HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

1. Karakterisasi Katalis Mo-Ni/Zeolit Y Karakter katalis dapat diketahui dengan melakukan karakterisasi terhadap

katalis yang telah melalui proses aktivasi sebelumnya. Yusnani (2008) telah melakukan penelitian terhadap aktivasi katalis Mo-Ni/Zeolit Y dengan karakter katalis ditunjukan pada tabel 3.

Tabel 3. Karakter katalis Mo-Ni/Zeolit Y

Parameter

H-Zeolit Y

Mo-Ni/Zeolit Y

7,74 Kandungan Logam (%b/b)

9,28 Keasaman Total (mmol/g)

Mo + Ni

7,713 ± 0,382 Luas Permukaan Spesifik (m 2 /g)

Volume Pori Total (10 3 cm /g)

137,635 Rerata Jejari Pori (A 0 )

Berdasarkan hasil karakterisasi menunjukan karakter katalis Mo-Ni/Zeolit Y mempunyai keasaman yang tinggi sehingga dimungkinkan mempunyai aktivitas katalitik yang tinggi terhadap reaksi perengkahan

2. Pembuatan Tir Batubara

Produk pirolisis batubara ternyata masih banyak mengandung senyawa air. Batubara yang digunakan untuk pirolisis hingga temperatur 800 o

C hanya menghasilkan tir batubara sebanyak 300 ml yang ditunjukkan dalam perhitungan pada lampiran 2. Hasil pirolisis lengkap terdapat pada Tabel 4.

Tabel 4. Hasil pirolisis batubara

Parameter

Jumlah

batubara awal

tir batubara

300 ml

arang batubara

1650 gram

persentase tir batubara

Pirolisis 2500 gram batubara yang digunakan menghasilkan destilat yang berupa tir batubara sebanyak 300 ml atau hanya 11,316% dibandingkan berat awal dari batubara yang digunakan perhitungan terdapat pada lampiran 3. Pirolisis yang dilakukan lebih banyak menghasilkan air sebagai hasil pirolisis karena batubara yang digunakan merupakan batubara golongan sub bituminus yang mengandung banyak air.

Analisa Gas Chromatography (GC) tir batubara menunjukkan kemungkinan terdapat fraksi ringan dari hidrokarbon didalamnya, namun dalam jumlah kecil. Tir batubara dimungkinkan banyak mengandung fraksi berat, sebab senyawa dalam batubara sangat komplek, sehingga perengkahan batubara perlu dilakukan untuk mendapatkan fraksi ringan dari batubara dengan tujuan untuk meningkatkan nilai guna dari batubara. Hasil penelitian Fatmawati (2003)

menunjukkan bahwa tir batubara mempunyai karbon dengan rantai karbon C 7 -C 20 yang dapat menjadi sumber hidrokarbon untuk reaksi pembentukan fraksi bensin (C 7 -C 12 ) yang lebih banyak pada perengkahan tir batubara.

3. Perengkahan Tir Batubara

a. Variasi Suhu Cairan hasil perengkahan dianalisis menggunakan Gas Chromatography

(GC) kemudian dibandingkan dengan kromatogram tir batubara untuk mengetahui besarnya pergeseran luas area fraksi ringan dari cairan hasil perengkahan. Spektra hasil analisa GC dapat dilihat pada lampiran. Kandungan fraksi ringan dalam (GC) kemudian dibandingkan dengan kromatogram tir batubara untuk mengetahui besarnya pergeseran luas area fraksi ringan dari cairan hasil perengkahan. Spektra hasil analisa GC dapat dilihat pada lampiran. Kandungan fraksi ringan dalam

berat produk peningkatan fraksi ringan (%b/b) =

luas area GC fraksi ringan

X X 100%

luas area GC keseluruhan

berat awal

Gambar 17. Hubungan suhu dan peningkatan fraksi ringan total hasil perengkahan dalam variasi suhu

Gambar 17 menunjukkan hubungan antara suhu dengan peningkatan fraksi

ringan hasil perengkahan untuk tiap variasi suhu dari 200 o C hingga 400 C dengan berat katalis yang digunakan seberat 1 gram. Waktu yang digunakan untuk reaksi

perengkahan adalah 75 menit. Penambahan luas area fraksi ringan terbesar diperoleh pada suhu 350 o C dengan penambahan fraksi ringan sebesar 9,78% dari

total fraksi awal. Kenyataan ini memperlihatkan bahwa reaksi perengkahan memang memerlukan suhu tinggi, namun tidak selamanya suhu tinggi dapat menjamin perengkahan akan terjadi optimum. Hal ini terlihat dari menurunnya

besar peningkatan fraksi ringan pada reaksi yang terjadi pada suhu 400 o C.

Perkembangan distribusi hasil perengkahan yang terjadi setiap waktu ditunjukkan pada Gambar 18 membuktikan bahwa reaksi perengkahan banyak terjadi pada awal-awal reaksi, artinya bahwa reaksi pembentukan fraksi ringan dari reaksi perengkahan efektif terjadi pada awal reaksi. Hal ini dikarenakan seiring bertambahnya waktu maka reaktan tersisa merupakan fraksi berat dengan berat molekul lebih besar dan katalis sudah tertutup kokas yang menyebabkan pori-pori katalis menyempit sehingga menyebabkan reaktan yang akan melewatinya terhambat. Selain itu, semakin bertambahnya waktu maka kemampuan katalis untuk merengkahkan batubara juga semakin turun karena berhubungan dengan umur katalis.

Gambar 18. Distribusi peningkatan fraksi ringan hasil perengkahan pada tiap variasi suhu tiap waktu

Distribusi peningkatan fraksi ringan hasil perengkahan dipengaruhi oleh suhu dan waktu atau lama proses perengkahan. Kondisi optimum distribusi fraksi ringan pada setiap suhu berubah seiring dengan bertambahnya waktu dan hasil yang ditunjukkan berbeda untuk setiap suhu seperti terlihat pada Gambar 18.

Dari Gambar 18 dapat dijelaskan perkembangan distribusi untuk masing- masing suhu. Pada suhu 200 o

C, kondisi optimum perengkahan diperoleh pada 15 menit pertama reaksi perengkahan. Seiring dengan bertambahnya waktu, produk yang dihasilkan akan semakin turun dengan penurunan yang cukup drastis.

Pada suhu 250 o C dan 300 C diperoleh pola hasil perengkahan yang sama, yaitu kondisi optimum diperoleh pada waktu 15 menit kedua (setelah 30 menit).

Hal ini dimungkinkan reaksi perengkahan pada 15 menit pertama, produk yang dihasilkan banyak yang terpecah menjadi fraksi ringan yang berwujud gas dengan

jumlah karbon C 1 hingga C 4 sehingga tidak dapat tercairkan karena terlalu ringan. Setelah itu reaksi berlangsung seperti sebelumnya dengan produk yang dihasilkan semakin sedikit seiring bertambahnya waktu reaksi.

C dicapai kondisi optimum reaksi perengkahan yang dibuktikan dengan produk atau peningkatan fraksi ringan yang paling besar dibandingkan reaksi dengan variasi suhu yang lain. Produk terbanyak juga dihasilkan pada 15 menit awal reaksi. Pada 15 menit kedua produk yang dihasilkan turun, namun pada 15 menit ketiga produk yang dihasilkan bertambah kembali. Kemudian seiring bertambahnya waktu reaksi, produk yang dihasilkan mengalami penurunan yang cukup drastis.

Pada suhu 350 o

Pada suhu 400 o C reaksi yang terjadi menunjukkan pola yang sama, yaitu kondisi optimum akan dicapai pada awal reaksi kemudian produk yang dihasilkan

semakin turun seiring dengan bertambahnya waktu. Dengan kondisi seperti ini dapat disimpulkan bahwa reaksi perengkahan tir batubara membutuhkan suhu

yang tinggi yaitu 350 o

C untuk memperoleh hasil optimum yang ditunjukkan dengan menghasilkan fraksi ringan hasil perengkahan yang paling besar.

C penurunan produk hasil perengkahan terjadi sangat drastis. Hal ini terjadi karena katalis yang digunakan belum teraktivasi karena panas yang diberikan masih kurang. Sedangkan pada

Pada variasi suhu 200 o C hingga 300

variasi suhu 350 o C dan 400

C walaupun terjadi penurunan produk hasil reaksi perengkahan namun penurunan tersebut tidak terjadi secara drastis. Hal ini terjadi disebabkan karena katalis yang ada sudah teraktivasi sehingga reaksi perengkahan fraksi berat menjadi fraksi ringan lebih optimal yang menyebabkan terjadinya penambahan fraksi ringan yang cukup signifikan.

b. Variasi Berat Katalis Pada penelitian ini, dari kondisi optimum yang diperoleh, yaitu reaksi

perengkahan pada suhu 350 o C dapat dilakukan variasi berat katalis dengan tujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan berat katalis terhadap produk hasil

perengkahan yang dihasilkan. Reaksi hanya dilakukan pada suhu 350 o

C karena kondisi optimum reaksi perengkan dicapai pada suhu tersebut sehingga diharapkan hasil maksimal terjadi pada variasi suhu tersebut. Pengaruh ini dapat dilihat dari besar konversi berat fraksi ringan yang dihasilkan dari perengkahan dengan menggunakan variasi berat katalis yang ditunjukkan pada Gambar 19. Perhitungan yang dilakukan sama dengan perhitungan dengan variasi suhu.

Gambar 19. Peningkatan fraksi ringan total hasil perengkahan dengan variasi berat

katalis

Dari Gambar 19 dapat terlihat bahwa peningkatan fraksi ringan hasil perengkahan sebanding dengan bertambahnya berat katalis yang digunakan. Jadi semakin banyak katalis yang digunakan maka produk hasil reaksi perengkahan juga akan semakin banyak. Dari penelitian ini diperoleh hasil optimal pada penggunaan katalis sebanyak 5 gram dengan penambahan fraksi ringan sebanyak 14,32% dari total fraksi awal. Perhitungan dapat dilihat pada lampiran 6 dan 7.

Distribusi dari peningkatan fraksi ringan hasil reaksi perengkahan masing- masing variasi suhu untuk setiap 15 menit selama proses perengkahan berlangsung hingga selesai ditunjukkan pada Gambar 20.

Gambar 20. Distribusi peningkatan fraksi ringan hasil perengkahan dalam variasi berat katalis tiap waktu

Dari Gambar 20 dapat dilihat distribusi peningkatan fraksi ringan hasil reaksi perengkahan dengan variasi berat katalis tiap 15 menit selama reaksi perengkahan berlangsung. Reaksi perengkahan optimum dapat diketahui terjadi pada 15 menit pertama dan semakin lama produk yang dihasilkan semakin turun. Hal ini menunjukkan bahwa reaksi perengkahan juga dipengaruhi oleh lama waktu hidup katalis. Semakin lama produk yang dihasilkan juga semakin berkurang jumlahnya.