Studi pengaruh temperatur

(1)

ISSN 1410-5667 SEMINAR NASIONAL

FUNDAMENTAL DAN APLIKASI TEKNIK KIMIA 2007 Surabaya, 15 November 2007

(2)

ISSN 1410-5667

SEMINAR NASIONAL

FUNDAMENTAL DAN APLIKASI TEKNIK KIMIA 2007 Surabaya, 15 November 2007

Diselenggarakan oleh Jurusan Teknik Kimia FTI ITS

DAFTAR MAKALAH

SEMINAR FUNDAMENTAL DAN APLIKASI TEKNIK KIMIA 2007

Surabaya, 15 November 2007

Kode

Judul Makalah, Penulis, Instansi

B1

Hidrolisa Parsial Pati Ubi Jalar (

Ipomea Batatas L.

) dengan Katalisator Enzim

α

Amilase (

Bacillus Licheniformis

) untuk Meningkatkan Fungsional Bahan Pangan

Agus Triyono

Balai Besar Pengembangan Teknologi Tepat Guna, LIPI

B2

Pengaruh Konsentrasi Tepung Sorghum (

Sorghum Bicolor (

L.) Moech.) dan

Konsentrasi Katalis Enzim Glucoamylase (

Aspergillus Niger

) pada Reaksi Hidrolisis

Tepung Sorghum Tahap Sakarifikasi

Endah R D

, Enny K A

, Paryanto

, Atmono

, S. Bayu Aji

, Tatang S.

_{Universitas Sebelas Maret, Surakarta}

_{Balai Besar Teknologi Pati (B2TP), BPPT, Lampung}

B3

Pengaruh pH dan Pengaruh Konsentrasi Yeast (

Sacharomyces Cereviseae

) terhadap

Kadar Glukosa Sisa Reaksi Fermentasi pada Pembuatan Bioetanol dari Pati Garut

(

Maranta Arundinaceae

)

Endah Retno D, Sperisa D, Adrian Nur, Paryanto, Iga T, Tika S

Jurusan Teknik Kimia, Universitas Sebelas Maret, Surakarta

B4

Enzim sebagai Deinking pada Pengolahan Kertas Koran Bekas

Suhadi, Lukman

Universitas WR Supratman, Surabaya

B5

Kemampuan Pengolahan Warna Limbah Tekstil oleh Berbagai Jenis Fungi dalam

Suatu Bioreaktor

Handy Christian

, Edy Suwito

, Tomy A. Ferdian

Tjandra Setiadi

, Sri Harjati

Suhardi

Program Studi Teknik Kimia, Institut Teknologi Bandung, Bandung

Pusat Ilmu Hayati, Institut Teknologi Bandung, Bandung

B6

Immobilisasi Enzim Lipase pada Membran

Viola Mediariska

, Achmadin Luthfi

2, 3

, Siswa Setyahadi

, Misri Gozan

,

Muhammad Nasikin

_{Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Teknologi Indonesia}

_{Pusat Teknologi Bioindustri, BPPT}

_{Departemen Teknik Kimia, Universitas Indonesia}

B7

Isolasi Senyawa Flavonoid dari Daun Jati Emas

Tectona Grandis

dengan Cara

Fermentasi Fasa Padat

Yanty Maryanty

(3)

ISSN 1410-5667

SEMINAR NASIONAL

FUNDAMENTAL DAN APLIKASI TEKNIK KIMIA 2007 Surabaya, 15 November 2007

Diselenggarakan oleh Jurusan Teknik Kimia FTI ITS

SO3

Karakteristik Daya Pencampuran

Gas-Liquid

Dengan Sistem

Quadruple Impeller

Menggunakan

Concave Disc-6

,

Pitched Blade Turbine,

dan

Rushton Disc Turbine

Danawati Hari Prajitno

Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh

Nopember

SO4

Pengaruh Konsentrasi Agen Pendemulsi pada Destabilisasi Sistem Emulsi

Heptol-Asphaltene-Resin

Bambang Pramudono

Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Semarang

SP1

Kajian Lama Pengadukan dan Waktu Pendiaman pada Pengolahan Minyak Kelapa

Murni dengan Metode Pancingan

Tjatoer Welasih

Jurusan Teknik Kimia, UPN- VETERAN , Surabaya

SP3

Kebocoran Tube Kondensor Aluminium Brass ASTM B-111 UNS 68700 Akibat

Sulfate Reducing Bacteria pada Peralatan Industri Migas

Ir. Yusuf Affandi, MT.

BBTKS BPPT, Tangerang

SP4

Perbaikan Pembuatan Minyak Klentik untuk Menghasilkan Minyak Kelapa Murni

(Virgin Coconut Oil)

Tri Radiyati, Ir., M.App.Sc.

UPT B2PTTG, Subang

SP5

Fenomena Transganular Cracking Shellkondensor Baja Karbon SA 516 Grade 70

pada Peralatan Industri Kimia

Muhammad Jufri

Yusuf Afandi

_{UMM Malang}

_{BBTKS BPPT}

SP6

Pengembangan Teknologi Pembuatan Serbuk Instan Sari Buah Markisa (Passiflora

Edulis Sim) dengan Cara Kristalisasi Menggunakan Pengering Putar

Agus Triyono

Balai Besar Pengembangan Teknologi Tepat Guna, LIPI

SP7

Studi Pengaruh Temperatur, Waktu Reaksi, dan Rasio Zeolit Alami Spiritus

terhadap Kinerja Fixed Bed Reaktor Aliran Recycle Liquid pada Pembuatan

Gasoline dari Spiritus

Sri Haryati

, Rifdah

, Erfina Oktariani

_{Program Studi Teknik Kimia, Program Pasca Sarjana, Universitas Sriwijaya}

_{Jurusan Teknik Kimia, BKU Teknologi Energi, PPS, Universitas Sriwijiya}

SP8

Studi Pengaruh Aliran Osilasi pada Hidrolisis Limbah Padat PT. Tanjung Enim

Lestari Pulp and Paper dalam Kondisi Asam

Sri Haryati, Erna Yuliwati, Erfina Oktariani

(4)

ISSN 1410-5667

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

Alami/Spiritus Terhadap Kinerja Fixed Bed Reaktor Aliran Recycle Liquid

pada Pembuatan Gasoline dari Spiritus

Sri Haryati1, Rifdah1, Erfina Oktariani2

Program Studi Teknik Kimia,Program Pasca Sarjana Universitas Sriwijaya, Palembang Jalan Padang Selasa No. 524, Bukit Besar, Palembang 30139

Telp: (0711)352132 354222, Fax: (0711) 317202 320310, Email : [email protected]

Jurusan Teknik Kimia BKU Teknologi Energi PPS Universitas Sriwijiya, Palembang Telp: (0711)352132 354222, Fax: (0711) 317202 320310,0

Email : [email protected]

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 C4 sampai C11. 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 0C 400 0C, variasi waktu reaksi dari 1 jam 3 jam dan rasio zeolit alam/spiritus 0,10 hingga 0,17 V/V. 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 Btu/lb. 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

(5)

ISSN 1410-5667

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

(6)

ISSN 1410-5667

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 alam/spiritus pada tekanan konstan dengan Recycling Produk Bottom Reactor sehingga mendapatkan yields yang proporsional.

2. Metodologi

Penelitian dilakukan dengan menggunakan metode eksperimental murni dan analisa dengan test. Eksperimen dan analisa harus ada langkah pemikiran yang berdasarkan ilmu pengetahuan dan teknologi dengan tujuan untuk menyelesaikan beberapa permasalahan yang ada sehingga hasil yang didapat bias dipertanggungjawabkan. Untuk itu diperlukan tempat pelaksanaan yang dapat mendukung kelancaran selama eksperimen, yaitu di Laboratorium proses di Teknik Energi Program Pasca Sarjana Universitas Sriwijaya Palembang dan Laboratorium Analisa Pertamina UP III Plaju.

Peralatan yang diperlukan pada tahap sintesa gasoline, berupa satu unit peralatan reaktor yang dilengkapi dengan peralatan-peralatan lain yang berfungsi untuk meningkatkan kinerja dari operasi dan proses yang berlangsung. Peralatan yang dimaksud antara lain reactor, ekstruder, kondensor, separator, pompa, valve, check valve, heater, TIC, PI, flowmeter, tangki, dan pipa. Alat-alat tersebut diaransemen sedemikian rupa sesuai dengan rancangan yang telah ditetapkan berdasarkan perincian-perincian dan analisa proses. Secara lebih detail flowsheet proses pembentukan gasoline dapat dilihat pada Gambar. 1.

Gambar. 1. Diagram Alir Proses Pembuatan Gasoline

Dalam penelitian ini akan digunakan suatu sistem katalis dengan ruang gerak terbatas atau dikenal dengan istilah packed bed. Packed bed katalis ini akan ditempatkan dalam suatu reaktor jenis pipa vertikal dengan tipe

Fixed Bed Reactor. Fixed Bed Reactor akan dilengkapi dengan aliran recycle guna meningkatkan laju dari proses perpindahan panas dan perpindahan massa dari reaktan dengan katalis. Naiknya laju perpindahan masa dan perpindahan panas akibat proses recycle yang dilakukan karena dua fenomena penting, pertama pencampuran (mixing) yang diakibatkan oleh ketidakstabilan hidrodinamika dan kedua adalah penghancuran lapisan film pada dinding reaktor.

Bahan yang digunakan pada penelitian ini berupa bahan baku spiritus dan gas hidrogen serta katalis zeolit alam. Bahan baku spiritus digunakan sebanyak 36 x 2,5 liter berasal dari PT. Susah Senang Jl. Letnan Mukmin 20 Ilir No. 732 Palembang. Komposisi dari spiritus adalah 85% metanol dan 15% air. Sedangkan zeolit alam yang digunakan adalah zeolit alam asal daerah Lampung yang dibeli dari PT. Minatama Mineral Perdana sebanyak 12 x 300 gram, 12 x 400 gram dan 12 x 500 gram.

Variabel yang dipelajari pada konversi spiritus menjadi gasolin dibagi menjadi tiga bagian utama yang masing-masing bagian ini mempunyai variabel khusus yang akan diamati. Variabel kinetika yang diamati

(7)

ISSN 1410-5667

SEMINAR NASIONAL

FUNDAMENTAL DAN APLIKASI TEKNIK KIMIA 2007 Surabaya, 15 November 2007

Diselenggarakan oleh Jurusan Teknik Kimia FTI ITS

SP7-4

meliputi rasio jumlah zeolit alam terhadap volume spiritus yang digunakan dan waktu reaksi serta variabel termis yang diteliti yaitu temperatur. Dengan menentukan variabel tersebut maka diharapkan akan adanya hubungan yang sistematik antar variabel serta dapat ditentukan variabel yang mana yang paling berpengaruh terhadap proses peningkatan yield gasolin.

3. Hasil dan Diskusi

Basis operasi untuk penelitian ini adalah karakter dan persen yield gasolin. Pada saat penelitian, setelah proses kenaikan temperatur dan tekanan berada pada kondisi yang diinginkan, proses dilakukan selama waktu reaksi. Kisaran yang dipelajari untuk waktu 1-3 jam, temperatur 250-4000C dan rasio zeolit alam/spiritus 0,10, 0,13 dan 0,17 (V/V). Data hasil penelitian diarahkan untuk dapat melihat pengaruh ketiga variabel tersebut terhadap tingkat keberhasilan konversi spiritus menjadi gasolin dalam Fixed Bed Reactor dengan menggunakan recycle produk bottom reaktor. Sehingga dalam penelitian ini diperlukan analisa secara spesifik terhadap karakter dan yield gasolin yang dihasilkan. Hasil yang diperoleh diproyeksikan ke dalam bentuk grafik yang menghubungkan karakter dan yield gasolin terhadap variabel proses sehingga akan terlihat sejauh mana masing-masing variabel proses mempengaruhi hasil penelitian.

Persen volume distilasi terhadap temperatur didih memberikan satu hubungan yang sangat signifikan terhadap karakter gasolin yang dihasilkan. Volume distilat memberikan gambaran komposisi dari komponen gasolin untuk setiap temperatur tertentu pada rentang Initial Boiling Point (IBP) hingga temperatur End Point (EP). Grafik hubungan % volume terhadap temperatur dapat dilihat pada grafik berikut. Dari grafik dilihat pada temperatur 4000C garis operasi hasil penelitian cenderung berimpit dengan garis operasi premium. Kondisi ini terjadi pada semua rasio zeolit 0,17 dan 0,13 dan 0,10 V/V dengan waktu 1, 2, dan 3 jam.

Gambar. 2. Grafik % Volume Distilasi terhadap Temperatur Didih (0C) pada kondisi operasi 4000C dan waktu 1 jam

Temperatur berperan penting pada reaksi kimia, hal ini menyangkut berbagai peristiwa pada pemutusan ikatan molekul dan reposisi struktur guna menyusun senyawa baru. Pengaruh temperatur terhadap persen yield pada penelitian ini memberikan kondisi yang baik pada kisaran temperatur 3500C dan 4000C dianalisis pada kisaran rasio zeolit/spiritus pada 0,17 V/V dan waktu reaksi 3 jam. Terlihat bahwa yield gasoline makin baik dengan meningkatnya temperatur reaksi. Pengaruh temperatur dengan naiknya persen yield gasolin jika ditinjau dari perilaku molekul-molekul spiritus akibat adanya kalor dapat dianalisis bahwa, molekul-molekul spiritus akan mendapatkan energi kinetik yang cukup sehingga kecepatan molekul akan menjadi lebih tinggi.

Peningkatan rasio zeolit alam/spiritus berarti meningkatkan volume zeolit di dalam reaktor. Peningkatan volume zeolit akan memberikan efek ruang yang tersedia untuk proses reaksi, hal ini diakibatkan laju penyerapan meningkat. Jika dihubungkan dengan peristiwa kemisorpsi, penambahan volume zeolit dalam reaktor akan memberikan keadaan setimbang penyerapan. Kenaikan persen yield akibat pengaruh peningkatan rasio zeolit alam/spiritus jika ditinjau secara lebih fokus terhadap kerja zeolit sebagai katalis, hal ini diakibatkan keterlibatan pusat aktif bronsted dalam mengkatalisis reaksi sintesis hidrokarbon dari metanol bekerja sangat baik, dimana zeolit dalam menyumbangkan proton kepada senyawa metanol untuk membentuk ion karbonium sangat aktif.

Waktu reaksi akan mempengaruhi yield serta karakter gasolin yang dihasilkan. Pengaruh waktu reaksi pada penelitian ini memberikan kondisi yang signifikan pada waktu reksi 2 jam dan 3 jam. Kenaikan waktu di bawah kondisi nominasi akan menaikkan persen yield sebesar 57,57%. Pengaruh waktu reaksi memberikan efek yang sangat signifikan terhadap persen yield gasolin karena lamanya waktu akan memberikan waktu yang cukup bagi reaktan untuk memaksimalkan pemanfaatan energi panas yang diberikan, sehingga perpindahan elektron

(8)

ISSN 1410-5667

SEMINAR NASIONAL

FUNDAMENTAL DAN APLIKASI TEKNIK KIMIA 2007 Surabaya, 15 November 2007

Diselenggarakan oleh Jurusan Teknik Kimia FTI ITS

SP7-5

antara reaktan dengan zeolit juga mempunyai waktu yang cukup untuk dapat berinteraksi secara kemisorpsi. Semakin lama, kemampuan zeolit akan mengalami penurunan akibat menutupnya permukaan zeolit.

Tabel 1. Perbandingan Karakter Gasolin Hasil Penelitian dengan Gasolin Pertamina UPIII Plaju

No PEMERIKSAAN SATUAN METODE STANDAR PERTAMINA HASIL

PENELITIAN

1 Spec Gravity at 60/600_F _- _{ASTM D-1298} _{0,70 0,85} _0,7480 _0,7398

2 Gravity 0API at 600F - ASTM D-287 50 62 57,7 61,3

3 Distillation:

Initial Boiling Point, 0_C _{ASTM D-86} _MIN-35 ₃₆ ₅₁

10% vol recovered, 0C 53 54

20% vol recovered, 0C 60 55

30% vol recovered, 0C 67 58

40% vol recovered, 0C 77 72

50% vol recovered, 0C 90 82

60% vol recovered, 0C 108 95

70% vol recovered, 0C 129 115

80% vol recovered, 0C 152 133

90% vol recovered, 0C 177 135

Final Boiling Point, 0_C _MAX-205 ₂₀₅ ₁₅₈

Loss, % vol 0,5 0,5 0,5

Residu % vol 0,5 0,5 0,5

4 Characterization Factor - UOP-375 9,6 11,9 9,90 11,83

5 Octane Number RON ASTM D-2699 MIN-88 88 90

6 Belerang (% W) MAX-0,5 0,2 -

7 Pb (% W) MAX-0,5 0,3 -

8 PONA Analysis

~ Paraffins, % vol ASTM D-2002 - 39,60 54,310

~ Olefins, % vol ASTM D-1219 - 47,40 28,790

~Naphthenes, % vol ASTM D-2159 - 0,55 1,930

~ Aromatics % vol ASTM D-1319 - 12,45 14,970

9 NHV (Btu/Lb) BTU/lb Calculated MIN-17890 18733 18921

4. Kesimpulan

Kondisi operasi proporsional hasil penelitian berada pada temperatur 3500C dengan waktu reaksi 3 jam serta rasio zeolit/spiritus 0,17 (V/V) dengan persen yield yang didapat sebesar 51,55% dengan persen yield maksimal yang dicapai sebesar 53,28%. Dari perbandingan hasil analisa produk gasolin dengan minyak olahan Pertamina mempunyai karakter yang lebih baik, ini terlihat dari angka oktan, serta nilai kalor yang lebih tinggi. Faktor lain yang menjadi keunggulan produk yang dihasilkan, dimana komposisi PONA didominasi oleh gugus hidrokarbon paraffin dan aromatik. Komposisi Parafin 54,31%, Olefin 28,79%, Naphten 1,93% dan Aromatik 14,97%.

Daftar Pustaka

1. ..., Indochemical, Potensi Zeolite di Indonesia belum dimanfaatkan, Nomor 116, 16 januari 1993. 2. Angevine, P.J., Ph.D. The Role of ZSM-5 as Ctalyst in Petroleum and Petrochemical Industries. Mobile

Research and Development Corporation, USA.

3. Barrer, R.M. Zeolite Synthesis : Some Chemical Aspects, Chemistry Department, Imperial College, London SW7, England, halaman 17-28.

4. Berak, J.M., and R. Mostowics. Crystallization of ZSM-5 Type Zeolite from Reaction Mixturer Free od Organic Cation. Elsevier Science Publisher R.V., Amsterdam 1990.

5. Draj, B., dkk. Zeolites Synthesis, Structure, Technology and Aplications, Elsevier Scientific Publishing Company. Amsterdam 1985.

6. Erdem, A., and Sand, Lb., Journal of Catalyst. Vol. 60, 1979, halaman 241-256.

7. Gabelica, Z., dkk. The Use of Combined Thermal Analysis to Study Crystallization. Pore Structure:Catalyst Activity and Deactivation of Synthetic Zeolites. Clay Minerals., No. 19, 1984, halaman 803-824.

(9)

ISSN 1410-5667

SEMINAR NASIONAL

FUNDAMENTAL DAN APLIKASI TEKNIK KIMIA 2007 Surabaya, 15 November 2007

Diselenggarakan oleh Jurusan Teknik Kimia FTI ITS

SP7-6

9. Rabo, J.A. (Editor) Zeolite Chemistry and Catalyst. American Chemical Society, Washington D.C., 1979. 10. Rhicardson, James T. Principles of Catalyst Development. Pienum Press, New York and London.

(1)

Studi Pengaruh Temperatur, Waktu Reaksi dan Rasio Zeolit

Alami/Spiritus Terhadap Kinerja Fixed Bed Reaktor Aliran Recycle Liquid

pada Pembuatan Gasoline dari Spiritus

Sri Haryati1, Rifdah1, Erfina Oktariani2

Program Studi Teknik Kimia,Program Pasca Sarjana Universitas Sriwijaya, Palembang Jalan Padang Selasa No. 524, Bukit Besar, Palembang 30139

Telp: (0711)352132 354222, Fax: (0711) 317202 320310, Email : [email protected]

Jurusan Teknik Kimia BKU Teknologi Energi PPS Universitas Sriwijiya, Palembang Telp: (0711)352132 354222, Fax: (0711) 317202 320310,0

Email : [email protected]

Abstrak

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 0C 400 0C, variasi waktu reaksi dari 1 jam 3 jam dan rasio zeolit alam/spiritus 0,10 hingga 0,17 V/V. 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 Btu/lb. 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

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.

(2)

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.

(3)

2. Metodologi

Gambar. 1. Diagram Alir Proses Pembuatan Gasoline

Dalam penelitian ini akan digunakan suatu sistem katalis dengan ruang gerak terbatas atau dikenal dengan istilah packed bed. Packed bed katalis ini akan ditempatkan dalam suatu reaktor jenis pipa vertikal dengan tipe Fixed Bed Reactor. Fixed Bed Reactor akan dilengkapi dengan aliran recycle guna meningkatkan laju dari proses perpindahan panas dan perpindahan massa dari reaktan dengan katalis. Naiknya laju perpindahan masa dan perpindahan panas akibat proses recycle yang dilakukan karena dua fenomena penting, pertama pencampuran (mixing) yang diakibatkan oleh ketidakstabilan hidrodinamika dan kedua adalah penghancuran lapisan film pada dinding reaktor.

(4)

3. Hasil dan Diskusi

Gambar. 2. Grafik % Volume Distilasi terhadap Temperatur Didih (0C) pada kondisi operasi 4000C dan waktu 1 jam

(5)

antara reaktan dengan zeolit juga mempunyai waktu yang cukup untuk dapat berinteraksi secara kemisorpsi. Semakin lama, kemampuan zeolit akan mengalami penurunan akibat menutupnya permukaan zeolit.

Tabel 1. Perbandingan Karakter Gasolin Hasil Penelitian dengan Gasolin Pertamina UPIII Plaju

No PEMERIKSAAN SATUAN METODE STANDAR PERTAMINA HASIL

PENELITIAN

1 Spec Gravity at 60/600_F _- _{ASTM D-1298} _{0,70 0,85} _0,7480 _0,7398

2 Gravity 0API at 600F - ASTM D-287 50 62 57,7 61,3

3 Distillation:

Initial Boiling Point, 0_C _{ASTM D-86} _MIN-35 ₃₆ ₅₁

10% vol recovered, 0C 53 54

20% vol recovered, 0C 60 55

30% vol recovered, 0C 67 58

40% vol recovered, 0C 77 72

50% vol recovered, 0C 90 82

60% vol recovered, 0C 108 95

70% vol recovered, 0C 129 115

80% vol recovered, 0C 152 133

90% vol recovered, 0C 177 135

Final Boiling Point, 0_C _MAX-205 ₂₀₅ ₁₅₈

Loss, % vol 0,5 0,5 0,5

Residu % vol 0,5 0,5 0,5

4 Characterization Factor - UOP-375 9,6 11,9 9,90 11,83

5 Octane Number RON ASTM D-2699 MIN-88 88 90

6 Belerang (% W) MAX-0,5 0,2 -

7 Pb (% W) MAX-0,5 0,3 -

8 PONA Analysis

~ Paraffins, % vol ASTM D-2002 - 39,60 54,310

~ Olefins, % vol ASTM D-1219 - 47,40 28,790

~Naphthenes, % vol ASTM D-2159 - 0,55 1,930

~ Aromatics % vol ASTM D-1319 - 12,45 14,970

9 NHV (Btu/Lb) BTU/lb Calculated MIN-17890 18733 18921

4. Kesimpulan

Daftar Pustaka

1. ..., Indochemical, Potensi Zeolite di Indonesia belum dimanfaatkan, Nomor 116, 16 januari 1993. 2. Angevine, P.J., Ph.D. The Role of ZSM-5 as Ctalyst in Petroleum and Petrochemical Industries. Mobile

Research and Development Corporation, USA.

3. Barrer, R.M. Zeolite Synthesis : Some Chemical Aspects, Chemistry Department, Imperial College, London SW7, England, halaman 17-28.

4. Berak, J.M., and R. Mostowics. Crystallization of ZSM-5 Type Zeolite from Reaction Mixturer Free od Organic Cation. Elsevier Science Publisher R.V., Amsterdam 1990.

5. Draj, B., dkk. Zeolites Synthesis, Structure, Technology and Aplications, Elsevier Scientific Publishing Company. Amsterdam 1985.

6. Erdem, A., and Sand, Lb., Journal of Catalyst. Vol. 60, 1979, halaman 241-256.

7. Gabelica, Z., dkk. The Use of Combined Thermal Analysis to Study Crystallization. Pore Structure:Catalyst Activity and Deactivation of Synthetic Zeolites. Clay Minerals., No. 19, 1984, halaman 803-824.

(6)

9. Rabo, J.A. (Editor) Zeolite Chemistry and Catalyst. American Chemical Society, Washington D.C., 1979. 10. Rhicardson, James T. Principles of Catalyst Development. Pienum Press, New York and London.