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.