desulfurisasi residu oil dengan metode oxidative...
Post on 24-Aug-2019
223 Views
Preview:
TRANSCRIPT
DESULFURISASI RESIDU OIL DENGAN
METODE OXIDATIVE DESULFURIZATION
Fajar Ama Eban 2308 100 515, Kadek Rinda Rahayu 2308 100 516
Prof. Dr. Ir. Gede Wibawa, M.Eng., Ir. Winarsih
Laboratorium Thermodinamika Teknik Kimia FTI-ITS
Kandungan sulfur pada residu oil (kondensat) telah berhasil direduksi menggunakan
metode oxidative desulfurization yang terdiri dari dua tahap yaitu tahap oksidasi dan tahap
ekstraksi liquid-liquid. Pada tahap oksidasi digunakan hydrogen peroksida (H2O2) sebagai
oksidator dan katalis asam asetat atau formiac pada kondisi operasi, suhu 50 0C dengan lama
waktu oksidasi adalah 150 menit, sedangkan tahap ekstraksi liquid-liquid digunakan solvent
methanol atau ethanol pada kondisi operasi, suhu 30 0C dengan lama waktu ekstraksi 30
menit untuk setiap rasio solvent dan sampel residu oil (kondensat), yaitu 0.5; 1; 2 dan 3. Dari
penelitian ini menunjukkan bahwa kandungan sulfur dalam residu oil (kondensat) telah
tereduksi sebesar 74 % dengan menggunakan katalis asam asetat dan methanol sebagai
solvent.
PENDAHULUAN
Saat ini gas alam diolah menjadi Liquefied Natural Gas (LNG) dan Liquefied
Petroleum Gas (LPG). LNG dan LPG dimanfaatkan sebagai bahan bakar industri dan
perumahan, juga sebagai bahan baku bagi industri petrokimia. Sisa pencairan gas alam
adalah residu oil (kondensat) yang mirip minyak mentah (crude oil) dengan kualitas yang
terbaik. Residu oil (kondensat) banyak digunakan sebagai solvent pada dunia industri dan
bahan bakar untuk kendaraan. Selain komponen hidrokarbon (C5+) yang terkandung dalam
residu oil (kondensat), juga terkandung kontaminan salah satunya adalah sulfur. Karena
sifat asamnya, sulfur menjadi masalah baru bagi lingkungan yang memerlukan persyaratan
sulfur rendah dalam hidrokarbon berdasarkan distilat bahan bakar, sehingga desulfurisasi
bahan bakar yang berasal dari petroleum dan pengolahan gas alam menjadi bagian penting
dari pemurnian proses. Sedangkan keberadaan sulfur yang sangat sulit untuk dihilangkan
pada bahan bakar cair seperti kerosene, gasoline, diesel fuel dan residu oil, sehingga menjadi
perhatian yang penting untuk memperoleh metode yang tepat untuk menghilangkan
kandungan sulfur dalam bahan bakar cair tersebut.
METODOLOGI
Pada penelitian menggunakan metode Oxidative Desulfurization (ODS) yang telah
diaplikasikan oleh Asghar et al, 2010. Oxidative Desulfurization (ODS) merupakan proses
pengoksidasian residu oil (kondensat) dengan oksidator hydrogen peroxide (H2O2) dengan
katalis. Kemudian diikuti dengan ekstraksi liquid-liquid. Katalis yang digunakan dalam
penelitian ini adalah asam asetat dan asam formiac, sedangkan solvent yang digunakan
adalah methanol dan ethanol.
Prosedur Eksperimen
Tahap oksidasi dimulai dengan mencampurkan residu oil (kondensat) dengan katalis
asam asetat dengan perbandingan 8:1 ke dalam Round bottom flask yang dilengkapi dengan
condenser dan thermometer. Memanaskan campuran tersebut diatas magnetic stirrer with
heater sampai suhu 50 0C dengan pengadukan konstan sehingga terjadi reaksi
pencampuran.Setelah mencapai suhu konstan 50 0C, menambahkan oksidator hydrogen
peroksida ke dalam campuran tersebut pada perbandingan residu oil:katalis:oksidator adalah
8:1:1. Men-set waktu reaksi selama 150 menit, setelah itu pengadukan dihentikan. Setelah itu
memisahkan 2 fase yang terbentuk hasil oksidasi dalam sebuah separatory funnel sehingga
terpisah fase aquous dan fase residu oil.Selanjutnya mencuci fase residu oil dengan aquadest
untuk mengikat H2O yang masih tersisa dalam fase residu oil. Langkah terakhir adalah
menganalisa fase residu oil dengan metode XRF
Setelah residu oil mengalami oksidasi, tahap selanjutnya adalah ekstraksi liquid-
liquid dengan mencampurkan residu oil yang telah teroksidasi (fase residu oil) dan solvent
dengan ratio solvent/sampel residu oil tertentu, yaitu 0.5; 1; 2 dan 3 (volume ratio) ke dalam
round bottom flask. Memanaskan campuran tersebut sampai suhu 30 0C dan disertai dengan
pengadukan konstan selama 30 menit. Setelah pemgadukan dan pemanasan dihentikan
kemudian menambahkan aquadest pada campuran hasil ekstraksi agar terpisah menjadi 2 fase
yaitu fase rafinat dan fase ekstrak. Sehingga dapat dilakukan pemisahan fase rafinat dan fase
ekstrak, dimana fase rafinat adalah residu oil yang telah terbebas dari sulfur. Untuk
mengetahui kandungan sulfur maka melakukan analisa fase rafinat dengan metode XRF
(Asghar et al.2010).
HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari penggunaan kedua katalis pada penelitian ini, dapat dikatakan bahwa asam asetat
memberikan % desulfurisasi yang lebih tinggi dibandingkan asam formiac, kandungan
senyawa sulfur setelah di oksidasi telah terdesulfurisasi menjadi 59 %. Sehingga untuk
variabel lainnya hanya menggunakan asam asetat sebagai katalis dalam tahap oksidasi. Pada
tahap ekstraksi methanol dapat dikatakan solvent yang paling bagus pada penelitian ini
dengan % desulfurisasi yang lebih tinggi dibandingkan ethanol.
Untuk mendapatkan % desulfurisasi yang tinggi, maka dilakukan beberapa variasi
dalam penelitian ini. Variasi yang pertama adalah jumlah katalis asam asetat, dan didapatkan
hasil terbaik adalah pada penggunaan asam asetat sebanyak 18 ml dengan % desulfurisasi
yang didapatkan adalah 73% dengan methanol sebagai solventnya. Variasi yang kedua
adalah jumlah oksidator hydrogen peroksida, % desulfurisasi tertinggi dicapai ketika
menggunakan hydrogen peroksida sebanyak 18 ml yaitu 69% dengan methanol sebagai
solventnya. Variasi yang ketiga adalah jumlah residu oil yaitu sebanyak 145 ml, memberikan
% desulfurisasi yang tertinggi, 74%. Dan penggunaan ratio solvent/residu oil yang digunakan
dalam tahap ekstraksi liquid-liquid sebesar 3.
KESIMPULAN
Berdasarkan penelitian dan analisis yang telah kami lakukan, dapat ditarik kesimpulan
bahwa Kandungan sulfur pada residu oil (kondensat) telah berhasil direduksi dari total sulfur
424,77 ppm menjadi 110,43 ppm dengan menggunakan metode oxidative desulfurization
yang terdiri dari dua tahap yaitu oksidasi dan ekstraksi, penggunaan katalis asam asetat lebih
baik dibandingkan dengan asam formiac pada penghilangan sulfur dalam residu oil
(kondensat), dimana % desulfurisasi untuk asam asetat sebesar 59 % sedangkan asam
formiac hanya mencapai 45 %. Pada ekstraksi methanol menunjukkan hasil terbaik pada
tahap ekstraksi dibandingkan dengan ethanol, dengan % desulfurisasi yang dihasilkan sebesar
74 % sedangkan ethanol 69 %. Umumnya dengan bertambahnya % desulfurisasi pada tahap
ekstraksi juga dipengaruhi oleh rasio penambahan solvent. Semakin besar rasio penambahan
solvent semakin tinggi % desulfurisasi. Hasil terbaik pada penelitian ini dengan %
desulfurisasi total 74 % didapatkan pada variasi komposisi sampel tahap oksidasi dengan
perbandingan Residu oil:asam asetat: H2O2 =8:1:1, dan pada tahap ekstraksi Rasio
Methanol/Residu Oil : 3
DAFTAR PUSTAKA
1. Ahmed, S; Al-Malki, A; Farhat, A. M., “Chemical Desulfurization of Petroleum
Fractions For Ultra-Low Sulfur Fuels”, Fuel Processing Technology, 90 (2009) 536-
544.
2. Asghar, M. D; Sobati, M. A; Shahrokhi, M., “Liquid-Liquid Extraction of Oxidized
Sulfur-Containing Compounds of Non-Hydrotreated Kerosene”, Fuel Processing
Technology, 10 (2010) 1-9.
3. Brown, H. C; Braude, E. A; Nached F.C., “Determination of Organic Structures by
Physical Methods”, Academic Press New York, 1955.
4. Cremlyn, R. J., “An Introduction to Organosulfur Chemistry”, John Willey and Sons,
Chicester, 1996.
5. Dougherty; Dennis, A. ; Vanslyn E., “Modern Physical Organic Chemistry”,
Universitas Science, 2005.
6. Gary, J. H. ; Handwerk, G. E. , “Petroleum Refining Technology and Economics”,
Marcel Dekker Inc, 2nd
edition, 1984.
7. Kartohardjono, S.; Anggara; Subihi; Yuliusman, “Absorbsi CO2 dari Campurannya
dengan CH4 dan N2 Melalui Kontaktor Membran Serat Berongga Menggunakan Pelarut
Air”, Departemen Teknik Kimia, Universitas Indonesia, 11 (2007) 97-102.
8. Komintaracat, C. ; Trakarnpruk, W., “Oxidative Desulfurization Using
Polyoxometalates”, Petrochemistry and Polymer Science,28 (2005) 1-4.
9. Lü, Z. F. ; Zhan, F. T. ; Li L et al., “Desulfurization of Catalytic Diesel Oil by
Hydroperoxide-Organic Acid Oxidation System”, Journal of the University of
Petroleum, China(Edition of natural science), 25 (2001) 26-30.
10. Lü, Z. F. ; Zhan, F. T. ; Wang, P. et al., “Oxidative Desulfurization of Straight-Run
Diesel Oil by Hydrogen-Peroxide /Acetic Anhydride”, Chemical Engineering of Oil &
Gas, 35 (2006) 114-117.
11. Myers, L. C., “The 100 Most Important Chemical Compounds : A Reference Guide”,
Greenwood press, 2007.
12. Soleimani, M.; Bassi, A.; Margaritis, A., “Biodesulfurization of Refractory Organic
Sulfur Compounds in Fossil Fuels”, Biotechnology Advaances, 25 (2007) 570-596.
13. Yao, X. Q; Wang, S. J; Ling, F. X et al., “Oxidative Desulfurization of Simulated Light
Oil”, Journal of Fuel Chemistry And Technology,32 (2004) 318-322.
14. Yu, G.; Lu, S.; Chen Hui; Zu, Z., “ Diesel Fuel Desulfurization with Hydrogen
Peroxide Promoted by Formic Acid and Catalyzed by Activated Carbon”, East China
University of Science and Technology, 43 (2005) 2285-2294.
15. Wagner, F. S., “Encyclopedia of Chemical Technology – Acetic Acid”, New York :
John Willey & Sons, 3rd
ed, 1978.
16. Werner, R.; Kieczka, H., “Formic Acid in Ullmann’s Encyclopedia of Industrial
Chemistry”, Willey-Weinheim, 2002.
17. Zannikos, F.; Lois, E.; Stournas, S., “Desulfurization of Petroleum Fractions of
Oxidation and Solvent Extraction”, Fuel Processing Technology, 42 (1995) 35-45.
18. Zhang, G.; Yu, F.; Wang, R., “Research Advances in Oxidative Desulfurization
Technologies For The Production of Low Sulfur Fuel Oils”, Petroleum & coal, 51
(2009) 196-207.
top related