tugas akhir - tl141584 studi variasi ukuran butir pada...

Tugas Akhir - TL141584

STUDI VARIASI UKURAN BUTIR PADA PROSES

DESULFURISASI KOKAS PETROLEUM YANG

TERKALSINASI.

MUHAMMAD ARIF SETIAWAN

NRP 2712100011

Pembimibing :

Sungging Pintowantoro, S.T., M.T., Ph.D.

NIP 196809302000031001

Fakhreza Abdul, S.T., M.T.

NIP 199102172015041002

JURUSAN TEKNIK MATERIAL DAN METALURGI

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA

2015

(Halaman ini sengaja dikosongkan)

FINAL PROJECT - TL141584

STUDY ON VARIOUS PARTICLE SIZE ONDESULPHURIZATION PROCESS OF CALCINEDPETROLEUM COKE

MUHAMMAD ARIF SETIAWAN

NRP 2711100067

Advisor :

Sungging Pintowantoro, S.T., M.T., Ph.D.

NIP 196809302000031001

Fakhreza Abdul, S.T., M.T.

NIP 199102172015041002

DEPARTMENT OF MATERIALS DAN METALLURGICALENGINEERINGFACULTY OF INDUSTRIAL TECHNOLOGY

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA

2015

vi


vii

STUDI VARIASI UKURAN BUTIR PADA PROSESDESULFURISASI KOKAS PETROLEUM YANG

TERKALSINASI

Nama : Muhammad Arif SetiawanNRP : 2712 100 011Jurusan : Teknik Material dan Metalurgi

FTI - ITSDosen Pembimbing : Sungging Pintowantoro, S.T.,

M.T., P.hD.

ABSTRAK

Indonesia adalah suatu negara dengan sumber dayaalam yang melimpah, seperti mineral tambang dan minyakbumi. Pada pengolahan minyak bumi,Minyak bumi dapatdiolah untuk dijadikan sumber energi bahan bakar sepertibensin, solar, oil, petroleum coke, dan lain-lain. Salah satupotensi minyak bumi di Indonesia adalah petroleum coke.Petroleum coke merupakan produk yang dihasilkan selamaproses penyulingan minyak (oil refining).Proses pengurangankadar sulfur pada kokas petroleum yang terkalsinasi dapatdilakukan dengan proses desulfurisasi . Industri – industriyang mempunyai potensial menjadi konsumen daripengolahan petroleum coke adalah industri peleburanaluminium (anoda, blok grafit, mortar karbon), industripeleburan besi dan baja (carbon riser), industri baterai kering(calcined coke), industri pengecoran logam (foundry coke),dan sebagainya.Proses pengurangan kadar sulfur padacalcined petroleum coke dapat dilakukan dengan prosesdesulfurisasi termal dengan senyawal alkali NaOH.Desulfurisasi petroleum coke bisa dilakukan dengan dua cara,

viii

yaitu desulfurisasi termal dan hidrodesulfurisasi. Penelitian inibertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi ukuran butirterhadap kadar sulfur, kadar karbon, dan ikatan kimia dalamcalcined petroleum coke. Bahan baku yang digunakan adalahcalcined petroleum coke dengan kadar sulfur sebanyak0,653%. Ukuran butir yang digunakan adalah 50 mesh,kemudian divariasikan menjadi 20 mesh dan 100 mesh untuksetiap proses desulfurisasi. Hasil desulfurisasi diuji denganICP, UV-VIS, dan FTIR untuk mengetahui kadar unsur sulfur,karbon, ikatan kimia dan kandungan sulfur yang terlarut padaair sisa proses pencucian yang terkandung dalam calcinedpetroleum coke. Dari beberapa variasi ukuran butir yangdisebutkan, nilai yang optimal terdapat pada variasi ukuranbutir 100 mesh, dimana kadar sulfur dalam petroleum cokeadalah 0,24% dan kadar karbonnya mencapai kadar tertinggiyaitu 97,8%. Sedangkan untuk ukuran butir 100 mesh dalamproses desulfurisasi sudah cukup untuk memutus ikatan kimiasulfur organik dalam petroleum coke.

Kata kunci : calcined petroleum coke, desulfurisasi, ukuranbutir, sulfur

ix

STUDY ON VARIOUS PARTICLE SIZE ONDESULPHURIZATION PROCESS OF CALCINED

PETROLEUM COKE

Name : Muhammad Arif SetiawanNRP : 2712 100 011Department : Teknik Material dan Metalurgi

FTI - ITSAdvisor : Sungging Pintowantoro, S.T.,

M.T., P.hD.

ABSTRACT

Indonesia is a country with abundant naturalresources, such as minerals and petroleum. On the processingof petroleum, petroleum oil can be processed to be used as anenergy source of fuel such as gasoline, diesel fuel, oil,petroleum coke, and others. One of the petroleum potential inIndonesia is petroleum coke. Petroleum coke is a product thatis produced during the refining process of oil (oil refining) .Reduction process in the sulfur content of calcined petroleumcoke which can be done with the desulfurization process.Industries that have the potential to be consumers ofprocessing of petroleum coke is the aluminum smeltingindustry (anode, graphite blocks, mortar carbon), industrialsmelting iron and steel (carbon riser), the battery industrydried (calcined coke), the metal casting industry (foundrycoke ), and others lain.Reduction process of sulfur content incalcined petroleum coke can be done with thermaldesulfurization process with senyawal alkaline NaOH.Desulfurization of petroleum coke can be done in two ways,namely thermal desulfurization and hydrodesulfurization. Thisstudy aims to determine the effect of variations in the particlesize of the sulfur, carbon content, and the chemical bonds in

x

the calcined petroleum coke. The raw materials used arecalcined petroleum coke with a sulfur content of as much as0.653%. The grain size used was 50 mesh, then varied to 20mesh and 100 mesh for each desulfurization process.Desulfurization results were tested by ICP, UV-VIS and FTIRto determine levels of elemental sulfur, carbon, chemicalbonds and sulfur dissolved in the residual water contained inthe washing process calcined petroleum coke. From somevariation in particle size mentioned, there is an optimal valueon the variation of the particle size of 100 mesh, where thelevels of sulfur in petroleum coke was 0.24% and the carboncontent reaches the highest level of 97.8%. As for the particlesize of 100 mesh in the desulfurization process is sufficient tobreak the chemical bonds in the organic sulfur calcinedpetroleum coke.

Keywords : calcined petroleum coke, desulphurization,particle size, sulphur

xi

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah

SWT, karena Rahmat dan HidayahNya sehingga penulis dapat

menyelesaikan laporan Tugas Akhir yang berjudul “Studi

Variasi Ukuran Butir pada Proses Desulfurisasi Kokas yang

Terkalsinasi”. Tugas akhir ini disusun dan diajukan sebagai

syarat untuk menyelesaikan studi Program Sarjana (S1)

Jurusan Teknik Material dan Metalurgi Fakultas Teknologi

Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)

Surabaya.

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan ini masih

jauh dari kesempurnaan. Namun demikian, penulis dapat

menyelesaikan laporan ini secara lengkap berkat adanya

perhatian, bimbingan, dukungan, dan petunjuk dari berbagai

pihak. Pastinya dalam penulisan laporan ini masih terdapat

kekurangan dan kesalahan. Untuk itu, saran dan kritik yang

membangun sangat diharapkan.

Akhirnya semoga laporan tugas akhir ini dapat

memberikan manfaat kepada berbagai pihak dalam rangka

pembelajaran dan pengoptimalan kemajuan industri serta bagi

sesama mahasiswa yang menggeluti bidang metalurgi

ekstraksi.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Surabaya, 14 January 2016

Penulis

xii


xiii

UCAPAN TERIMA KASIH

1. Allah SWT yang telah memberikan kasih dan karunia

untuk selamanya.

2. Kedua orang tua tercinta, Bapak saya Drs Akhmad

Djunaedi WSS dan Ibu saya Dra Dewi Arifah, M.Pd

yang senantiasa mendukung, dan mencurahkan perhatian

dalam keberhasilan penulis, serta kakak adikku tersayang

Dian Maya SE .S.pd M.pd dan Akhmad Fathoni.

3. Bapak Sungging Pintowantoro, S.T., M.T., P.hD. selaku

Ketua Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS.

4. Bapak Sungging Pintowantoro, S.T., M.T., P.hD. selaku

dosen pembimbing proyek tugas akhir yang telah

membimbing, memberi banyak ilmu, nasihat, dan

memberi arahan dalam penyelesaian tugas akhir ini.

5. Mas Fakhreza Abdul, S.T., M.T., Mas Haniffudin

Nurdiansah, S.T., M.T., Mas Anni Rahmat, S.T., dan Mas

Roni Mustaqim, S.T. selaku co-pembimbing, penasehat,

dan pembimbing teknis metalurgi ekstraksi.

6. Seluruh Dosen Jurusan Teknik Material dan Metalurgi

FTI-ITS yang sudah memberikan banyak ilmu.

7. Seluruh Karyawan Jurusan Teknik Material dan

Metalurgi.

8. Bapak Eko selaku operator Reaktor mini untuk proses

desulfurisasi.

9. Mbak Is yang sudah membantu dalam pengujian FTIR.

10. Kumala. Terima kasih atas dukungan dan perhatiannya.

11. Laboratorium Pengolahan Mineral dan Material beserta

partner Tugas Akhir di bidang metalurgi ekstraksi : (Iqbal

selaku

xiv

kapten,Bram,Afrianto,Dayat,Predator,Remos,Ruth,Mas

Hisaya dan Mas igab).

12. Sueb yang sudah selalu menyediakan kopi hitam dan

menyediakan tempat untuk bersinggah (warkop Cak lil).

13. Teman – teman seperjuangan sekaligus keluargaku MT14

janji gak mbambet lagi, terima kasih untuk semua

dukungan dan semangat serta kenangan yang telah

diberikan. Tetap Kompak, Guyub, Rukun. Keep

Brotherhood!

14. Mas dan mbak MT11 MT12 M13 dan adik – adikku

MT15 dan MT16 yang saya banggakan.

15. Teman – teman di Kontrakan A42 (Rais,Ucup,Rizki,Niko

dan lilo), AGG,Matrice Jateng,dan Lingkar 27 Bersama

terima kasih atas doa dan sudah mau direpotkan, semoga

secepetnya bisa menyusul.

16. Teman – teman SMA khususnya warga DURASI 5

angkatan 2012, terima kasih atas dukungannya.

17. Terima kasih alam Indonesia yang senantiasa memberikan

penyegaran kepada penulis dan terima kasih tim glinding

sumur yang senantiasa menemani perjalanan, sukses buat

kita semua.

18. Beserta pihak – pihak yang sudah membantu dan tidak

bisa disebutkan satu – persatu, terima kasih atas semua

bantuan yang diberikan.

xv

DAFTAR ISI

HalamanHALAMAN JUDUL .............................................................. iLEMBAR PENGESAHAN ................................................... vABSTRAK............................................................................ viiKATA PENGANTAR .......................................................... xiDAFTAR ISI ........................................................................ xvDAFTAR GAMBAR ......................................................... xviiDAFTAR TABEL ............................................................... xix

BAB I PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang ................................................................. 11.2 Rumusan Masalah ............................................................ 31.3 Batasan Masalah .............................................................. 31.4 Tujuan Penelitian ............................................................. 41.5 Manfaat Penelitian ........................................................... 41.6 Sistematika Penulisan ....................................................... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA2.1 Petroleum Coke ............................................................. 72.1.1 Komposisi Petroleum Coke ........................................ 102.1.2 Jenis Petroleum Coke .................................................. 112.2 Pengaruh Kadar Sulfur ................................................ 122.3 Tujuan Proses Desulfurisasi......................................... 142.4 Matode Desulfurisasi .................................................. 152.4.1 Mekanisme Desulfurisasi Termal ............................... 172.4.2 Mekanisme Hidrodesulfurisasi ................................... 182.5 Sodium Hidroksida ( NaOH) ........................................202.5.1 Karateristik NaOH ........................................................202.5.2Pengaruh NaOH dalam Proses Desulfurisasi ................21

xvi

2.5.3 Pengaruh Variasi Proses dalam ProsesHidrodesulfurisasi Coke dengan NaOH.................................222.6 Kajian Mengenai Penelitian Desulfurisasi Petcoke .......24

BAB III METODE PENELITIAN3.1 Diagram Alir Penelitian ................................................. 273.2 Bahan Penelitian ............................................................ 283.3 Peralatan Penelitian ........................................................ 283.4 Pelaksanaan Penelitian ................................................... 293.5 Rancangan Penelitian ..................................................... 323.6 Jadwal Penelitian ........................................................... 32

BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN4.1 Karakteristik Calcined Petroleum Coke ......................... 334.2 Pengaruh Ukuran Butir Terhadap Kadar Karbon DanSulfur Pada Calcined Petroleum Coke ................................. 374.2.1 Hasil Pengujian Inductively Coupled Plasma Atomic-Optical Emission Spectrometry (ICP) .................................. 374.2.2 Hasil Pengujian Spektrofotometer UV - VIS .............. 444.2.3 Hasil Pengujian Fourier Transform InfraredSpectroscopy (FTIR)............................................................. 47

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN5.1 Kesimpulan .................................................................... 535.2 Saran .............................................................................. 53

DAFTAR PUSTAKALAMPIRANBIODATA PENULIS

xvii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Jenis Petroleum Coke ....................................... 12

Gambar 2.2 Struktur Kimia dari Thiophene………………..16

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian .................................... 27

Gambar 4.1 Calcined Petroleum Coke.................................. 33

Gambar 4.2 Hasil Pengujian FT-IR Pada Petroleum CokeBahan Dasar .......................................................................... 35

Gambar 4.3 Grafik Hubungan Antara Ukuran Butir DenganPersentase Sulfur Pada Calcined Petroleum Coke ................ 39Gambar 4.4 Hasil pengujian penambahan larutan BaCl2 pada

air hasil pencucian CPC pada ukuran besar butir 20 mesh,50

mesh dan 100 mesh................................................................46

Gambar 4.5 Hasil Pengujian FT-IR Calcined Petroleum CokePada Ukuran Butir 20 mesh,50 mesh dan 100 mesh............. 48

xviii


xix

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Komposisi Petroleum Coke ................................. 11

Tabel 2.2 Karakteristik NaOH .............................................. 21

Tabel 3.1 Rancangan Penelitian............................................ 32

Tabel 3.2 Jadwal Penelitian .................................................. 32

Tabel 4.1 Persentase Unsur Dalam Petroleum Coke ........... 34

Tabel 4.2 Analisa Daerah Serapan dan Ikatan Kimia untukPuncak Calcined Petroleum Coke......................................... 37

Tabel 4.3 Hasil Pengujian ICP untuk berbagai VariabelUkuran Butir CPC ................................................................ 38

Tabel 4.4 Persentase Pengurangan Kadar Sulfur ................. 42

Tabel 4.5 Analisa Persentase Pengurangan Massa (yield) ... 44

Tabel 4.6 Analisa Hasil Uji UV - VIS ................................. 45

Tabel 4.7 Analisa Hasil Pengujian dengan PenambahanLarutan BaCl2 pada Air sisa pencucian CPC ...................... 46

Tabel 4.8 Analisa daerah Serapan dan Ikatan Kimia untukmasing – masing Calcined Petroleum Coke ......................... 49

xx


1

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangIndonesia adalah suatu negara dengan sumber daya alam

yang melimpah, seperti mineral tambang dan minyak bumi.Potensi ini sebenarnya mampu memberikan keuntungan yangcukup besar di bidang perekonomian baik secara langsungmaupun tidak langsung. Hasil pengolahan mineral tambang danminyak bumi memiliki berbagai fungsi terutama di bidangperindustrian dan sumber energi bahan bakar. Eksplorasi yangdilakukan pada minyak bumi telah dilakukan oleh negara sendirimaupun bekerja sama dengan negara lain. Persebaraninfrastruktur untuk pengolahan Minyak bumi hampir merata diIndonesia (Djmigas,2008) Minyak bumi dapat diolah untukdijadikan sumber energi bahan bakar seperti bensin, solar, oil,petroleum coke, dan lain-lain. Salah satu potensi minyak bumi diIndonesia adalah petroleum coke. Petroleum coke merupakanproduk yang dihasilkan selama proses penyulingan minyak (oilrefining).

Calcined Petroleum Coke (CPC) adalah product dariproses kalsinasi petroleum coke. Proses kalsinasi ini hanya bisaterjadi bila petroleum coke berasal dari green coke dengankandungan metal rendah. Pengertian kalsinasi berasal daribahasa latin yaitu calsinare yang artinya membakar kapur. Dalamproses kalsinasi dari petroleum coke dilakukan untuk prosesdekomposisi zat yang mudah menguap ( pelepasan air, Carbondioksida, atau gas2 lain yang terikat secara kimiawi) yangterkandung dalam petroleum coke. Proses ini merupakan reaksiendotermik sehingga membutuhkan suhu tinggi sampai 1600 K.Hasil yang di dapat dari proses kalsinasi coke ini adalahmeningkatnya % karbon hingga 97% . Mengurangi % sulfurhingga 0.45 % dan mengurangi bahan mudah menguap atau VM(Volatile Mater).

Laporan Tugas AkhirJurusan Teknik Material dan Metalurgi

2

Pada tahun 2005 lebih dari 60 milyar MT greenpetroleum coke yang di produksi ,sekitar 16 milyar MT Calcinedpetroleum coke, dan Permintaan kebutuhan petroleum cokesebesar 13 milyar MT per tahun untuk kebutuhan industryalumunium dan pada tahun 2010 permintaan meningkat sebesar20 milyar MT.Tiga perempat calcined petroleum coke yang diproduksi banyak di gunakan untuk memproduksi alumunium(Morten Sorlie dkk,2007).Dari data tersebut permintaan duniaindustry akan kebutuhan petroleum sangat tinggi dan meningkatdari tahun ke tahun.

Walaupun demikian, sampai saat ini masih sedikitindustri pengolahan calcined petroleum coke yang ada Indonesia.padahal dengan adanya industri pengolahan calcined petroleumcoke, hal ini dapat membantu memenuhi carburiser padapengolahan besi tuang kelabu maupun untuk besi nodular dandapat juga mendukung sumber energi bahan bakar dalam negerisebagai energi cadangan dimana pada saat ini cadangan sumberdaya Indonesia semakin berkurang selain itu juga sebagai foundrycoke (briket kokas untuk bahan bakar), calcined coke untukindustri kimia, plastik, refraktori baterai kering, industri seratkarbon, dan grafit. Sudah banyak negara yang memproduksipetroleum coke,antara lain Amerika, Canada dan beberapaNegara di eropa(Morten solviedkk,2007) hal ini harusnya dapatmemberikan suatu tantangan terhadap industri pengolahan dalamnegeri untuk memproduksi aneka produk pengolahan petroleumcoke tersebut setidaknya untuk mencukupi kebutuhan dalamnegeri. Industri – industri yang mempunyai potensial menjadikonsumen dari pengolahan petroleum coke adalah industripeleburan aluminium (anoda, blok grafit, mortar karbon), industripeleburan besi dan baja (carbon riser), industri baterai kering(calcined coke), industri pengecoran logam (foundry coke), dansebagainya. Sampai saat ini industri pengolahan Calcinedpetroleum coke yang ada baru bisa mengolah minyak untukmenjadi calcined petroleum coke dengan kadar sulfur didalamnya sekitar 0,4 – 0,5 %. Padahal semakin sedikit sulfur di


3

dalam calcined petroleum coke maka semakin baik untukdigunakan di kalangan industri dan tentunya juga akan semakinmahal. Untuk mengurangi sulfur dalam calcined petroleum cokehingga mencapai 0,05 % sehingga bisa di gunakan sebagaiCarburizer, ataupun pada industry pengolahan alumuniumsehingga perlu dilakukan proses desulfurisasi. Prosesdesulfurisasi calcined petroleum coke diharapkan dapatmenunjang kualitas dari calcined petroleum coke. Namun sampaisaat ini studi tentang desulfurisasi calcined petroleum coke danapa saja yang berpengaruh pada prosesnya untuk mendapatkanhasil calcined petroleum coke dengan kadar sulfur yang sangatsedikit masih kurang. Hal tersebutlah yang melatar belakangipenelitian ini dilakukan.

1.2 Rumusan MasalahBerdasarkan penjelasan pada latar belakang di atas, maka

rumusan masalah dalam Tugas Akhir ini antara lain adalah :1. Bagaimana pengaruh variasi ukuran butir terhadap kadar

sulfur dalam calcined petroleum coke?

2. Bagaimana pengaruh variasi ukuran butir terhadap kadarkarbon dalam calcined petroleum coke?

3. Bagaimana pengaruh variasi ukuran butir terhadap ikatankimia sulfur organik dalam calcined petroleum coke?

1.3 Batasan MasalahUntuk menganalisa masalah pada penelitian ini terdapat

beberapa batasan masalah, yaitu :1. Ukuran calcined petroleum coke dianggap homogen untuk

semua proses.2. Kadar sulfur dalam calcined petroleum coke dianggap

homogen.3. Kadar karbon dalam calcined petroleum coke dianggap

homogen.4. Kadar NaOH dianggap sama untuk semua proses.


4

5. Pengaruh lingkungan dianggap tidak berpengaruh.6. Kinerja serta kondisi alat dianggap sama untuk semua

proses.7. Pengaruh kelembaban dalam blast burner diabaikan.8. Dalam perhitungan secara teori, sistem yang bekerja

dalam kondisi steady state.

1.4 Tujuan PenelitianTujuan penelitian ini antara lain:

1. Mengetahui pengaruh variasi ukuran butir terhadap kadarsulfur dalam calcined petroleum coke.

2. Mengetahui pengaruh variasi ukuran butir terhadap kadarkarbon dalam calcined petroleum coke.

3. Mengetahui pengaruh variasi ukuran butir terhadapikatan kimia sulfur organik dalam calcined petroleumcoke.

1.5 Manfaat PenelitianManfaat penelitian ini diharapkan dapat memberikan

gambaran dari ukuran butir dalam proses desulfurisasi calcinedpetroleum coke sehingga dapat diketahui temperatur yang optimaluntuk menghasilkan sulfur yang sedikit.

1.6 Sistematika PenulisanSistematika penulisan tugas akhir terbagi dalam lima

bab, yaitu :

BAB I PENDAHULUANBab ini berisi tentang latar belakang penelitian,

perumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaatpenelitian, dan sistematika penulisan laporan hasil penelitian.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA


5

Bab ini berisi tentang teori – teori dari literatur yangberhubungan dan menunjang analisa permasalahan dalampenelitian ini.

BAB III METODOLOGI PENELITIANBab ini berisi rancangan penelitian, prosedur

pelaksanaan, spesifikasi peralatan, dan material uji.

BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASANBab ini berisi analisa data dari pelaksanaan dan hasil dari

proses desulfurisasi petroleum coke.

BAB V KESIMPULANBab ini berisi kesimpulan dari analisis data serta hasil

yang telah didapat.

LAMPIRAN


6

(halaman ini sengaja di kosongkan )

7

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

2.1 Petroleum Coke

Petroleum coke adalah produk sampingan daripenyulingan minyak. Ini adalah residu karbon padat yangterkonsentrasi setelah konversi proses penyulingan sebagianbesar minyak menjadi bahan bakar cair seperti bensin dansolar. Petroleum coke merupakan bahan bakar yang kotor.Selain memiliki kandungan karbon yang sangat tinggi (lebihdari 90%) banyak juga pengotor seperti pasir tar aspal yangterkonsentrasi pada produksi petroleum coke. Petroleum cokeyang diproduksi dalam proses pemurnian disebut green coke.Ini dapat digunakan secara langsung sebagai sebagai bahanbakar dan umumnya dibakar bersamaan dengan batubara diperusahaan pembangkit listrik dan boiler yang ada di industrilain seperti pabrik semen, pabrik kaca, dan pabrik plastik.(Stockman, Lorne; Turnbull, David; Kretzmann, Stephen,2013)

Petroleum coke telah lama digunakan dalammanufaktur anoda karbon untuk digunakan dalam industrialuminium dan baja. Dalam pandangan terbatas tentangketersediaan minyak mentah dan harga pengadaan petcokeyang tinggi, membuat peningkatan drastis untukpengembangan kokas ramah lingkungan untuk manufakturdari anoda karbon. Cadangan utama dalam memasak batubaramemiliki aplikasi yang terbatas dalam industri metalurgi danpembangkit listrik dikarenakan kandungan sulfur yang sangattinggi (3-8%). Kandungan sulfur yang tinggi sangat tidakdibutuhkan karena masalah polusi udara (karena pembentukanSO2) dan kemungkinan kontaminasi sulfur pada prosesmanufaktur baja dan aluminium. Hal ini mengharuskan suplaimemiliki kadar abu yang rendah serta desulfurisasi kokas

Laporan Tugas Akhir

Jurusan Teknik Material dan Metalurgi

8

untuk industri karbon. (Kumar, M ; Singh, A K ; Singh, T N,1996)

Petroleum coke terbentuk dari dua reaksi dasar, yaituDealkilasi dan Dehidrogenasi. Dealkilasi ketika senyawadengan berat molekul tinggi seperti aspaltin dan resin inginditingkatkan dengan unit coker pada temperatur tinggi, residukarbon yang dihasilkan akan memiliki struktur yang teraturdan saling berikatan. Hal ini ditandai dengan adanyaperbedaan yang signifikan antara konsentrasi atom hidrogenyang diukur dalam aspaltin-resin dan kokas yang terbentuk.Rasio karbon dan hidrogen meningkat dari 8-10 menjadi 20-24 pada kokas. Karakter amorf ini, jika dikombinasikandengan pengotor yang memiliki konsentrasi tinggi, membuatkokas yang dihasilkan dari senyawa aspaltin-resin cocokuntuk beberapa aplikasi khusus.

Dehidrogenasi mekanisme ini bergantung padadehidrogenasi minyak kondensasi radikal bebas untukmembentuk senyawa dengan berat molekul tinggi danmengandung rasio karbon-hidrogen yang tinggi juga. Kokasyang dihasilkan dari proses ini mengandung sedikit ikatanyang saling berhubungan dan memiliki struktur kristalindaripada kokas yang berbasis aspaltin-resin. Kokas terbentukdari tar, katalis, minyak tuang yang memiliki kadar aromatiktinggi dan rendah aspaltin-resin. Kokas jenis ini umumnyadisebut kokas premium yang baik untuk kalsinasi dangrafitisasi.

Green coke dapat dihasilkan dengan salah satu daritiga proses, yaitu proses delayed, fluid, dan flexicoking.Delayed coke dihasilkan dari proses semi-kontinu danmenyumbang lebih dari 92% dari total produksi kokas diamerika. Fluid coke dihasilkan dengan proses fluidized bedyang kontinu. Fluidcoke biasanya mengandung volatile matteryang lebih rendah daripada delayed coke tapi lebih banyakdibandingkan calcined coke, dengan diameter butir kurang

Laporan Tugas Akhir


9

dari 1 cm. Flexicoke diproduksi dari variasi proses fluidizedbed dimana sebagian besar kokas dikonversi menjadi kalorrendah bahan bakar gas yang digunakan untuk prosespemurnian dimana kokas ini diproduksi. Flexicoke padatmemiliki ukuran partikel yang lebih kecil daripada fluidcokedan memiliki kadar volatile matter yang lebih rendah.(A.P.Group, 2007)

Green coke dapat diproses lebih lanjut untukmembuat calcined coke. Proses pemanasan green coke dalamkiln dengan temperatur tinggi sekitar 1200 – 1350°C untukmenghilangkan moisture, mengurangi volatile matter, danmenambah kepadatan material. Hasil produknya (Calcinedcoke) memiliki kadar karbon yang hampir murni dan memilikikonduktivitas listrik yang sangat tinggi. Umumnya calcinedcoke digunakan sebagai bahan untuk anoda dalam industripeleburan aluminium. Sekitar 75% dari petroleum coke yangdiproduksi saat ini digunakan sebagai bahan bakar sedangkansisanya dikalsinasi untuk digunakan dalam industri aluminiumatau diberikan perlakuan untuk digunakan sebagai kokasmetalurgi dalam pembuatan baja. Pada jumlah yang relatifkecil, petroleum coke juga berubah menjadi elektroda grafitdan produk grafit lainnya. (Stockman, Lorne; Turnbull,David; Kretzmann, Stephen, 2013)

Calcined petroleum coke (CPC) adalah produkkalsinasi dari petroleum coke. Kokas ini adalah produk dariunit Coker pada kilang minyak mentah. Calcined petroleumcoke digunakan untuk membuat anoda untuk industripeleburan aluminium, baja, dan titanium. Green coke harusmemiliki kandungan logam yang cukup rendah agar dapatdigunakan sebagai bahan anoda. Green coke dengankandungan logam yang rendah ini disebut sebagai kokas kelasanoda. Green coke dengan kandungan logam terlalu tinggitidak akan dikalsinasi dan akan digunakan langsung untuk

Laporan Tugas Akhir


10

pembakaran. (Rohani, Aliasghar; Sharifi, Khashayar;Golpasha, Rahmatollah, 2014)

Proses kalsinasi bertujuan untuk menghilangkankelembaban, mengurangi zat terbang sampai kurang dari0.4%, meningkatkan kepadatan sturuktur kokas,meningkatkan kekuatan fisik, dan meningkatkankonduktivitas listrik pada kokas. Ketika green cokedikalsinasi, pengurangan zat terbang terjadi pada temperatur500 sampai 1000°C. Pemanasan lebih lanjut pada temperatur1200 sampai 1400°C menyebabkan dehidrogenasi,desulfurisasi sebagian, dan penyusutan struktur kokas.Hasilnya, zat padat ini memiliki kadar hidrogen yang rendah,koefisien ekspansi termal rendah, dan konduktivitas listrikyang baik. Dengan kadar abu dan logam yang rendah,kalsinasi petroleum coke sangat diinginkan untuk digunakandalam industri peleburan aluminium. Karakteristik fisik daripetroleum coke sangat penting untuk menentukan kesesuaiankokas untuk penggunaan tertentu. Karakteristik fisikmencakup kepadatan, resistivitas dan koefisien ekspansitermal. (A.P.Group, 2007)

2.1.1 Komposisi Petroleum CokeMaterial utama penyusun petroleum coke adalah

karbon. Komposisi kimia yang lebih spesifik dari petroleumcoke tergantung pada komposisi bahan baku minyak bumiyang digunakan dalam proses penyulingan. Pengotor daripetroleum coke (zat karbon non elemental) mencakupbeberapa hidrokarbon sisa yang tersisa saat pengolahan(disebut volatile), serta bentuk – bentuk unsur lainnya sepertinitrogen, sulfur, nikel, vanadium, dan logam berat lainnya.Pengotor ini berperan sebagai residu pengeras yang ditangkapoleh matrix karbon kokas tersebut. Tabel 2.1 menyediakankomposisi berbagai sifat dari petroleum coke yang diamatiuntuk green coke dan calcined coke.

Laporan Tugas Akhir


11

Tabel 2.1 Komposisi petroleum cokeKomposisi Green coke Calcined Petroleum

Coke (CPC)Karbon 89,58 – 91,80 98,40

Hidrogen 3,71 – 5,04 0,14

Oksigen 1,30 – 2,14 0,02

Nitrogen 0,95 – 1,20 0,22

Sulfur 1,29 – 3,42 1,20

Ash (termasuklogam berat

seperti nikel danvanadium)

0,19 – 0,35 0,35

Rasio karbon –hydrogen

18 : 1 – 24 : 1 910 : 1

2.1.2 Jenis Petroleum CokeProses pemanasan yang dijelaskan diatas untuk

menghasilkan green coke, dimana membutuhkan prosespenambahan panas untuk menghilangkan hidrokarbon sisa(volatile matter) untuk meningkatkan persentase unsurkarbon. Proses pemanasan juga dapat menurunkan potensitoksisitas dari coke. Tergantung pada temperature operasipemanasan, lama waktu pemanasan, dan kualitas dari bahanbaku minyak, salah satu dari beberapa jenis petroleum cokedapat diproduksi : Sponge coke, jenis yang paling umum dari regular-grade

petroleum coke, digunakan sebagai bahan bakar padat. Needle coke, premium-grade petroleum coke yang

terbuat dari bahan baku minyak bumi khusus, digunakan

Laporan Tugas Akhir


12

dalam pembuatan elektroda grafit berkualitas tinggiuntuk industri baja.

Shot coke, dihasilkan dari bahan baku minyak bumi,digunakan sebagai bahan bakar, tetapi kurang diinginkandibandingkan sponge coke.

Purge coke, diproduksi melalui flexi-coking, digunakansebagai bahan bakar dalam boiler.

Catalyst coke, karbon diendapkan pada katalis, yangdigunakan dalam berbagai proses pemurnian, tetapi tidakdapat dipulihkan dalam bentuk konsentrat. (Andrews,Anthony ; Lattanzio, Richard K., 2013)

Gambar 2.1 Jenis petroleum coke ; (a) sponge coke, (b) shot coke(Sumber: Anthony, 2013)

2.2 Pengaruh Kadar SulfurSulfur dalam petroleum coke merupakan indikator

yang penting untuk penerapan aplikasinya. Hal ini secaralangsung berkaitan langsung dengan kandungan sulfur dalambahan baku petroleum coke, yaitu minyak. Sulfur dansenyawa sulfur dalam minyak akan mempersulit selamaproses penyimpanan, pengolahan dan transportasi, dimana

Laporan Tugas Akhir


13

sebagian kadarnya masuk ke dalam produk, dan mengurangikualitas produk tersebut. Masalah yang sering terjadi mengacupada kontaminasi dan penonaktifan katalis, korosi sebagiandan pembentukan senyawa seperti SO2 dan H2S , yang dapatmenyebabkan masalah yang serius bagi kesehatan manusiadan lingkungan.

Distribusi dan karakterisasi dari senyawa sulfur dalamminyak dan produknya sangatlah penting bagi keberhasilanpenghilangan sulfur, menggunakan proses desulfurisasi yangberbeda – beda. Sulfur adalah unsur ketiga (setelah karbondan hidrogen) dalam fraksi berat minyak. Karena senyawasulfur adalah bagian dari campuran komposisi yang kompleksdalam bahan baku kokas, interaksi dengan senyawa lainkadang – kadang mempersulit proses identifikasi.

Unsur sulfur, hidrogen sulfida, sulfida, disulfida,tiofena yang homolog telah ditemukan dalam minyak danfraksinya. Tetapi, sebagian besar sulfur hadir dalam bentuktiofena, sulfida, dan disulfida. Sulfur organik sangat dominandalam petroleum coke. Untuk memutus rantai C - S dalamkelompok organik, pemisahan sulfur dapat dicapai denganbeberapa cara yaitu melalui proses kalsinasi pada temperaturtinggi, hidrodesulfurisasi dan perlakuan dengan menggunakanlarutan kimia dengan agen yang berbeda dan asam.(Radenovic, 2009)

Kandungan sulfur pada petroleum coke bervariasi,mulai kurang dari 0,05% sampai lebih dari 10%. Hal inisangat bergantung pada kandungan sulfur dan sifat bahanbaku kokas. Selain itu variabel pada saat proses coking jugaberpengaruh. Sebagian besar sulfur dalam petroleum coke adasebagai sulfur organik yang terikat dengan matriks karbon.Beberapa sulfur juga bisa hadir sebagai sulfat dan sulfur pirit,tetapi pada umumnya ini tidak lebih dari 0,02% dari totalsulfur dalam petroleum coke. Sulfur organik yang melekatpada petroleum coke hadir dalam berbagai bentuk, salah

Laporan Tugas Akhir


14

satunya sebagai tiofena yang melekat pada kerangka karbondengan gugus aromatik. Selain itu bisa sebagai sulfur organikyang melekat pada sisi rantai aromatik. (Ibrahim, Hassan ;Monla, Mohammad, 2004)

Telah diidentifikasi bahwa pengotor logam padakokas antara lain adalah vanadium. Kalsium dan natriummemiliki kekuatan yang kuat sebagai katalis di udara dankereaktifan CO2 dalam kokas. Namun, sulfur adalah

pengotor yang paling banyak pada petroleum coke, tetapi efeksulfur pada kereaktifan kokas masih belum sepenuhnyadipahami. Contohnya pada produksi aluminium dandilaporkan bahwa efek sulfur pada pada reaktifitas anoda sulitditentukan karena sulfur dalam anoda berubah – ubah sesuaidengan situasi pengotor anoda. Reaktifitas udara petroleumcoke meningkat sementara reaktifitas CO2 menurun dengan

meningkatnya kadar sulfur dalam petroleum coke.Reaktifitas udara pada anoda karbon awalnya

meningkat tapi kemudian menurun dengan meningkatnyakandungan sulfur. Percobaan industri dengan menggunakankokas dengan kadar sulfur tinggi untuk menghasilkan anodakarbon melaporkan bahwa reaktifitas udara dan CO2 menurun

drastis dengan meningkatnya kandungan sulfur. Pengaruhsulfur pada penghambatan reaktifitas CO2 mungkin karena

melemahkan katalis natrium dengan membentuk senyawakompleks nonmobile yang stabil dengan natrium. Sulfur jugabisa menghambat katalis besi dan menyebabkan penguranganreatifitas udara kokas dan anoda karbon dengan membentuksulfida besi. (XIAO, Jin ; DENG, Song-yun ; ZHONG, Qi-fan; YE, Shao-long, 2014)

Laporan Tugas Akhir


15

2.3 Tujuan Proses DesulfurisasiPetroleum coke telah menjadi produk yang berharga

dalam dirinya sendiri, dan permintaan terhadap kokas dengankadar sulfur rendah berkualitas tinggi terus meningkat. Saatini, semakin banyak kokas dengan kadar sulfur tinggidiproduksi, yang artinya dimana kadar sulfur tersebutberkurang sampai tingkat yang bisa diterima atau dihilangkansemuanya, tentunya dengan batasan pengetatan kadar emisisulfur oksida terhadap lingkungan. Proses desulfurisasipetroleum coke melibatkan desorpsi umum sulfur anorganikyang hadir dalam pori – pori kokas atau pada permukaankokas, dan pembagian serta penghapusan sulfur organik yangmelekat pada rangka karbon aromatik. Teknik desulfurisasisecara umum seperti dibawah ini :a. Solvent extractionb. Chemical treatmentc. Thermal desulphurizationd. Desulphurization in an oxidizing atmospheree. Desulphurization in an atmosphere of sulphur-bearing gasf. Desulphurization in an atmosphere of hydrocarbon gasesg. Hydrodesulphurization(Rohani, Aliasghar; Sharifi, Khashayar; Golpasha,Rahmatollah, 2014)

Hilangnya sulfur selama proses kalsinasi petroleumcoke biasanya disebut sebagai desulfurisasi yang diakibatkanoleh temperatur. Banyak makalah telah diterbitkan yangmembahas hal ini, dan diketahui hilangnya sulfur akanmeningkat saat temperatur kalsinasi meningkat. Prosesdesulfurisasi meningkatkan mikro porositas dari kokas danefek sifat negatif seperti kepadatan dan reaktifitas. (Edwards,Les Charles ; Neyrey, Keith J ; Lossius, Lorentz Petter, 2007)

Laporan Tugas Akhir


16

2.4 Metode DesulfurisasiProses desulfurisasi pada petroleum coke secara

umum adalah proses desorpsi dari sulfur anorganik yang hadirdalam pori – pori atau permukaan petroleum coke, danpenghapusan sebagian sulfur organik yang melekat padakerangka karbon aromatik. Untuk penghilangan sulfur padatahap awal atau sulfur anorganik umumnya pada temperatur1100 K sudah cukup, tapi untuk penghilangan sulfur yanglebih banyak perlu ditambahkan dengan dengan penggunaanbahan kimia, khususnya diperlukan untuk untukmenghilangkan sulfur yang melekat pada kerangka karbon,terutama dalam kasus sulfur tiofena dimana sulfur inimemiliki stabilitas yang lebih daripada senyawa sulfurorganik lainnya dan jauh lebih sulit dalam prosespereduksiannya.

Tiofena merupakan sebagian sulfur organik yangterkandung dalam petroleum coke, tetapi pada saat prosesdesulfurisasi termal senyawa kurang stabil lain mungkin sajabisa diubah menjadi bentuk senyawa tiofena. Struktur kimiadari thiophene dapat dilihat pada Gambar 2.2

Gambar 2.2 Struktur kimia dari thiophene

Laporan Tugas Akhir


17

Banyak eksperimen yang telah dilakukan pada prosesdesulfurisasi petroleum coke dan sejauh ini beberapa tekniktelah diusulkan seperti ekstraksi pelarut, perlakuan denganbahan kimia, hidrodesulfurisasi, dan desulfurisasi termal.Desulfurisasi termal adalah proses dimana petroleum cokedipanaskan dalam reaktor yang statis dibawah tekananatmosfer dalam suasana inert pada temperatur tertentu dankemudian ditahan pada temperatur tertentu untuk jangkawaktu tertentu. Proses ini menjadi proses yang palingmenjanjikan untuk desulfurisasi petroleum coke, dan dapatmenjadi satu – satunya apabila teknik lain terbukti sulit atautidak efisien seperti yang ditemukan dalam petroleum cokesyuriah. Temperatur maksimum yang digunakan menentukansebagian besar jumlah penghilangan sulfur. Kebanyakansenyawa sulfur organik tidak mengalami dekomposisi termaldibawah temperatur 750 K, meskipun beberapa senyawaterurai pada temperatur yang lebih rendah seperti beberapasulfida yang terurai pada temperatur 530 – 670 K. Efisiensidalam proses desulfurisasi, bagaimanapun tidak hanyabergantung pada temperatur maksimum yang digunakan padapetroleum coke, tapi juga dipengaruhi oleh faktor – faktor laintermasuk tingkat pemanasan, kondisi gas, dan waktu tahanpada temperatur maksimum. (Ibrahim, Hassan; Monla,Mohammad, 2004)2.4.1 Mekanisme Desulfurisasi Termal

Sebagian besar sulfur dalam petroleum coke adalahsebagai sulfur organik yang terikat pada matriks karbon.Struktur senyawa sulfur organik tidak banyak diketahui, tapitiofena adalah bentuk paling umum dalam minyak mentah dankokas. Pada temperatur sampai 850°C, setiap sulfur yangberada di pori – pori kokas hilang melalui proses sederhana.Retak pada rantai samping yang mengandung sulfur juga bisaterjadi pada temperatur ini dan mengakibatkan hilangnyasulfur. Untuk kokas yang terbuat dari gugus aromatik

Laporan Tugas Akhir


18

berlebih, proses penghilangan sulfur terjadi sangat kecil padatemperatur 850°C sampai mendekati temperatur 1300°C. Padatemperatur diatas 1300°C, proses desulfurisasi dapatmeningkat drastis. Temperatur ini cukup tinggi untukmengurangi komposisi senyawa sulfur – hidrokarbon sepertitiofena. Untuk peningkatan temperatur lebih lanjut diatas1500°C tidak pasti menyebabkan desulfurisasi terjadi lebihbesar karena hal ini bergantung juga pada sifat alami kokas.(Edwards, Les Charles; Neyrey, Keith J; Lossius, LorentzPetter, 2007)

2.4.2 Mekanisme HidrodesulfurisasiUntuk proses desulfurisasi kokas dengan penambahan

larutan NaOH, langkah – langkahnya adalah sebagai berikut :a) Peresapan kokas dengan alkali reagen.

Butiran kokas dengan ukuran 40/60 mesh, dicampurdengan larutan alkali reagen dan diuapkan sampaikering pada temperatur mendekati 80°C denganpengadukan. Rasio berat alkali reagen dengan beratkokas didefinisikan rasio perbandingan berat, W/R.Alkali reagen yang meresap adalah NaOH 1M. Prosesperesapan dan pengeringan pada temperatur yanglebih tinggi atau pada temperatur kamar menghasilkandesulfurisasi yang lebih rendah selama tahaphidrogenasi. Beberapa percobaan juga dilakukanmenggunakan alkali reagen yang lain seperti KOHdan LiOH. Peresapan yang terjadi di udara atauatmosfer inert tidak mempengaruhi tingkatpengurangan sulfur dalam tahap hidrogenasiberikutnya.

b) Hidrodesulfurisasi.Kokas yang tercampur dengan reagen (5 gr)dimasukkan ke dalam reaktor pada temperatur kamar,aliran hidrogen didirikan, dan tungku dinyalakan.

Laporan Tugas Akhir


19

Butuh waktu 30 menit untuk mencapai temperaturyang diinginkan. Laju aliran hidrogen 120 ml, diukurdengan menggunakan outlet yang ada pada reaktor.Sampel dianalisa setiap 5 menit dengan gaskromatografi dan limbah reaktor yang digosok denganNaOH.

c) Pencucian untuk menghilangkan dan memulihkanalkali reagen.Setelah proses hidrodesulfurisasi, kokas dicucidengan air (≈5 gr coke/500 ml ) pada temperatur

80°C selama 12 jam. Kemudian air dibuang, dansampel dikeringkan pada temperatur 100°C di udara.Pencucian adalah bagian yang tak terpisahkan padaproses desulfurisasi dengan NaOH yang digunakanuntuk peresapan kokas, karena ini merupakankomponen dari proses desulfurisasi yang bisa pulihdengan pencucian dan dapat digunakan untuk reagenpada proses peresapan lebih lanjut. Laju pencuciansangat signifikan namun berbanding terbalik denganwaktu. Kira – kira 50% kokas dari dasar bisadiekstrak dalam waktu 1 jam dan ≈70-75% dalam 12 jam. Karena sedikit NaOH yang digunakan dalampercobaan ini bisa mencapai >80% desulfurisasi dansebagian bagian yang signifikan dari alkali reagendapat diperoleh kembali dengan pencucian dan dapatdigunakan kembali, maka NaOH yang digunakantampaknya bertindak sebagai katalis dalam prosesdesulfurisasi.

d) Penentuan sulfur dalam kokas.Pembakaran temperatur tinggi (ASTM D-3177-75)digunakan secara independen untuk menentukanproses desulfurisasi melalui H2S dan totalpenghilangan sulfur. Metode ini dirancang khususdalam penentuan sulfur dalam batubara dan kokas

Laporan Tugas Akhir


20

secara cepat. Langkahnya adalah membakar kokasdalam tungku tabung pada temperatur ≈1000°C dalam aliran oksigen. Oksida sulfur dicampur dengan larutanhidrogen peroksida akan luluh menjadi asam sulfatyang kemudian dititrasi dengan NaOH standar sampaipH 4.5.

SO2 + H2O2 H2SO4

Presentase desulfurisasi ditentukan denganmembandingkan presentase sulfur dalam residudengan sampel awal. Setiap sisa dari senyawa natriumdalam kokas telah terbukti membentuk logam sulfatdan ini tidak terdekomposisi menjadi SO2 selamaproses pembakaran. Kecuali bila ada pernyataan yangspesifik bahwa pembakaran temperatur tinggidigunakan untuk menentukan sulfur. (George,Zacheria M ; Schneider, Linda G, 1982)

2.5 Sodium Hidroksida (NaOH)

2.5.1 Karakteristik NaOHNatrium hidroksida berasal dari natrium karbonat,

sebelumnya dinamakan “soda api”. Di mesir kuno, natriumkarbonat sudah digunakan sebagai campuran dengan kapur

untuk sintesis alkali: ion OH- (hidroksida) dalam larutan

dengan ion Na+ (natrium). Selama berabad – abad, beberapaproses dikembangkan untuk proses sintesis tersebut, sepertiproses Solvay pada tahun 1861. Saat ini, natrium hidroksidasebagian dihasilkan dari elektrolisis larutan natrium klorida.(Anonim, 2011)

Dalam dunia industri, NaOH banyak di gunakandalam industri pembuatan sabun .detergen,industritekstil,pemurnian minyak bumi , dan pembuatan senyawanatrium lainnya.NaOH sangat mudah larut dalam air dankelarutanya bersifat eksotermis.Berdasarkan sifatnya yang

Laporan Tugas Akhir


21

merupakan basa,NaOH banyak digunakan sebagai bahanpembuat sabun.Dalam industri pembuatan kertas,NaOHdigunakan untuk melarutkan lignin yang merupakan“pengotor“ selulosa.Bahan baku selulosa yang di peroleh dariserat serat kayu di kumpulkan dan dilakukan perendamandalam larutan NaOH agar lignin larut oleh NaOH. Dengandilarutkanya lignin maka di peroleh selulosa yang baik untukpembuatan kertas .(Geoff – rayner,2003)

Tabel 2.2 Karakteristik NaOHKarakteristik Nilai

Massa Jenis 2,13 g/cc

Berat Molekul 39,997 g/mol

Panas Fusi 165,012 J/g

Panas Vapor 4375,33 J/g

Kapasitas Panas 1,48761 J/g°C

Titik Lebur 323 °C

Titik Didih 1388 °C

Panas Pembentukan -425,6 kJ/mol

(Sumber: www.matweb.com/MaterialPropertyData)

2.5.2 Pengaruh NaOH dalam Proses DesulfurisasiAspek penting dari proses hidrodesulfurisasi dengan

bantuan NaOH (sebagai katalis) adalah sangat tingginyakemampuan penghilangan sulfur yang dicapai ketika kokasdiresapi dengan NaOH. Kebanyakan senyawa sulfur organikterdistribusi secara merata dalam granula kokas. Hidrogendapat menyebar dan bereaksi dengan senyawa unsur untukmembentuk H2S. Namun untuk H2S untuk berdifusi keluartampaknya sulit karena pori – pori dari kokas tertutup. Hal inimemungkinkan bahwa selama peresapan dan pengeringan,yang dianggap sebagai proses aktivasi dari reaksi ini, rantai

Laporan Tugas Akhir


22

C-S melemah dan senyawa sulfur reaktif dapat berdifusimenuju permukaan granula dan akan mudah bereaksi denganhidrogen untuk membentuk H2S. H2S yang sekarang terbentukpada permukaan luar granula, laju reaksinya dapat dibatasidengan film bukan oleh pori – pori yang terdifusi. Berikuttentatif mekanisme yang dapat menjelaskan prosesdesulfurisasi dari kokas. Besar kemungkinan senyawa sulfurdalam kokas mungkin hadir sebagai sulfida organik dari jenisR–S-R, dimana R bisa menjadi gugus aromatik atau gugusalifatik :R-S-R (s) + OH- Na +

(l) ↔ R-S-Na+(s)+ ROH (l) (2.1)

R-S- Na+(s) + ROH(l) ↔ RO Na+

(s)+ RSH(l) (2.2)

ROH(l) + H2(g) ↔ RH(g) + H2O(l) (2.3)

R-S-H(l) + H2(g) ↔ RH(g) + H2S(g) (2.4)

R-O- Na+(s)+ H2O(l) ↔ ROH(l) + NaOH(l) (2.5)

Hal ini memungkinkan bahwa NaOH yang dihasilkan secarain-situ bisa membantu dalam meningkatkan prosesdesulfurisasi. (George, Zacheria M; Schneider, Linda G,1982)

Selain itu,pengaruh Na dalam proses desulfurisasijuga membantu untuk mengikat sulfur yang ada. Disaat H2Sberikatan dalam fase gas.Na2S akan berikatan dalam fasepadatan yang terbentuk dari hasil endapan.Endapan Na2Sterbentuk oleh hasil dari proses hidrodesulfurisasi. IkatanNa – S ini kemungkinan akan menghasilkan pengotor padakokas.

Laporan Tugas Akhir


23

2.5.3 Pengaruh Variasi Proses dalam ProsesHidrodesulfurisasi Coke dengan NaOHTemperatur.Untuk perbandingan berat 0.040 pada

kisaran temperatur 550 - 850°C selama 2 jam menunjukkanproses desulfurisasi maksimum pada temperatur ≈700°C. Penurunan tingkat penghilangan sulfur pada temperatur>700°C mungkin diakibatkan hilangnya struktur kokas atauhilangnya NaOH akibat menguap. Dalam percobaan prosesdesulfurisasi, penurunan berat mencapai ≈15% dari berat awal kokas. Kadar sulfur dalam kokas ditentukan dengan metodepembakaran dengan temperatur tinggi. Rasio berat. Sampelkokas dengan rasio berat NaOH dari 0,010, 0,020, 0,030,0,040, 0,100, dan 0,200 di hidrodesulfurisasi pada temperatur700°C. Hasilnya adalah proses desulfurisasi meningkatsebanding dengan peningkatan rasio berat NaOH.Peningkatan cukup pesat dan mencapai tingkat konstan padarasio 0,040 dengan hasil desulfurisasi mencapai ≈85%. Pada rasio 0 desulfurisasi sebesar 32 % mengacu pada desulfurisasilangsung.

Laju aliran.Penghilangan sulfur meningkat sebandingdengan waktu dan mencapai tingkat konstan desulfurisasi85% dalam waktu 2 jam.Tekanan parsial hidrogen.Desulfurisasi diamati pada perbedaan tekanan parsial darihidrogen dengan temperatur 700°C dan menjaga laju alirantetap konstan serta menipiskan helium dan hidrogen.Desulfurisasi memiliki ketergantungan yang kuat dengantekanan parsial hidrogen. 29% desulfurisasi pada 0 tekananparsial hidrogen mengacu pada desulfurisasi dengan heliumdibawah kondisi percobaan yang sama.

Efek dari Na+, K+, dan Li+ pada proses desulfurisasiadalah sama. Sedikit percobaan menunjukkan bahwaefektifitas reagen pada proses desulfurisasi menurun denganurutan NaOH>LiOH>KOH. Dengan rasio molar logam/sulfur0,50, hasil desulfurisasinya masing – masing adalah 88%

Laporan Tugas Akhir


24

(NaOH), 61% (LiOH), 53% (KOH). (George, Zacheria M ;Schneider, Linda G, 1982)

Ukuran Butir. Efisiensi dari proses desulfurisasi kimiatergantung pada ukuran besar butir. Dengan penurunanukuran butir, desulfurisasi dan demineralisasi meningkat.(Baruah, B.P dkk,2007 )

2.6 Kajian Mengenai Penelitian Desulfurisasi Petroleum

Coke

Pada tahun 2015, M.Asnawi melakukan penelitiandesulfurisasi petroleum coke menggunakan reactor kecil.Daripenelitian tersebut di dapatkan bahwa semakin meningkatnyatemperature kerja yang di gunakan dalam proses desulfurisasi,kadar sulfur pada petroleum coke semakin kecil. Kadar sulfurpaling kecil terdapat pada petroleum coke dengan perlakuantemperatur 1300°C yaitu 0,325% S. dan juga Semakinmeningkatnya temperatur kerja yang digunakan dalam prosesdesulfurisasi, kadar karbon pada petroleum coke semakinbesar. Kadar karbon paling besar terdapat pada petroleumcoke dengan perlakuan temperatur 1300°C yaitu 94% C.PadaTemperatur kerja yang digunakan pada proses desulfurisasitersebut belum cukup untuk memutus ikatan kimia sulfurorganik pada petroleum coke.

Pada tahun 2015, Wira melakukan penelitian tentangdisulfurisasi petroleum coke dengan variable holding timepada temperature 1300 C didapatkan Semakin lama waktuholding pada proses desulfurisasi penurunan kadar sulfur padasampel semakin banyak. Waktu pembakaran efektif padaproses desulfurisasi petroleum coke terdapat pada waktuholding 6 jam dan Semakin lama waktu holding yangdiberikan, maka ikatan sulfur pada petroleum coke semakinbanyak terurai dan berikatan dengan senyawa alkaliNaOH.Reaksi kimia yang terjadi pada proses desulfurisasitermal dengan alkali reagent sebagai berikut :

Laporan Tugas Akhir


25

C4H4S(s) + 2NaOH(l) Na2S(g) + 2H2O(g) + C4H2(s)

Sulfur organic tiofena pada calcined petroleum coke akanbereaksi dengan senyawa alkali reagent ( NaOH ) sehinggasulfur yang terdapat pada tiofena akan diikat oleh Na2+

menghasilkan Na2S dengan fasa gas , uap air dan diacetylene(C4H2) dalam fasa padat.

Pada tahun 2004, Hasan Al Haj dkk melakukanpenelitian tentang efek meningkatnya waktu tahan padaproses desulfurisasi termal pada Syrian petroleum coke didapatkan bahwa desulfurisasi efektif pada petroleum cokedapat dicapai dengan cara perlakuan termal dengan suhu 1700K dengan meningkatkan waktu tahan untuk 180 menit,sekaligus dalam waktu yang sama menghindari efek burukdari perlakuan panas pada temperature yang lebih tinggi untukkefektifan proses desulfurisasi.

Pada tahun 2007, Les Charles E dkk melakukanpenelitian tentang kalsinasi dan desulfurisasi anoda padaindustry alumunium di dapatkan bahwa salah satukonsekuensi paling merusak dari desulfurisassi selamakalsinasi adalah peningkatan terjadinya anoda baking.Peristiwa tersebut di yakini penyebab ganguan pada ikatankarbon- belerang selama kalsinasi dan penyebab tidakstabilnya struktur. untuk meminimalkan efek negative daridesulfurisasi,coke calciners harus menghindari tingkatkalsinasi kokas yang tinggi .Tingkat kalsinasi biasanya ditetapkan oleh spesifikasi real density, specific electricalresistivity and Lc .Selain itu calciners harus memahamiperilaku kokas yang akan didesfurisasi untuk menghindari"over-kalsinasi.

Pada tahun 1996, M Kumar dkk melakukandesulfurisasi coking coke dengan NaOH leaching, daripenelitian tersebut di dapatkan bahwa Carbonization dari

Laporan Tugas Akhir


26

coking coal pada temperature 1300 C dapat mengurangikandungan sulfur lebih dari 50% . Kandungan total sulfur daricoking coal dan coke semakin jauh berkurang denganmeningkatnya temperature dan lama waktu leaching danKokas lebih resistant terhadap pengurangan kadar sulfur dibandingkan dengan batubara.

27

BAB IIIMETODOLOGI PENELITIAN

3.1 Diagram Alir PenelitianUntuk mencapai tujuan penelitian dengan baik, maka

perlu dibuat perencanaan alur penelitian. Alur penelitianditunjukkan dengan diagram alir penelitian berikut ini :

Gambar 3.1 Diagram alir penelitian

Perendaman Dengan NaOH 2,5 M

Pencucian

Pemanasan pada T = 1300, Cselama 6 jam

Pengeringan

Uji ICP

Analisa Data danPembahasan

Preparasi Sampel dengan 20,50

dan 100 mesh

Mulai

Selesai

Kesimpulan

Uji UV-VISUji ICP Uji FT-IR

Uji FT-IR


28

3.2 Bahan PenelitianBahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah :

1. Calcined Petroleum cokePetroleum coke yang digunakan dalam penelitian iniadalah petroleum coke yang sudah terkalsinasiberasal dari Dumai, Riau dengan kandungan sulfursebesar 0.653%.

2. Natrium Hidroksida (NaOH)Larutan Natrium Hidroksida yang digunakan adalahNaOH 2,5 M

3. Dmin WaterDigunakan dalam proses pencucian Calcinedpetroleum coke setelah proses perendaman dalamlarutan NaOH.

3.3 Peralatan PenelitianAdapun peralatan yang digunakan dalam penelitian

ini adalah sebagai berikut :1. Reaktor mini

Peralatan utama dalam penelitian ini, dimanapemanasan dengan temperatur tinggi dilakukan.

2. TermokopelDigunakan untuk mengukur temperatur kerja di dalamreaktor.

3. Sarung tanganDigunakan sebagai salah satu perlengkapan K3 padapenelitian sehingga terhindar dari panas tungku danbahan kimia berbahaya.

4. Helm safetyDigunakan sebagai salah satu perlengkapan K3 untukmelindungi kepala dan wajah.

5. Baju safetyBaju safety digunakan sebagai salah satuperlengkapan K3 saat dilakukan proses desulfurisasi.


29

6. Kacamata SafetyKacanata Safety digunakan sebagai salah satuperlengkapan K3 untuk melindungi mata.

7. Mesin ICPMesin uji yang digunakan untuk pengujian kadarsulfur dan karbon pada pengujian Inductively CoupledPlasma Atomic-Optical Emission Spectrometry (ICP).

8. Mesin FTIRMesin uji yang digunakan untuk pengujian ikatankimia dan gugus fungsi dalam petroleum coke saatpengujian Fourier Transform Infrared Spectroscopy(FT-IR).

9. Mesin Spetroskopi UV- VISMesin uji yang digunakan untuk menguji kadarkonsentrasi unsur pada sampel tertentu.

10. BakSebagai wadah dari larutan NaOH yang digunakan.

11. BlowerAlat yang menghembuskan udara untuk menaikkantekanan pada burner reactor

3.4 Pelaksanaan Penelitian

3.4.1 Preparasi sampelCalcined Petroleum coke di crushing dan di mesh

dengan ukuran butir 20,50 dan 100 mesh lalu diuji ICP danFTIR untuk mengetahui kandungan unsur awal sepertikandungan Sulfur, Karbon, Volatile Matter, Moisture, Ash,dan mengetahui ikatan kimia dan gugus fungsi pada calcinedpetroleum coke.

3.4.2 Perendaman NaOHCalcined Petroleum coke dari proses pemanasan

direndam pada larutan NaOH. Hal ini bertujuan untukmenghilangkan sulfur organik pada calcined petroleum coke.


30

Adanya reaksi antara calcined petroleum coke dan NaOHmengakibatkan putusnya rantai ikatan antara unsur C denganS.

3.4.3 Proses PemanasanCalcined Petroleum coke dipanaskan pada temperatur

1300°C selama 6 jam yang bertujuan untuk menghilangkansulfur anorganik dan organic.

3.4.4 PencucianSetelah proses pemanasan, dilakukan proses

pencucian. Bertujuan untuk menghilangkan sisa – sisa sulfurpada proses pemanasan.

3.4.5 PengeringanProses pengeringan ini bertujuan agar calcined

petroleum coke yang telah terdesulfurisasi siap digunakan.

3.4.6 KarakterisasiPengujian karakterisasi yang dilakukan terhadap

calcined petroleum coke adalah sebagai berikut :

1. Inductively Coupled Plasma Atomic-Optical EmissionSpectrometry (ICP - OES)Inductively Coupled Plasma Atomic-Optical EmissionSpectrometry (ICP) digunakan untuk analisis unsur-unsur kimia secara simultan. Plasma (ICP) memecahsenyawa kimia menjadi unsur-unsur penyusunnyayang selanjutnya dieksitasi oleh plasma berenergitinggi sehingga memancarkan sinar. Spektrometermemisahkan panjang gelombang spesifik dari sinaryang dipancarkan oleh tiap-tiap unsur. Sinar yangdipancarkan selanjutnya diubah menjadi sinyal listrikyang kemudian dikonversi menjadi konsentrasiberdasarkan intensitas sinar yang dipancarkan.

2. Uji Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR)


31

Fourier Transform Infrared adalah alat untukmengukur transmitan atau absorban suatu sampelsebagai fungsi panjang gelombang. Sedangkanpengukuran menggunakan spektrofotometer ini,metoda yang digunakan sering disebut denganspektrofotometri. Tujuan dilakukannya pengujian iniadalah untuk mengetahui ikatan kimia dan gugusfungsi apa saja yang terkandung dalamPetcoke setelah proses desulfurisasi dilakukan.

3. Uji Spektroskopi UV -VISAdapun prinsip kerja alat spektrofotometer uv-visyaitu sumber radiasi untuk spektroskopi UV-Vis adalah lampu tungsten. Cahaya yang dipancarkansumber radiasi adalah cahaya polikromatik. Cahayapolikromatik UV akan melewati monokromator yaitusuatu alat yang paling umum dipakai untukmenghasilkan berkas radiasi dengan satu panjanggelombang (monokromator). Monokromator radiasiUV, sinar tampak dan infra merah adalah serupa yaitumempunyai celah (slit), lensa, cermin dan perisai ataugrating. Wadah sampel umumnya disebutsel/kuvet.Kuvet yang terbuat dari kuarsa baik untukspektrosokopi UV dan juga untuk spektroskopi sinartampak.Kuvet plastik dapat digunakan untukspektroskopi sinar tampak.Berkas-berkas cahayadengan panjang tertentu kemudian akan dilewatkanpada sampel yang mengandung suatu zat dalamkonsentrasi tertentu. Oleh karena itu, terdapat cahayayang diserap (diabsorbsi) dan ada pula yangdilewatkan. Radiasi yang melewati sampel akanditangkap oleh detektor yang berguna untukmendeteksi cahaya yang melewati sampel tersebut.Cahaya yang melewati detektor diubah enjadi aruslistrik yang dapat dibaca melalui recorder dalambentuk transmitansi absorbansi atau konsentrasi.


32

3.5 Rancangan PenelitianRancangan penelitian tertera seperti pada Tabel 3.1

Tabel 3.1 Rancangan Penelitian

3.6 Jadwal PenelitianJadwal penelitian ini disusun agar penelitian dapat

dilakukan dengan tepat waktu dan terencana. Selain itu,jadwal kegiatan berfungsi agar peneliti dapat melakukanevaluasi mengenai timeline penelitian yang telahdilakukannya

Tabel 3.2 Jadwal Penelitian

Variasi UkuranButir (mesh)

Setelah perendaman NaOH

Kadar Sulfur(%)

Kadar Karbon(%)

20

50

100

KegiatanSeptember Oktober November Desember

2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3Preparasi alat dan sampelPengujian bahanProses desulfurisasipetcoke

Pengujian hasil reduksi

Analisa dan pembahasan

33

4. BAB IVANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Karakteristik Calcined Petroleum CokePada penelitian ini digunakan calcined petroleum

coke yang berasal dari Dumai, Riau.Informasi awal mengenaicalcined petroleum coke didapatkan melalui pengamatankarakteristik visual pada material tersebut. Adapunkarakteristik visual mengenai calcined petroleum coke dapatditunjukkan pada gambar di bawah ini :

Gambar 4.1 Calcined petroleum coke

Dari Gambar 4.1 diatas, tampak bahwa Calcinedpetroleum coke berwarna hitam yang mayoritas mengandungunsur karbon di dalamnnya. Karakter visual dari calcinedpetroleum coke menghasilkan prediksi unsur yang terkandungdi dalamnya, namun belum menginformasikan persentase dariunsur – unsur yang terkandung dan rumus kimia dari calcinedpetroleum coke tersebut. Sehingga perlu dilakukan analisaICP untuk mengidentifikasi unsur karbon dan sulfur yangterkandung dalam calcined petroleum coke. Sebelumdilakukan analisa ICP terlebih dahulu dilakukan sampling


34

pada calcined petroleum coke yang terdapat pada stockyard.Hal tersebut dilakukan agar mendapatkan sampelcalcined petroleum coke yang homogen dan dapat mewakilikeleseluruhan dari calcined petroleum coke yangtersedia.Teknik sampling dan preparasi sampel menggunakanstandar ASTM E 877-03.

Setelah didapatkan sampling calcined petroleum coke,dilakukan pengujian ICP menggunakan mesin carbon sulfurAnalyzer LECO CS-744 Dari pengujian ICP, dihasilkanpersentase kandungan unsur karbon dan sulfur yang terdapatdalam calcined petroleum coke. Persentase sulfur dalamcalcined petroleum coke sebanyak 0,653%. Sedangkankandungan unsur karbon dalam calcined petroleum coke lebihbanyak yaitu sebanyak 90,0%.

Tabel 4.1 Persentase Unsur dalam Calcined Petroleum CokeUnsur Persentase (%)

Sulfur 0,653

Karbon 90,0

Pada sampel awal petcoke yang di ujikan memilikikadar sulfur yang relatif rendah. Hal ini cukup berbedadengan data penelitian sebelumnya yang mengatakan bahwakadar Sulfur pada calcined petroleum coke tergolong tinggiyaitu sebesar 3-5 %. Persentase kadar Sulfur yang tidak terlalutinggi ini diperoleh dikarenakan sampel petcoke tersebutadalah calcined petroleum coke( CPC ).

Selain daripada kadar sulfur,kadar karbon yangterdapat di dalam calcined petroleum coke cukup tinggi.Nilaikarbon yang dimiliki oleh CPC adalah 90,0 %. Sesuai denganpenelitian sebelumnya yang menyatakan bahwa kandungankarbon yang dimiliki oleh calcined petroleum coke berkisaran89,58 – 91,80 %.


35

Dari hasil analisa pada calcined petroleum cokedengan menggunakan ICP hanya bisa memberikan informasipersentase kandungan unsur karbon dan sulfur yang terdapatdi dalamnya. Sedangkan calcined petroleum coke sendirimerupakan material yang terbentuk dari senyawa – senyawahidrokarbon.Gugus fungsi yang terdapat pada calcinedpetroleum coke biasanya berupa gugus aromatik atau gugusalifatik.Untuk mengetahui struktur atau ikatan kimia dangugus fungsi yang terdapat pada calcined petroleum coke,digunakan analisa pengujian FT-IR. Mesin FT-IR yangdigunakan adalah Nicolet iS10.

Pengujian struktur atau ikatan kimia dan gugus fungsicalcined petroleum coke dilakukan terhadap calcinedpetroleum coke hasil sampling yang sama seperti padapengujian ICP .Sehingga didapatkan hasil gambar pengujianseperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2 Hasil pengujian FT-IR pada Calcined petroleumcoke bahan dasar

Dari hasil pengujian FTIR tersebut di perolehbeberapa puncak (peak) yang menonjol. Pada peak yangmenjorok tidak terlalu kebawah terlihat sebesar 3351,78 cm-1

dan 2363,06 cm -1 . Selain itu ada juga peak yang menjorokkebawah yang terdeteksi oleh mesin FTIR seperti pada peak1354,91 cm-1dan 757,78 cm-1 .Data wavenumber tersebutselanjutnya di cocokan dengan daftar gugus fungsi untukmengetahui gugus apa saja yang terkandung di dalam sampel.


36

Sebelum mengidentifikasi daerah serapan puncak –puncak pada kurva hasil pengujian FTIR, terlebih dahulumengidentifikasi struktur kimia dan gugus fungsi pada sampeluji, kemudian dapat diprediksi ikatan apa saja dan strukturkimia pada calcined petroleum coke dan selanjutnyadicocokkan dengan Tabel IR Spectroscopy yang terdapat padaA Handbook of Spectroscopic Data. Senyawa penyusuncalcined petroleum coke terdiri dari senyawa – senyawathiophene.Setelah mengidentifikasi daerah serapanpuncak,data-data hasil FT-IR diolah menggunakan softwareMs excel .Untuk mengetahui persen transmittance dimanapersen transmittance menunjukan besar intensitas ikatanenergy pada daerah serapan puncak tersebut.

Pada Gambar 4.2 grafik tersebut menunjukan empatdaerah serapan pada 3351,78 cm-1 , 2363,06 cm-1 ,1354,91cm-1 dan 757,78 cm-1 .Ikatan yang di serap pada titikmenujukan getaran berikut : O – H str (3400 - 3230 cm-1 ) , R– OH str (3200 - 1700 cm-1) , C4H4 - S (tiofena) (1375 – 1340cm -1) dan 2- alkyl thiophenes (770 – 735 cm-1 ). Hasil daripencocokan peak FTIR dengan table gugus fungsi FTIRmengalami kecocokan.

Adapun hasil dari pencocokan data hasil pengujianFTIR dengan daftar gugus dapat dilihat pada table berikut ini :

Tabel 4.2 Analisa Daerah Serapan dan Ikatan Kimia untukPuncak Calcined Petroleum Coke

Daerah Serapan

(cm-1)

Jenis Senyawa(Ikatan Kimia)

Gugus FungsiTransmittance (

% )

3351,78 O – H Hidroksil 84

2363,06 R – OH Hidroksil 86

1354,91 C4H4- SAromatic(Tiofena)

79

757,78C4H4S-R-C4H4S-R

Aromatic (2-alkyl tiofena)

70


37

Puncak paling tinggi pada calcined petroleum cokememiliki daerah serapan sebanyak 3351,78 cm-1 yangmenunjukkan ikatan kimia O - H stretch . Selain itu jugaterdapat ikatan kimia R - OH yang berada pada puncak2363,06 cm-1. Pada puncak 1354,91 cm-1 dan 757,78 cm-1

pada calcined petroleum coke mengindikasikan adanyaintensitas daerah serapan ikatan kimia Tiofena stretch dan 2-alkyl tiofena sebesar 79 % dan 70 % dengan gugus fungsiaromatik.

4.2 Pengaruh Ukuran Besar Butir Terhadap KadarKarbon Dan Sulfur Pada Calcined petroleum coke4.2.1 Hasil Pengujian Inductively Coupled PlasmaAtomic-Optical Emission Spectrometry (ICP-OES)

Secara umum pengujian ICP dilakukan untukmengetahui perubahan kadar karbon dan sulfur sebelum dansesudah proses desulfurisasi calcined petroleum coke.Pengujian ini dilakukan di Batan, Serpong.Pengujian inidiawali dengan pengujian calcined petroleum coke bahandasar. Setelah calcined petroleum coke diberi perlakuan yangbervariasi, calcined petroleum coke tersebut diuji ICP lagi.Dari hasil pengujian ini dapat diketahui kadar sulfur dalamcalcined petroleum coke sebelum proses desulfurisasi adalahsebanyak 0,653%. Kemudian dilakukan pengujian setelahproses desulfurisasi dengan perlakuan pemanasan denganvariasi ukuran butir 20 mesh, 50 mesh, dan 100 mesh. Hasilpengujian ICP pada calcined petroleum coke setelah prosesdesulfurisasi dapat dilihat pada Tabel 4.3.


38

Tabel 4.3 Hasil Pengujian ICP untuk berbagai VariableUkuran Butir CPC

Dari Tabel 4.3 diatas, dapat diketahui bahwa padaproses desulfurisasi menggunakan ukuran butir 20 meshmenghasilkan kadar sulfur sebanyak 0,450%. Pada prosesdesulfurisasi menggunakan ukuran butir 50 meshmenghasilkan kadar sulfur sebanyak 0,36%. Kemudian padaproses desulfurisasi menggunakan ukuran butir 100meshmenghasilkan kadar sulfur sebanyak 0,24%.Penurunankadar sulfur berbanding lurus dengan kecilnya besar ukuranbutir.

Pada Tabel 4.3 juga menunjukkan bahwa calcinedpetroleum coke yang diberi perlakuan ukuran butir 20 meshmemiliki kadar karbon sebanyak 95,6%. Untuk calcinedpetroleum coke yang diberi perlakuan ukuran butir 50 meshmemiliki kadar karbon sebanyak 97,6%. Selanjutnya untukcalcined petroleum coke yang diberi perlakuan ukuran butir100 mesh memiliki kadar karbon paling tinggi yaitu sebanyak97,8 %.

UkuranButir(mesh)

Kadar (%)

Karbon Sulfur

Awal (+/- 2mm) 90,0 0,653

20 95,6 0,450

50 97,6 0,361

100 97,8 0,240


39

Gambar 4.3 Grafik hubungan antara Ukuran butir denganpersentase sulfur pada petroleum coke

Selain itu, pada Gambar 4.3 menunjukkan bahwacalcined petroleum coke dengan ukuran butir 100 meshmemiliki kadar karbon yang paling banyak dan memilikikadar sulfur paling sedikit, terlihat dari kadar karbon yangdihasilkan adalah sebanyak 97,8 % dan kadar sulfur yangdihasilkan adalah sebanyak 0,24 %. Hal ini dikarenakanproses desulfurisasi dari calcined petroleum coke denganukuran butir 100 mesh memiliki luas permukaan yang palingbesar, sehingga saat diuji kadar unsur karbon dan sulfurdengan menggunakan ICP, hasilnya adalah yang paling baikdibandingkan dengan yang lain.Dengan demikian nilai hasilpengujian ICP apabila di buat grafik, akan menunjukan trenpenurunan kadar sulfur yang positif .Penurunan kadar sulfurdiikuti oleh peningkatan kadar karbon pada calcinedpetroleum coke . Hal tersebut dapat dilihat dengan hasilpengujian ICP, dimana pada variable 1 kadar karbon


40

meningkat sebanyak 5,6%, variable 2 kadar karbon meningkatsebanyak 7,6% dan variable 3 kadar karbon meningkatsebanyak 7,8%

Menurut Baruah, B.P dkk (2007) Efisiensi dari prosesdesulfurisasi kimia tergantung pada ukuran besarbutir.Dengan penurunan ukuran butir, desulfurisasi dandemineralisasi meningkat. Semakin kecil ukuran butir makasemakin besar luas permukaan sehingga semakin cepat reaksiyang terjadi, karena peningkatan luas permukaan akanmengakibatkan jumlah bidang sentuh antar partikel menjadisemakin besar, sehingga tumbukan efektif juga semakinsering terjadi. Pada penelitian ini (table 4.3) menandakan halyang sama yaitu pengurangan kadar sulfur dalam calcinedpetroleum coke sudah cukup besar,dimana kadar sulfur awaldari calcined petroleum coke ini adalah sebesar 0,653% danuntuk kadar sulfur yang paling rendah adalah sebesar 0,24%pada calcined petroleum coke yang dengan perlakuan ukuranbutir 100 mesh.

Presentase pengurangan sulfur dari penelitian ini±63% ,hal ini cukup bagus mengingat temperature yang digunakan selama proses desulfurisasi tidak terlalu tinggi.Halini terjadi di karenakan temperature yang di butuhkan selamaproses desulfurisasi sudah cukup untuk memutus ikatan sulfurorganic pada calcined petroleum coke. Hal ini sepertipenelitian yang dilakukan oleh Edwards, Les Charles dkk(2007), untuk kokas yang terbuat atau tersusun dari gugusaromatik berlebih, proses penghilangan sulfur yang terjadisangat kecil pada temperatur 850°C sampai mendekatitemperatur 1300°C. Pada temperatur 1300°C, prosesdesulfurisasi dapat meningkat drastis. Temperatur ini cukuptinggi untuk mengurangi komposisi senyawa sulfur –hidrokarbon atau sulfur organik seperti Tiofena. Tetapi untukpeningkatan temperatur lebih lanjut diatas 1500°C tidak pastimenyebabkan proses desulfurisasi terjadi lebih besar karenahal ini juga bergantung pada sifat alami kokas


41

tersebut.Sehingga pada temperatur 1300 C sudah cukupefektif dalam memutus ikatan sulfur organic.Selain itupenambahan NaOH dilakukan di awal sebelum proses termalkalsinasi dilakukan dan dibiarkan selama 2 jam,hal inibertujuan agar ion – ion Na+ dapat meresap kedalam pori –pori calcined petroleum coke dan bereaksi mengikatsulfur.NaOH akan bereaksi mengikat sulfur pada temperaturekamar (Abdul ,2015).

Adapun sulfur yang dapat diikat oleh senyawa alkaliNaOH pada temperature kamar hanya sulfur aromaticsaja.Selain mengikat pada temperature kamar ,NaOH jugadapat bereaksi dengan sulfur organic pada temperaturetinggi.Bahkan pada penelitian sebelumnya ,desulfurisasidengan reagent senyawa alkali NaOH dapat mencapaikeberhasilan sebanyak 90 % pada temperature 700 C denganwaktu reaksi selama 1 jam (Ridley,1969). Selain itu ukuranbutir calcined petroleum coke yang semakin kecil membuatluas permukaan kontak saat bereaksi dengan NaOH semakinbesar dan mempercepat laju reaksi .

Tetapi hasil ini masih kurang optimum karena saatcalcined petroleum coke dipanaskan pada temperature tinggidan kemudian di rendam dalam larutan NaOH,memungkinkan unsur logam alkali dalam NaOH yangseharusnya mengikat sulfur pada calcined petroleum coke ikutmenguap bersama uap NaOH ,sehingga proses pengikatansulfur dengan NaOH menjadi kurang maksimal. Selaindaripada itu,waktu tahan pada temperature maksimum saatproses desulfurisasi juga berpengaruh.Waktu tahan yang digunakan pada proses desulfurisasi ini adalah 6 jam.Dilihatdari pengurangan kadar sulfur akhir setelah proses,ternyatawaktu tahan selama 6 jam sudah cukup untuk mereduksisulfur organic dalam calcined petroleum coke.Ini sepertipenelitian sebelumnya yang di lakukan oleh Atmaja,Wira(2015) bahwa semakin lama waktu holding yang diberikan,maka ikatan sulfur pada calcined petroleum coke


42

semakin banyak terurai dan berikatan dengan senyawa alkaliNaOH dan waktu pembakaran efektif pada prosesdesulfurisasi calcined petroleum coke terdapat pada waktuholding 6 jam. Ridle(1969) bahwa penambahan waktuholding pada proses desulfurisasi seharusnya meningkatkandaya serap sulfur selama proses terjadi.Berdasarkan hasil yangdi peroleh,dapat di simpulkan bahwa ukuran butir yang efektifdalam proses desulfurisasi pada percobaan ini adalah ukuranbutir 100 mesh (variable 3).Hasil ini di dukung denganpenurunan kadar sulfur yang paling tinggi dari variabel –variable lainya.Sehingga dapat di simpulkan hubungan yangterjadi yaitu semakin kecil ukuran butir pada desulfurisasicalcined petroleum coke menyebabkan penurunan kadarsulfur pada calcined petroleum coke.

Selain itu, dari hasil pengujian ICP juga bisadidapatkan persentase pengurangan kadar sulfur dalamcalcined petroleum coke. Perhitungan persentase pengurangankadar sulfur dapat dihitung dengan :

Dengan menggunakan rumus diatas, didapatkan persentasepengurangan kadar sulfur untuk setiap ukuran butir yangdigunakan, seperti pada Tabel 4.4.

Tabel 4.4 Persentase Pengurangan Kadar SulfurUkuranButir (mesh)

Sulfur awal(%)

Sulfur akhir(%)

DerajatDesulfurisasi(%)

20 0,653 0,450 31,08 %50 0,653 0,361 44,71 %100 0,653 0,240 63,24 %


43

Dari table 4.4,diperoleh persentase pengurangankadar sulfur pada calcined petroleum coke.Dari table tersebutdiketahui terjadi penurunan yang signifikan pada kadar sulfurdi dalam calcined petroleum coke yang terdesfulurisasidengan variasi ukuran butir.Ukuran butir 20 mesh (variable 1)menunjukan persentase pengurangan kadar sulfur yang palingsedikit yaitu 31,08 % dengan kandungan sulfur yang terambilsekitar 0,203% terhadap kandungan sulfur pada sampelawal.Kemudian pada ukuran butir 50 mesh (variable 2) terjadipeningkatan persentase penurunan sulfur menjadi 44,71%dengan kandungan sulfur yang terambil sekitar 0,292%terhadap kandungan sulfur pada sampel awal.Selanjutnyaukuran butir 100 mesh (variable 3) merupakan variabledengan presentase penurunan kandungan sulfur yang palingbanyak ,yaitu 63,24 % dengan kandungan sulfur yangterambil sekitar 0,413 % terhadap kandungan sulfur padasampel awal.

Adapun kondisi setelah dilakukan prosesdesulfurisasi pada mini reactor tentunya akan sedikitmengalami penurunan massa pada calcined petroleum coke.Penurunan ini dapat diakibatkan karena calcined petroleumcoke yang terbakar,terbuang ,maupun kesalahan manusia.Penurunan kadar massa calcined petroleum coke dapat di caridengan menggunakan analisa yield pada calcined petroleumcoke .Yield disini lebih kepada presentase dari berat akhir dibagi dengan berat awal dan dikalikan 100 % atau dapat dituliskan sebagai berikut :

Dengan menggunakan rumus diatas, persentase penguranganmassa (yield) dapat dilihat pada Tabel 4.5.


44

Tabel 4.5 Analisa Persentase Pengurangan Massa (Yield)Ukuran Butir(mesh)

Massa awal(kg)

Massa akhir(kg)

Yield (%)

20 9,595 7,729 80,5550 8,347 5,525 66,19100 5,000 4,367 87,34

Tabel 4.5 menunjukan presentase yield setelah prosesdesulfurisasi calcined petroleum coke .Pada ketiga variable didapatkan rata – rata sebesar 78,02 %. Ini menandakan bahwaproses pada reactor masih kurang efektif.Variabel 100 meshmerupakan proses yang paling efektif dengan yield sebesar87,34 % . Sedangkan variable 50 mesh menjadi proses yangpaling rendah presentasenya dengan yield sebesar 66,19 %.Pencapaian data yield tersebut di pengaruhi oleh kesalahan -kesalahan yang dilakukan saat proses pembakaran padareactor sehingga terjadi kebocoran dan pada saat pemindahanbahan sample sehingga membuat bahan sample tercecer.Hasildaripada yield ini dapat juga di gunakan untuk melihatefektifitas mini reactor.

4.2.2 Hasil Pengujian Spektrofotometer UV- VISPada pengujian UV – VIS kali ini memiliki tujuan

mengetahui secara kualitatif senyawa sulfur yang terdapatpada air sisa proses pencucian calcined petroleum coke.Pengujian UV – VIS ini mengunakan mesin spektrofotometerUV – 1601 PC Shimadzu yang terdapat di Batan,Serpong.Spektrofotometer UV – VIS merupakan alat dengan teknikspektrofotometer pada daerah ultra violet dan sinar tampak.Alat ini digunakan guna mengukur serapan sinar ultravioletatau sinar tampak oleh suatu materi dalam bentuk larutan.Konsentrasi larutan yang dianalisis sebanding dengan jumlahsinar yang diserap oleh zat yang terdapat dalam larutantersebut.Alasan menggunakan metode analisisspektrofotometri UV – VIS adalah karena senyawa sulfur


45

tiofena memiliki gugus aromatic yaitu gugus dalam senyawaorganic mampu menyerap sinar ultraviolet dan sinar tampakseperti gugus karboksil. Pada pengujian UV – VIS kualitatifdapat dilihat pada table 4.6.

Tabel 4.6 Analisa Hasil Uji UV - VISNo Nama Sample Hasil Uji Kadar Sulfur1 CPC 20 mesh Negatif ( - )2 CPC 50 mesh Negatif ( - )3 CPC 100 mesh Negatif ( - )

Tabel 4.6 menunjukan hasil pengujian darispektrofotometer UV – VIS bahwa pada sample CPC 20mesh,50 mesh dan 100 mesh di dapatkan hasil yang samayaitu Negatif ( - ). Dari data tersebut menunjukan tidak adasulfur yang terlarut pada proses pencucian setelah prosesdesulfurisasi calcined petroleum coke . Pencapaian data hasiluji UV – VIS ini dipengaruhi oleh kesalahan – kesalahan padaproses pencucian karena belum di temukan metode pencucianyang efektif. Dari hasil uji UV – VIS dapat disimpulkanbahwa metode proses pencucian pada proses desulfurisasimasih kurang efektif dalam menghilangkan sulfur setelahproses desulfurisasi. Namun ,pencapaian data hasil uji UV –VIS ini berbeda dengan hasil pengujian yang dilakukandengan menambahkan larutan BaCl2 pada air hasil pencuciancalcined petroleum coke setelah proses desulfurisasi denganperlakuan ukuran butir 20 mesh,50 mesh dan 100mesh.Didapatkan mulai terlihat air keruh dan endapan putihpada semua sample air hasil pencucian yang menunjukanterdapat sulfur pada air hasil pencucian.Seperti yang terlihatpada gambar 4.5


46

Gambar 4.4 Hasil pengujian penambahan larutan pada airhasil pencucian CPC pada ukuran besar butir 20 mesh,50

mesh dan 100 mesh.

Pada Gambar 4.4 ,kekeruhan tersebut terjadi karenasulfat yang ada dalam sampel bereaksi dengan BaCl2 sehinggamembentuk koloid tersuspensi. Penambahan ini bertujuanagar ion sulfat dalam sample air hasil pencucian berikatandengan ion Ba2+ sehingga terbentuk garam BaSO4.Kelarutangaram ini sangat kecil di air sehingga akan mengendap dalambentuk endapan koloid putih. Semakin tinggi konsentrasisulfat dalam sampel maka akan semakin keruh pula larutanyang terbentuk. Data hasil pengujian dengan penambahanlarutan BaCl2 pada air sisa pencucian calcined petroleum cokedapat dilihat pada tabel 4.7.

Tabel 4.7 Analisa Hasil Pengujian dengan PenambahanLarutan BaCl2 pada Air Sisa Pencucian Calcined PetroleumCoke.No Nama Sample Warna Setelah

Penambahan BaCl2Hasil Uji kadar sulfur

1 CPC 20 mesh Keruh,endapanputih.

Positif ( + )

2 CPC 50 mesh Keruh,endapanputih

Positif ( + )

3 CPC 100 mesh Keruh,endapanputih

Positif ( + )


47

Perbedaan hasil dari pengujian spektrofotometer UV–VIS kualitatif dengan pengujian kualitatif penambahan BaCl2

dikarenakan pada Spektrofotometer UV–VIS memilikiketerbatasan.Batas minimum kadar sulfur yang terlarut yangdapat terdeteksi adalah 0.01 ppm.Dimungkinkan konsentrasisulfur yang terlarut pada air sisa pencucian calcinedpetroleum coke hasil pengujian BaCl2 di bawah 0,01 ppmsehingga pada spektrofotometer tidak terdeteksi dan jugapengukuran spektrofotometri tidak dapat mendeteksi sulfatdalam bentuk endapan.

4.2.3 Hasil Pengujian Fourier Transform InfraredSpectroscopy (FT-IR)

Pada pengujian FT-IR kali ini memiliki tujuan selainmengetahui struktur kimia dan gugus fungsi calcinedpetroleum coke, akan tetapi juga untuk mengetahui apakahproses desulfurisasi berhasil atau tidak, maka perlu adanyaidentifikasi dan analisa pada puncak daerah serapan yangmengindikasikan bahwa proses desulfurisasi calcinedpetroleum coke yang diperoleh dengan cara pemanasan padatemperatur tinggi dan direndam dengan larutan NaOH telahberhasil mengurangi jumlah sulfur dalam calcined petroleumcoke. Hal tersebut dapat diketahui dengan mengidentifikasipuncak – puncak yang dimiliki calcined petroleum coke,seperti puncak yang memiliki gugus fungsi aromatik.Kemudian membandingkan adanya puncak – puncak padacalcined petroleum coke yang diperoleh dari perlakuan variasiukuran butir 20 mesh, 50 mesh, dan 100 mesh. Hasilpengujian FT-IR pada calcined petroleum coke yangdiberikan perlakuan variasi ukuran butir 20 mesh,50 mesh,dan100 mesh dapat dilihat pada Gambar 4.6.


48

Gambar 4.5 Hasil pengujian FT-IR CPC pada ukuran besarbutir 20 mesh,50 mesh dan 100 mesh

Gambar 4.5 diketahui beberapa puncak dari hasil ujiFT-IR untuk masing – masing Calcined petroleum coke yangdi beri variasi perlakuan ukuran butir. Secara langsung dapatdiketahui bahwa jika dilihat dari struktur kimia, semua CPCbaik yang diberi perlakuan ukuran butir 20 mesh, ukuran butir50 mesh, dan ukuran butir 100 mesh memiliki struktur kimiayang sama. Hal tersebut dikarenakan puncak – puncak yangdimiliki oleh calcined Calcined petroleum coke berada padadaerah serapan yang masih termasuk dalam range ikatankimia yang sama.


49

Tabel 4.8 Analisa Daerah Serapan dan Ikatan Kimiauntuk masing – masing Calcined Petroleum Coke

UkuranButir

(mesh)

DaerahSerapan(cm-1)

FrequencyIkatanKimia

GugusFungsi

Transmittance( % )

20

3304,60 (3400 – 3230 ) O – H str Hidroksil 87

2040,72 (3200 - 1700) R – OH Hidroksil 86

1351,36 (1375 – 1340 ) C4H4-SAromatic(tiofena)

80

764,12 (770 – 735 )C4H4S-

R-C4H4S-R

Aromatic(2- alkyl

thiophenes)

72

50

3329,37 (3400 – 3230 ) O – H str Hidroksil 77

2049,44 (3200 - 1700) R – OH Hidroksil 77

1351,77 (1375 – 1340 ) C4H4-SAromatic(Tiofena)

69

754,62 (770 – 735 )C4H4S-

R-C4H4S-R

Aromatic(2- alkyl

thiophenes)

59

100

2006,58 (3200 - 1700) R – OH Hidroksil 81

2152,72 (3200 - 1700) R – OH Hidroksil 82

2165,14 (3200 - 1700) R – OH Hidroksil 82

Puncak calcined petroleum coke hasil uji FT-IRmemiliki daerah serapan sebesar 3304,06 cm-1 dan 2040,72cm-1 untuk perlakuan variasi ukuran butir 20 mesh, dimanapada puncak daerah serapan ini menunjukkan ikatan kimia O -H stretch dan R- OH . Selain itu juga terdapat puncak pada


50

daerah serapan sebesar 1351,36 cm-1 , 764,12 cm-1 denganintensitas sebesar 80 % dan 72 % yang mana menunjukkanadanya ikatan kimia tiofena stretch dan 2 – alkyl tiofenaberupa ikatan antara karbon dan sulfur (C-S) dengan gugusfungsi aromatic . Intensitas terdapatnya senyawa tiofena padatemperatur ini naik sebesar 1% dari intensitas awal yangterkandung dalam calcined petroleum coke bahan dasar yaitusebesar 79% . Hal ini menujukan kenaikan sedikit energyikatan pada tiofena dimana tidak terlalu berpengaruh karenakecil sekali.

Untuk calcined petroleum coke yang diberi perlakuanvariasi ukuran butir 50 mesh memiliki puncak pada daerahserapan sebesar 3329,37 cm-1 dan 2049,44 cm-1, dimana padapuncak daerah serapan ini menunjukkan ikatan kimia O – Hstretch dan R – OH juga. Pada calcined petroleum coke yangdiberi perlakuan ukuran butir 50 mesh terdapat juga puncakdaerah serapan sebesar 1351,77 cm-1 dan 754,62 cm-1 denganintensitas sebesar 69 % dan 59 % yang menunjukkan ikatankimia tiofena(C-S) dengan gugus fungsinya berupa gugusfungsi aromatik. Besar intensitas terdapatnya senyawa tiofenaberupa ikatan karbon dan sulfur turun sebesar 10 % dariintensitas awal bahan yang tidak dipengaruhi temperatur.Halini menandakan semakin melemahnya ikatan C-S pada tiofenadi tandai dengan penurunan intensitas sebesar 10 %.

Pada calcined petroleum coke dengan perlakuanukuran butir 100 mesh memiliki puncak daerah serapansebesar 2006,58 cm-1 ,2152,71 cm-1 dan 2165,14 cm-1 yangmana puncak daerah serapan ini menunjukkan adanya ikatankimia R – OH dengan intensitas daerah serapan ±82%.Berbeda dari sampel – sampel sebelumnya, pada calcinedpetroleum coke ini tidak terdeteksi adanya puncak daerahserapan yang menunjukkan ikatan kimia tiofena (C-S) dengangugus fungsi aromatik. Hal ini menunjukan bahwa padaproses desulfurisasi dengan perlakuan ukuran butir 100 meshsudah tidak ada lagi ikatan kimia tiofena (C-S) . Juga dapat


51

dilihat dari grafik hasil uji FT-IR dan dibandingkan dengangrafik – grafik hasil uji FT-IR untuk ukuran butir 20 mesh dan50 mesh, pada calcined petroleum coke dengan perlakuanukuran butir 100 mesh sudah tidak ada lagi puncak daerahserapan yang menunjukkan adanya ikatan kimia senyawatiofena (C-S).

Pada penelitian kali ini sulfur organik yangterkandung dalam calcined petroleum coke termasuk gugusaromatik dengan ikatan kimia tiofena (C-S). Untukmenghilangkan sulfur organik seperti gugus aromatic padatiofena membutuhkan ukuran butir yang kecil dalam prosesdesulfurisasinya. Proses desulfurisasi termal dengan ukuranbutir 100 mesh sudah cukup untuk memutus ataumenghilangkan sulfur organic tiofena tersebut. Hal itu bisa ditunjukan sudah tidak di temukanya puncak daerah serapanyang merupakan indikasi adanya sulfur organic pada sampeldengan perlakuan ukuran butir 100 mesh. Hal ini berbedadengan perlakuan ukuran butir 20 mesh dan 50 mesh dimanamasih terdapat puncak daerah serapan sulfur organic padakisaran 1375 cm-1 – 1340 cm-1 dan 770 cm-1 – 735 cm-1 .Namun, pada pengujian ICP masih menunjukan sisa kadarsulfur pada calcined petroleum coke sebesar 0,24%, hal inidikarenakan masih terdapat metallic sulphides dan sulphatesyang tidak terdeteksi pada pengujian FT-IR .SpektrofotometerFT-IR mempunyai keterbatasan hanya dapat mendeteksiikatan pada senyawa-senyawa organic.Seperti pada penelitiansebelumnya semakin tinggi massa yang hilang karenatingginya temperature setelah perlakuan panas sampai 2400C,sulfur anorganik sebagian besar tetap pada metal sulphides(Radenovic.2009).


52


53

BAB VKESIMPULAN DAN SARAN

V.1 Kesimpulan

Dari penelitian desulfurisasi calcined petroleum cokedan pengujian yang dilakuakan ini ,dapat disimpulkan bahwa :

1. Semakin kecil ukuran butir calcined petroleum cokeyang digunakan dalam proses desulfurisasi,Desulfurisasi pada calcined petroleum coke semakinmeningkat. Ukuran butir yang efektif pada prosesdesulfurisasi calcined petroleum coke terdapat padaukuran butir 100 mesh dengan presentase penurunankadar sulfur sebesar 63,24 %

2. Semakin kecil ukuran butir calcined petroleum cokeyang digunakan dalam proses desulfurisasi, kadarkarbon pada calcined petroleum coke semakin besar.Kadar karbon paling besar terdapat pada calcinedpetroleum coke dengan perlakuan ukuran butir 100mesh yaitu 97,8 % C

3. Ukuran butir 100 mesh pada proses desulfurisasi inisudah cukup untuk memutus ikatan kimia sulfurorganik tiofena pada calcined petroleumcoke.Namun,belum bisa memutus ikatan kimia sulfuryang lain seperti metal sulphides.

V.2 Saran

1. Dilakukan pengujian kuantitatif untuk mengetahuikandungan konsentrasi sulfur yang terlarut pada airsisa pencucian calcined petroleum coke.

2. Dilakukan pencucian setelah proses desulfurisasicalcined petroleum coke lebih dari 2 kali untukmendapatkan hasil yang optimal.

Laporan Tugas Akhir


54

3. Perlunya perbaikan yang lebih baik lagi pada desaindan dimensi mini reactor,sehingga memadai untukmencapai temperature tinggi.

4. Dilakukan analisa lebih terhadap reaksi yang mungkinterjadi pada reactor. Mempertimbangkankesetimbangan reaksi yang terjadi sehingga di perolehlaju reaksi yang efektif dan prodak reaksi ygmaksimal.

55

DAFTAR PUSTAKA

Andrews, Anthony ; Lattanzio, Richard K. (2013).Petroleum Coke: Industry and Environmental Issues.Petroleum Coke: Industry and Environmental Issues ,2-4.

Edwards, Les Charles ; Neyrey, Keith J ; Lossius, LorentzPetter. (2007). A Review of Coke and AnodeDesulfurization. A Review of Coke and AnodeDesulfurization .

George, Zacheria M ; Schneider, Linda G. (1982). SodiumHydroxide-assisted Desulphurization of PetroleumFluid Coke. Sodium Hydroxide-assistedDesulphurization of Petroleum Fluid Coke , 1264.

Group, A. P. (2007). Petroleum Coke Category Analysisand Hazard Characterization. Petroleum CokeCategory Analysis and Hazard Characterization , 2.

Ibrahim, Hassan ; Monla, Mohammad. (2004). The EffectOf Increased Residence Time On The ThermalDesulphurization Of Syrian Petroleum Coke.

Kumar, M ; Singh, A K ; Singh, T N. (1996).Desulphurization Study of Assam Coking Coal bySodium Hydroxide Leaching. Desulphurization Studyof Assam Coking Coal by Sodium HydroxideLeaching , 171.

Radenovic, A. (2009). Sulphur Separation by HeatTreatment of Petroleum Coke. Sulphur Separation byHeat Treatment of Petroleum Coke , 171.

56

Rohani, Aliasghar ; Sharifi, Khashayar ; Golpasha,Rahmatollah. (2014). Calcinations of PetroleumCoke. Calcinations of Petroleum Coke , 100.

Anonim. (2011). NaOH Sodium Hydroxide. ToxicologyLaboratory & Chemical Risk Management.

Stockman, Lorne ; Turnbull, David ; Kretzmann, Stephen.(2013). Petroleum Coke: The Coal Hiding in The TarSands. Washington DC, USA: Oil ChangeInternational.

XIAO, Jin ; DENG, Song-yun ; ZHONG, Qi-fan ; YE,Shao-long. (2014). Effect of Sulfur Impurity on CokeReactivity and Its Mechanism. Effect of SulfurImpurity on Coke Reactivity and Its Mechanism ,3702.

57

Lampiran 1

Neraca Massa

Asumsi Petroleum Coke :

= C4H4S , Mr (84)

Petcoke Petcoke

Awal Akhir

*O2 diluar proses tidak bereaksi

Dari hasil pengujian ICP diperoleh :

% unsur S = 0,653 %

% unsur C = 90 %

% unsur lain2 = 9,564 %

petcoke

Massa awal = 9,2 kg

Mol = x 1000

Reaktor T

1200°C NaOH

S

58

= 109,5 mol

NaOH , Mr (40)

Molaritas = 2,5 M

Volume = 40 liter

Molaritas =

Mol = M x V

= 2,5 x 40

= 100 mol

NaOH yang digunakan :

Mol =

gr = mol x Mr

= 100 x 40

= 4000 gram

= 4 kg

C4H4S(s) + 2NaOH(l) Na2S(g) + 2H2O(g) + C4H2(s)

Mula2 : 109,5 100 - - -

Reaksi : 50 100 50 100 50

Sisa : 59,5 0 50 22,5 50

59

Massa petcoke sisa :

gr = mol x Mr (C4H4S)

= 59,5 x 84

= 4998 gram

= 4,998 kg

Massa petcoke produk :

gr = mol x Mr (C4H2)

= 50 x 50

= 2500 gram

= 2,5 kg

Massa akhir petcoke = massa petcoke sisa + massa

petcoke produk

= 4,998 kg + 2,5 kg

= 7,498 kg

60

Lampiran 2

Neraca Panas

Reaksi Eksoterm = Reaksi Endoterm

Energi panas Burner x waktu = Energi panas petcoke (hasil

DSC) + heat loss

Energi Burner :

C3H8 + 5O2 3CO2 + 4H2O ∆H = -1610 kJ/mol

Mol C3H8 =

=

= 272,727 mol

Energi (H) = 272,727 mol x (-1610 kJ)

= 439090,47 kJ

Energi Petcoke (hasil uji DSC) :

∆H = 84980,9 J/gr

Energi (H) = 84980,9 J/gr x 9200 gr

= 781824280 Joule

= 781824,28 kJ

61

Heat Loss = H1 + H2

H1 :∆H CO2 = + ∆H H2O =

H2 (dari dinding) : 25 % x H1

Cp CO2 =

= 3,97809 x 109 Joule

= 4.10088 x 106 kJ

Cp H2O=

= -1,27064 x 109Joule

= -1.30996 x 106 kJ

H1 = ∆H CO2 + ∆H H2O

= 3,97809 x 106 - 1,27064 x 106

= 2.79092 x 106 kJ

H2 = 25% x H1

62

= 0,25 x 2,70745 x 106

= 6,9773 x 105 kJ

Total Heat Loss = H1 + H2

= 2.79092 x 106 + 6,9773 x 105

= 3,48865 x 106 kJ

Energi panas burner x waktu = Energi panas petcoke (hasil

DSC) + heat loss

439090,47 x waktu = 781824,28 + 3488650

Waktu (t) =

= 9.7 jam

± 10 jam

63

Lampiran 3

Hasil Pengujian

Hasil Uji FT - IR Calcined Petroleum Coke

1. Ukuran Butir 20 mesh

2. Ukuran Butir 50 mesh

64

3. Ukuran butir 100 mesh

BIODATA PENULIS

Muhammad Arif S, priakelahiran Karanganyar, 03April 1995, merupakan anakkedua dari pasangan DrsAkhmad djunaedi WSS. danDra Dewi Arifah, M.Pd.Penulis memiliki hobimendaki gunung,camp dipantai dan berkelahi.

Memulai pendidikan formal di TK Negeri 1 Pembinakaranganyar. Pendidikan selanjutnya di MIMuhammadiyah Karanganyar, SMPN 01 Karanganyar,SMAN 01 Karanganyar, dan kemudian melanjutkanstudinya di Jurusan Teknik Material dan MetalurgiFakultas Teknologi Industri Institut Teknologi SepuluhNopember (ITS) Surabaya.Penulis aktif dalam beberapakegiatan organisasi kampus sebagai staff BSO MaterialTechno Club Himpunan Mahasiswa Teknik Material danMetalurgi (HMMT FTI-ITS) periode 2013/2014 danKepala Divisi Event BSO Material Techno Club HMMTFTI-ITS periode 2014/2015. Dalam memulaikeprofesiannya, penulis melaksanakan kerja praktek diPT. Holcim Indonesia Tbk dengan studi “AnalisisKegagalan pada komponen Chute 531L-5B1L padaProses Finish Mill”. Berkat rahmat Allah SWT dandukungan dari Tim Laboratorium Pengolahan Mineraldan Material ITS penulis dapat menyelesaikan tugas akhirpada bidang Metalurgi Ekstraksi dengan judul “StudiVariasi Ukuran Butir pada Proses Desulfurisasi KokasPetroleum yang Terkalsinasi”.E-mail : [email protected]

tugas akhir - tl141584 studi variasi ukuran butir pada...

Documents