermal N2 Terhadap ZAA dan </p> <p>Co-Ni/ZAA pada Temperatur 77,3 K ....................................... 36</p> <p>Tabel 5.2 Rasio Konsentrasi Situs Asam Lewis Terhadap Situs </p> <p>Asam Bronsted pada Katalis ZAA dan Co-Ni/ZAA </p> <p>Menggunakan Piridina sebagai Molekul Probe Dianalisis </p> <p>Menggunakan FTIR pada Temperatur 100 C ........................ 40 </p> <p>Tabel 5.3 Hasil Analisis GC-MS Sampel Produk RCC ............................ 41 </p> <p>Tabel 5.4 Mood Produk Hasil RCC ......................................................... 43 </p> <p>Tabel 5.5 Karakteristik Fisika-Kimia Produk Hasil Reaksi ........................ 45 </p> <p>4 </p> <p>DAFTAR GAMBAR </p> <p>Gambar 3.1 Reaksi-Reaksi Penting yang Terjadi pada RCC .................. 23 </p> <p>Gambar 4.1 Kondisi MBC pada Temperatur Ambien ............................. 27 </p> <p>Gambar 4.2 Zeolit Alam ......................................................................... 27 </p> <p>Gambar 4.3 Unit Reaktor dan Furnace ................................................... 29 </p> <p>Gambar 4.4 Diagram Alir Proses Perengkahan RESIDU/MBC ................ 31 </p> <p>Gambar 5.1Difraktogram Zeolit Struktur Mordenit (Treacy dan </p> <p>Higgins, 2007), katalis ZAA, Ni-Co/ZAA, Co standar, </p> <p>dan Ni standar (Match!) ...................................................... 33 </p> <p>Gambar 5.2 Kurva Adsorpsi N2 Terhadap Katalis ZAA dan Co-</p> <p>Ni/ZAA ................................................................................ 34 </p> <p>Gambar 5.3 Distribusi Jari-Jari Pori Metode BJH katalis ZAA dan </p> <p>Ni-Co/ZAA ........................................................................... 34 </p> <p>Gambar 5.4 Gugus Hidroksil pada Ujung Kisi Gugus Silanol Zeolit ........ 37 </p> <p>Gambar 5.5Spektra FTIR Katalis ZAA dan Ni-Co/ZAA pada </p> <p>Rentang Bilangan Gelombang 3600-3800 cm-1 ................. 38 </p> <p>Gambar 5.6 Spektra FTIR Katalis ZAA dan Ni-Co/ZAA pada </p> <p>Rentang Bilangan Gelombang 400-1500 cm-1 ................... 39 </p> <p>Gambar 5.7 Situs Asam Bronsted dan Lewis pada Permukaan </p> <p>Katalis ZAA dan Co-Ni/ZAA Setelah Adsorpsi </p> <p>Piridina pada Temperatur 100 dan 200 C.......................... 40 </p> <p>Gambar 5.8 Hasil GC-MS Produk Tanpa Katalis pada </p> <p>Temperatur 500 C ............................................................. 42 </p> <p>Gambar 5.9 Hasil GC-MS Produk RCC dengan Katalis ZAA pada </p> <p>Temperatur 500 C ............................................................. 42 </p> <p>Gambar 5.10 Hasil GC-MS Produk RCC dengan Katalis Co-Ni </p> <p>ZAA pada Temperatur 500 C ............................................ 42 </p> <p>Gambar 5.11 Hasil GC-MS Produk RCC dengan Katalis ZAA pada </p> <p>Temperatur 400 C ............................................................. 43 </p> <p>5 </p> <p>Gambar 5.12 Hasil GC-MS Produk RCC dengan Katalis Co-Ni </p> <p>ZAA pada Temperatur 400 C ............................................ 43 </p> <p>Gambar 5.13 Spektra FTIR produk reaksi perengkahan katalitik </p> <p>dengan katalis ZAA pada temperatur 400 dan 500 C ........ 44 </p> <p>6 </p> <p>PERENGKAHAN KATALITIK RESIDU KILANG PPSDM MIGAS </p> <p>DENGAN KATALIS ZEOLIT ALAM </p> <p>Disusun oleh: Yoeswono </p> <p>Eko Nugroho Budi Santosa Rieza Mahendra Kusuma </p> <p>Setiyono Linda Suryani Dwi Purwanto </p> <p>Galih Adi Nugroho Sadiran </p> <p>ABSTRAK </p> <p> Telah dilakukan preparasi dan karakterisasi katalis zeolit alam aktif (ZAA) dan Co-Ni-ZAA untuk mempelajari pengaruh katalis zeolit pada perengkahan katalitik residu. Katalis dibuat dengan metode impregnasi, dilanjutkan kalsinasi pada temperatur 500 C, oksidasi, dan reduksi hidrogen. Karakterisasi katalis zeolit menggunakan analisis XRD, adsorpsi N2, analisis FTIR, dan keasaman katalis. Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa pengembanan logam Co dan Ni pada permukaan zeolit mengakibatkan penurunan luas permukaan sebesar 55,7% dan penurunan volume pori sebesar 41,5 %. Penurunan luas permukaan pada katalis Co-Ni/ZAA dibandingkan katalis ZAA tersebut diikuti dengan peningkatan distribusi pori dengan jari-jari lebih dari 15 (mesopri sempit). Hal ini menunjukkan bahwa logam Co dan Ni yang diembankan teradsorp pada pori dengan ukuran lebih besar tetapi tidak sampai menutup pori tersebut sepenuhnya sehingga menyisakan pori sempit yang berakibat pada penurunan luas permukaan katalis. </p> <p>BAB 1 PENDAHULUAN </p> <p>1.1 Latar Belakang dan Permasalahan </p> <p> Pusat Pengembangan Sumber Daya Manusia Minyak dan Gas </p> <p>Bumi (PPSDM Migas) adalah instansi pemerintah di bawah Kementerian </p> <p>Energi dan Sumber Daya Mineral. Berdasarkan Peraturan Menteri Energi </p> <p>dan Sumber Daya Mineral nomor 13 Tahun 2016, PPSDM Migas </p> <p>mempunyai tugas melaksanakan pengembangan sumber daya manusia di </p> <p>bidang minyak dan gas bumi. </p> <p> Untuk menunjang kegiatan pengembangan SDM diperlukan </p> <p>sarana prasarana yang mendukung kegiatan tersebut. Kilang PPSDM </p> <p>Migas merupakan salah satu sarana pendukung dalam kegiatan </p> <p>pengembangan SDM subsektor minyak dan gas bumi sekaligus sebagai </p> <p>pelayanan jasa pengolahan minyak mentah bekerja sama dengan PT </p> <p>Pertamina (Persero). Kilang PPSDM Migas mengolah minyak mentah </p> <p>yang dikirim dari PT Pertamina EP Asset 4 Field Cepu dan menghasilkan </p> <p>produk-produk Pertasol CA, Pertasol CB, Pertasol CC, solar, dan, </p> <p>Residu/Minyak Bakar Cepu (MBC). </p> <p> Kilang PPSDM Migas sempat mengalami stop operasi dalam </p> <p>jangka waktu lama disebabkan oleh kendala penyaluran residu. Hal </p> <p>tersebut salah satunya karena karakteristik residu mempunyai pour point </p> <p>tinggi sehingga agak menyulitkan dalam penanganan dan penyimpanan, </p> <p>karena dibutuhkan fasilitas pemanas supaya residu tetap dalam keadaan </p> <p>cair dalam temperatur ambien, dan tidak semua calon pembeli mempunyai </p> <p>fasilitas tersebut. </p> <p> Beberapa alternatif pemecahan terhadap masalah tersebut telah </p> <p>dilakukan antara lain dengan penambahan additive pour point depressant </p> <p>dan blending. Percobaan penambahan additive pour point depressant </p> <p>belum berhasil menurunkan titik tuang residu. Sedangkan penurunan </p> <p>dengan teknik blending telah berhasil menurunkan titik tuang residu pada </p> <p>2 </p> <p>kisaran 24 27 C dengan mencampur 30 % v/v Residu dengan 70 % v/v </p> <p>minyak bakar Pertamina. Namun demikian penerapan teknik blending ini </p> <p>tentunya masih diperlukan sarana prasarana blending dan pemanas </p> <p>residu. </p> <p> Pada karya tulis ilmiah ini hendak dikaji proses perengkahan </p> <p>katalitik Residu/Residue Catalytic Cracking (RCC). Saat ini, RCC </p> <p>merupakan proses yang umum digunakan dalam industri pengolahan </p> <p>minyak bumi untuk meningkatkan jumlah dan mutu produk (Li et al., 2012; </p> <p>Chen et al., 2012; Sadeghbeigi, 2012; Liu et al., 2015). Tipe Zeolit yang </p> <p>umum digunakan sebagai katalis dalam proses catalytic cracking antara </p> <p>lain zeolit type X, type Y, dan ZSM-5 (Sadeghbeigi, 2012). </p> <p> Saat ini zeolit telah dapat disintesis dari bahan yang mengandung </p> <p>silika dan alumina dari bauksit dan kuarsa atau dari abu sisa pembakaran </p> <p>kayu, sekam padi, dan sumber-sumber lainnya melalui suatu tahapan </p> <p>proses yang kompleks. Sintesis zeolit dari bahan alam yang mengandung </p> <p>aluminosilikat memberikan alternatif proses sintesis Zeolit yang lebih </p> <p>sederhana (Li et al., 2012). Indonesia memiliki deposit zeolit alam yang </p> <p>relatif besar dengan kemurniannya cukup tinggi. Daerah-daerah yang </p> <p>mempunyai tambang zeolit diantaranya adalah Lampung Selatan, Bayah, </p> <p>Cikembar, Cipatujah, Jawa Barat Nangapada, Kabupaten Ende NTT, </p> <p>Kabupaten Malang, dan Kabupaten Gunung Kidul (Maygasari et al., </p> <p>2010). Zeolit alam banyak dimanfaatkan dalam proses pengolahan air, </p> <p>pertanian, bahan tambahan pada pakan hewan, sebagai bahan imbuh </p> <p>pada tanah dan kompos, sebagai pembawa herbisida dan pestisida, dan </p> <p>sebagai media tanam (Maygasari et al., 2010). Pada umumnya zeolit yang </p> <p>ditambang langsung dari alam masih mengandung pengotor- pengotor </p> <p>organik berwujud kristal maupun amorf. </p> <p> Untuk meningkatkan kualitas zeolit alam, terutama sebagai </p> <p>pengemban katalis, harus dilakukan aktivasi terhadap zeolit alam. </p> <p>3 </p> <p>Sifat katalitik dan struktur pori zeolit yang sedemikian rupa dapat </p> <p>digunakan untuk konversi atau pemurnian minyak mentah menjadi bahan </p> <p>bakar yang memenuhi persyaratan teknik dan lingkungan. Beberapa </p> <p>produk petrokimia direngkahkan, diisomersasikan, dan/atau dihidrotreating </p> <p>dalam struktur zeolit. Ion yang dapat dipertukarkan menjadikan zeolit </p> <p>digunakan dalam pembuatan detergen. Struktur pori dan situs yang </p> <p>sedemikian rupa menjadikan Zeolit banyak digunakan dalam proses </p> <p>adsorpsi gas, misal: adosprsi karbon, metana, dan media penyimpanan </p> <p>hidrogen. Kombinasi sifat adsorpsi dan katalitik yang dimiliki menjadikan </p> <p>zeolit dapat dimanfaatkan dalam reduksi selektif NOx dengan ammonia </p> <p>untuk dikonversi menjadi N2. Situs aktif dapat difungsionalisasi melalui </p> <p>impregnasi dengan logam. Saat ini zeolit telah digunakan sebagai </p> <p>membrane dalam proses separasi dan penangkapan CO2 (van </p> <p>Speybroeck et al., 2015). </p> <p> Aktivitas katalitik zeolit juga dapat dibentuk melalui pengembanan </p> <p>logam. Kadarwati dan Wahyuni (2015) telah mengkaji sintesis biofuel dari </p> <p>minyak sawit menggunakan katalis Ni yang teremban pada zeolit melalui </p> <p>proses perengkahan. Alsobaai et al. (2006) telah melakukan </p> <p>pengembanan NiMo, CoMo, NiW dan CoW pada Zeolit USY untuk </p> <p>digunakan dalam perengkahan gas oil (minyak diesel). Ghosh et al. (2015) </p> <p>juga telah me-review penggunaan beberapa katalis bimetal termasuk NiW, </p> <p>NiMo, dan CoMo teremban pada beberapa penyangga katalis termasuk </p> <p>zeolit pada proses hydrocracking. Garrido Pedrosa et al., (2006) telah </p> <p>melaporkan penggunaan katalis Ni-Co yang teremban pada HY zeolit </p> <p>untuk mengkonversi n-hexane menjadi hidrokarbon bercabang. </p> <p>Sementara itu, Remn et al. (2016) telah melaporkan penggunaan katalis </p> <p>Ni-Co yang teremban pada karbon nanofiber untuk upgrading Bio-Oil. </p> <p>Katalis Co dan Ni yang masing-masing teremban pada SBA-15 (jenis </p> <p>bahan silika mesopori) digunakan Vizcano et al. (2016) dalam proses </p> <p>steam reforming etanol. Co atau Ni juga digunakan sebagai katalis dalam </p> <p>4 </p> <p>proses RFCC untuk meningkatkan yield minyak diesel (Jeon dan Kim, </p> <p>2015). </p> <p>Penggunaan zeolit sebagai katalis perengkahan bahan-bahan organik </p> <p>telah banyak dilakukan. Trisunaryanti et al. (2013) menggunakan zeolit </p> <p>alam sebagai pengemban logam-logam transisi (Cu, Cr, Ni, dan Pd) untuk </p> <p>digunakan dalam proses hydrocracking polyrthylrne terephthalate. Usui et </p> <p>al. (2004) menggunakan zeolit Y teremban Ni dan Pd untuk perengkahan </p> <p>minyak asphaltene. Penggunaan zeolit alam secara umum sebagai katalis </p> <p>hidrorengkah masih mengandalkan pengembanan logam dan </p> <p>penambahan oksida logam yang prosesnya kompleks dan memakan </p> <p>biaya yang mahal (Trisunaryanti et al., 1996; Trisunaryanti et al., 2008; </p> <p>Trisunaryanti et al., 2010). Setiadi dan Pertiwi (2007) melaporkan bahwa </p> <p>zeolit alam Malang memiliki kandungan mordenit yang cukup tinggi yaitu </p> <p>sebesar 44,1%. Trisunaryanti dan Sudiono (2004) mengatakan bahwa </p> <p>zeolit alam klaten termasuk golongan mordenit. Dengan pernyataan </p> <p>tersebut, sebenarnya preparasi zeolit alam cukup dibersihkan dari </p> <p>pengotornya, karena memiliki kandungan mordenit yang cukup tinggi. </p> <p>Seperti yang telah kita ketahui bahwa zeolit sintetik golongan mordenit </p> <p>banyak digunakan dalam proses depolimerasi dan alkilasi dalam </p> <p>pengolahan minyak bumi (Majid et al., 2012). Proses sintesis Zeolit </p> <p>tersebut relative kompleks. Setiadi dan...</p>

Recommended

View more >