Pendahuluan Studi pengaruh temperatur

SEMINAR NASIONAL FUNDAMENTAL DAN APLIKASI TEKNIK KIMIA 2007 Surabaya, 15 November 2007 Diselenggarakan oleh Jurusan Teknik Kimia FTI ITS SP7-1 Studi Pengaruh Temperatur, Waktu Reaksi dan Rasio Zeolit AlamiSpiritus Terhadap Kinerja Fixed Bed Reaktor Aliran Recycle Liquid pada Pembuatan Gasoline dari Spiritus Sri Haryati 1 , Rifdah 1 , Erfina Oktariani 2 1 Program Studi Teknik Kimia,Program Pasca Sarjana Universitas Sriwijaya, Palembang Jalan Padang Selasa No. 524, Bukit Besar, Palembang 30139 Telp: 0711352132 354222, Fax: 0711 317202 320310, Email : haryati_djoniyahoo.co.id 2 Jurusan Teknik Kimia BKU Teknologi Energi PPS Universitas Sriwijiya, Palembang Telp: 0711352132 354222, Fax: 0711 317202 320310,0 Email : pipin_cindoyahoo.com Abstrak Produksi besar-besaran gasoline dihasilkan dari pengolahan minyak bumi berupa hidrokarbon. Secara umum kandungan senyawa gasoline berupa senyawa paraffin, olefin, naften dan aromatic. Dilihat dari jumlah atom karbon pada rantai molekul, jumlah atom karbon dari C 4 sampai C 11 . Gasoline dari minyak bumi sebagai bahan baker yang sering diperhatikan adalah angka oktan dan nilai kalor. Gasoline dengan oktan tinggi berkemampuan untuk mencegah knocking pada mesin, meningkatkan rasio pencampuran bahan baker-udara serta meningkatkan daya dan efisiensi mesin. Penelitian ini ditujukan untuk membuat bahan baker alternatif berupa gasoline dari bahan baku berupa spiritus dengan menggunakan zeolit alam sebagai media katalisator. Proses reaksi dilakukan dalam Fixed Bed Reactor dengan menggunakan aliran Recycling Liquid. Dalam penelitian ini diteliti pengaruh variasi temperature dari 250 C 400 C, variasi waktu reaksi dari 1 jam 3 jam dan rasio zeolit alamspiritus 0,10 hingga 0,17 VV. Gasoline yang dihasilkan mempunyai karakteristik yang lebih baik dari gasoline hasil olahan Pertamina UP III Plaju dengan angka oktan 90 dan nilai kalor sebesar 18921 Btulb. Persen yield yang didapat dari penelitian ini sebesar 51,55. Analisa karakteristik gasoline dilakukan di laboratorium minyak Pertamina UP III Plaju. Kata kunci Key words : bahan baker alternatif, gasoline, zeolit alam

1. Pendahuluan

Energi berperan penting dalam pembangunan suatu negara. Pembangunan akan terlaksana dengan baik sesuai rencana bila pembangunan di bidang energi berjalan seiring dan mendukung pembangunan nasional. Oleh karena itu pembangunan di bidang energi merupakan bagian pembangunan ekonomi untuk menunjang tercapainya tujuan nasional, yaitu mewujudkan suatu masyarakat adil dan makmur yang merata dan seimbang berdasarkan Pancasila. Dengan demikian energi mempunyai peranan yang sangat penting dalam proses pembangunan ekonomi terutama untuk mendukung proses industrialisasi. Pertumbuhan ekonomi Indonesia yang cukup tinggi, akan diikuti pula dengan adanya kecenderungan perubahan pola pemakaian energi. Jika sebelum tahun 2000 sektor pemakaian energi yang paling besar adalah sektor industri, maka pada tahun 2000-an, sektor transportasi akan menjadi sektor pemakaian energi yang paling besar. Perubahan pola ini perlu mendapat perhatian yang sungguh-sungguh mengingat lebih dari 90 jenis energi yang digunakan oleh transportasi adalah bahan bakar minyak BBM, sedangkan cadangan minyak bumi semakin menipis. Oleh karena itu masalah transportasi massal mass rapid transportation dan penganekaragaman pemakaian bahan bakar pada sektor transportasi menjadi sangat penting. Makin kecilnya rentang waktu yang tersisa bagi persediaan BBM, merupakan sesuatu yang wajar dan alami, dikarenakan BBM yang ada sekarang ini merupakan energi konvensional yang tidak dapat diperbaharui, sehingga untuk mengatasi permasalahan seputar BBM, diperlukan pencarian energi sebagai pendamping BBM dari minyak bumi. Energi pendamping diharapkan bersifat dapat diperbaharui, mempunyai minimal karakter seperti BBM dari minyak bumi, ramah lingkungan serta dapat diandalkan dalam artian dapat diproduksi dalam jumlah yang besar dan terus menerus. Indonesia mempunyai banyak sumber energi yang dapat dimanfaatkan seperti batubara yang dapat dicairkan melalui suatu proses perengkahan termal, biomassa dan sebagainya. Batubara dapat diandalkan karena SEMINAR NASIONAL FUNDAMENTAL DAN APLIKASI TEKNIK KIMIA 2007 Surabaya, 15 November 2007 Diselenggarakan oleh Jurusan Teknik Kimia FTI ITS SP7-2 jumlahnya yang relatif banyak, akan tetapi dalam proses pencairannya membutuhkan biaya yang tidak sedikit, produk cairnya tidak ramah lingkungan akibat banyak mengandung sulfur dan logam berat. Dan lebih-lebih batubara saat ini juga dimanfaatkan sebagai bahan bakar padat untuk industri dan masyarakat, sehingga harga batubara itu sendiri sudah tinggi sebelum dijadikan bahan bakar minyak. Biomassa mempunyai kemungkinan alternatif yang baik. Ditinjau dari jumlah dan harga serta kemampuan untuk produksi yang lama, biomassa masih dapat dikategorikan berpeluang. Jenis biomassa yang dapat dijadikan biofuel sangat banyak. Biasanya komponen yang ada di kacang-kacangan, biji-bijian, palm, tanaman beruas seperti tebu, umbi-umbian dan lain-lain. Dari berbagai jenis biomassa di Indonesia, ampas tebu mempunyai kehandalan proses menjadi minyak nabati yang selanjutnya dapat dijadikan biofuel. Ampas tebu yang sering disebut dengan bagasse belummempunyai nilai jual. Ampas tebu masih mempunyai kandungan polisakarida yang banyak mengandung unsur Carbon Hidrogen dan Oksigen sebagai unsur penyusun bahan bakar. Melihat kenyataan ini ampas tebu berpotensi untuk dapat dijadikan energi alternatif pendamping BBM minyak bumi. Berbagai usaha telah dilakukan oleh para pakar kimia untuk mendapatkan bahan bakar cair untuk ampas tebu. Proses dilakukan dengan pembentukan metanol sebagai senyawa antara sebelum terbentuknya biofuel, akan tetapi banyak proses yang dilakukan secara langsung dimana pembentukan biofuel menggunakan metanol langsung sebagai bahan baku. Keadaan ini dikarenakan proses perubahan gugus fungsi methanol menjadi biofuel masih diperlukan penelitian lebih lanjut untuk mendapatkan proses yang lebih kompetitif. Dari berbagai penelitian yang telah dilakukan oleh para peneliti, pembentukan biofuel dari methanol menghasilkan gasoline yang sampai saat ini dikenal dengan proses Methanol To Gasoline atau Proses MTG: Teknologi proses konversi methanol menjadi gasoline telah dikembangkan sejak tahun 1975, namun dalam tahap perkembangannya masih belum ditemukan cara yang lebih baik ditinjau dari segi kualitas, kuantitas dan ekonomi. Pada tahun 1975 perusahaan Mobil s mencoba menggunakan zeolit ZSM-5 untuk merubah methanol menjadi bahan baker yang lebih bernilai ekonomis. Proses konversi methanol menjadi gasoline yang dilakukan oleh perusahaan Mobil s menghasilkan dimetil eter yang kemudian dirubah lagi menjadi olefin dan pada akhirnya didapat paraffin Alkana dan aromatic. Campuran paraffin dan aromatic inilah yang disebut Gasolin. Selanjutnya pada tahun 1978 Proses MTG telah dikembangkan dan dipelajari oleh Chang dan peneliti lain di Perusahaan Mobile s dengan menggunakan senyawa karbonmonoksida untuk dijadikan radikal bebas sehingga dapat memecah senyawa methanol pada gugus metal dan selanjutnya terjadi reaksi polimerisasi dari gugus metal. Pada penelitian Chang ini mempunyai banyak kelemahan dikarenakan sulitnya untuk membuat radikal bebas dari karbon monoksida serta produk hidrokarbon yang banyak mengandung unsure pengotor. Pada tahun 1978 Meisel dan Meyers juga melakukan penelitian terhadap proses MTG, akan tetapi produk yang dihasilkan mempunyai aliansi propan, butan dan iso-buten dengan yield yang sangat tinggi sehingga masih perlu banyak proses yang diperlukan untuk meningkatkan presentase gasoli terhadap produk yang dihasilkan. Proses detail yang dilakukan oleh Meisel dan Meyer s tidak dapat ditemukan dari banyak referensi yang ada. Akan tetapi dari komposisi produk yang dihasilkan dari penelitian ini sudah dapat menunjukkan ketidak cocokan terhadap hasil yang diharapkan. Selanjutnya tahun 1995 Jayamurthy melakukan pengembangan terhadap proses konversi MTG dengan menggunakan katalis zeolit ZSM-5 yang telah diteliti oleh perusahaan Mobil s sebelumnya. Jayamurthy melakukan penelitian dengan menggunakan teknik Temperatur program Surface Reaction TPSR. Teknik ini mampu mengamati pada dua tahap proses. Tahap pertama dehidrasi methanol menjadi ion oksonium dan metil oksonium dan tahap kedua polimerisasi dari metil oksonium untuk membentuk senyawa-senyawa gasoline. Proses penelitian yang dilakukan, terlihat tidak ada perubahan terhadap jenis zeolit yang digunakan, kondisi operasi cenderung masih tinggi, penggunaan reactor tipe fluidisasi yang sangat kompleks. Keadaan ini memberikan efek yang tidak baikt erhadap biaya operasi yang dipakai, satu sisi rendemen yang dihasilkan belum menunjukkan hasil yang optimal. Akan tetapi penelitian yang telah dilakukan merupakan awal yang baik bagi perkembangan proses pembentukan gasoline. Atas dasar kelemahan-kelemahan yang timbul dari penelitian yang telah dilkakukan sebelumnya, maka pada penelitian ini akan dilakukan perbaikan pada segi proses, penggunaan tipe reactor dan zeolit. Diharapkan dari penelitian ini akan didapat suatu hasil yang bernilai ekonomis dan berkualitas sehingga pada masa mendatang akan mengurangi permasalahan-permasalahan seputar bahan baker minyak khususnya gasoline. Apalagi mengingat produk gasoline yang dihasilkan ini merupakan bahan sintetik sehingga dapat mengurangi permasalahan terhadap cadangan minyak uyang semakin sedikit, serta produk gasoline yang dihasilkan mempunyai presentase yang kecil kontaminan beracun, sehingga dapat mengurangi emisi gas buang pada udara. faktor luar sebagai latar belakang untuk mendukung pemikiran terhadap pelaksanaan penelitian ini adalah ketersediaan zeolit alam yang melimpah serta bahan dasar untuk memproduksi methanol seperti batubara, petroleum berat, dan biomassa juga sangat banyak di Negara kita. Indonesia memiliki potensi zeolit alam dalam SEMINAR NASIONAL FUNDAMENTAL DAN APLIKASI TEKNIK KIMIA 2007 Surabaya, 15 November 2007 Diselenggarakan oleh Jurusan Teknik Kimia FTI ITS SP7-3 jumlah yang cukup besar dan tersebar di 46 lokasi, antara lain di Lampung, Jawa Barat, Jawa Tengah dan Jawa Timur. Ditinjau dari nilai kapasitas tukar kation KTK, kualitas zeolit alam Indonesia tergolong baik, terutama zeolit dari Cikalong Jawa Barat dan Malang Selatan Jawa Timur. Namun, potensi yang besar ini belum dimanfaatkan secara optimal dan baru terbatas untuk mengolah limbah industri, suplemen pada makanan ternak, dan pupuk, padahal zeolit alam mempunyai kemampuan mengkatalisis reaksi-reaksi yang perlu dikatalisis oleh asam. Penelitian ini bertujuan untuk dapat mempelajari kinerja suatu reaktor dengan melihat pengaruh kondisi operasi reaksi yang meliputi temperatur, waktu reaksi dan rasio zeolit alamspiritus pada tekanan konstan dengan Recycling Produk Bottom Reactor sehingga mendapatkan yields yang proporsional.

2. Metodologi