Studi kinetika reaksi Hidrorengkah Aspal Buton dalam reaktor Fixed bed menggunakan katalisator Molibdenum-Nikel / Gamma-Alumina
HASYIM, Wakhid, Dr.Ir. Bardi Murachman, SU.,DEA
2004 | Tesis | S2 Teknik KimiaAspal adalah bitumen setengah padat yang terdiri dari partikel-partikel koloid (aspalten) yang terdispersi di dalam resin dan konstituen minyak. Aspalten terdiri dari gugus-gugus hidrokarbon aromatik komplek yang dihubungkan dengan gugus hidrokarbon, atom belerang dan oksigen, oleh karena itu perlu pengolahan lebih lanjut untuk diubah menjadi hidrokarbon ringan yang bisa bermanfaat sebagai bahan bakar dan bahan baku industri petrokimia. Pada penelitian ini akan dipelajari reaksi hidrorengkah Aspal Buton secara sinambung dalam reaktor fixed bed menggunakan katalisator Mo-Ni/γ-alumina. Proses hidrorengkah aspal dijalankan dalam sebuah reaktor fixed bed dengan diameter 1,5 cm dan tinggi 4 cm yang berisi katalisator Mo-Ni/γ-alumina. Proses ini adalah semi batch dimana umpan aspal dengan berat 30 gram dipanaskan di dalam autoclave pada suhu sekitar 400℃, selanjutnya uap aspal masuk reaktor yang berisi 2 gram katalisator Mo-Ni/γ-alumina bersama gas hidrogen yang mengalir dengan kecepatan konstan 505 ml/menit. Reaksi hidrorengkah aspal dalam reaktor fixed bed ini dapat dianggap proses ajeg dengan memilih waktu reaksi selama 1 jam yang dimulai pada menit ke 10 setelah suhu umpan aspal mencapai 400℃, dimana kecepatan penguapan aspal selama waktu tersebut mendekati konstan. Hasil yang diperoleh adalah cairan yang keluar reaktor bersama aspal sisa reaksi dan gas yang terdiri dari hidrokarbon ringan. Hasil cair dan gas dianalisa menggunakan Gas Chromatography (GC). Peubah yang dipelajari adalah suhu reaksi dengan kisaran 350-500℃ dan tekanan reaktor dengan kisaran antara 6-14 bar. Hasil penelitian menunjukkan bahwa model kinetika reaksi hidrorengkah aspal dalam reaktor fixed bed menggunakan katalisator Mo-Ni/γ-alumina adalah reaksi permukaan antara uap aspal terserap pada permukaan katalis dengan gas hidrogen yang tidak terserap. Hasil yang diperoleh berupa fraksi gas dan fraksi minyak, dengan kecepatan reaksi tergantung pada suhu dan tekanan reaksi. Nilai konstanta-konstanta kecepatan reaksi untuk model yang dipilih (model 3) adalah : ksM = 1,274 e-1837,41/T , gram minyak/(jam.gram katalis.atm) ksG = 2,839 e-3379,09/T , gram gas/(jam.gram katalis.atm) KA = 3,12 e 692,75/T , 1/atm K’G = 0,157 e 1048,7/T , 1/atm K’M = 4,499 e 362,8/T , 1/atm Dari persamaan kecepatan reaksi diperoleh ralat untuk reaksi hidrorengkah aspal menjadi gas sebesar 5,221 % dan reaksi aspal menjadi minyak sebesar 4,121 %, dengan nilai sum of square of error (SSE) dari hasil optimasi konstanta-konstanta tersebut adalah 1,3882.10-3.
Asphalt is a semi-solid bitument consisting of colloid particles ( asphaltenes ) dispersed in the resin and oil constituent. Asphaltenes consist of complex aromatic hydrocarbon compounds which are related to hydrocarbon compounds, sulphur and oxygen atoms, therefore , there is a need for asphalt to be processed further to become light hydrocarbons useful for fuel and for raw material of petrochemical industry. This research studies hydrocracking reaction of Butonian Asphalt in the fixed bed reactor using Mo-Ni/γ-alumina catalyst. Asphalt hydrocracking process is done in a fixed-bed reactor, the diameter of which is 1.5 cm and the height 4 cm, consisting of Mo-Ni/γ-alumina catalyst. This process is semi batch in which 30 grams of asphalt feed is heated in an autoclave in the temperature of 400℃. And then asphalt vapour goes into the reactor containing 2 grams Mo-Ni/γ-alumina catalyst which together with hydrogen gas flows in the constant rate. The asphalt hydrocracking reaction in this fixed-bed reactor is considered to be steady with the choice of reaction time 1 hour, and starts in the 10th minute after the asphalt feed temperature achieves 400℃, in which asphalt vaporization rate in that period of time is nearly constant. The product of this reaction is liquid mixed with asphalt which is not reacted yet and gas consisting of light hydrocarbons. The liquid and gas products are analyzed using Gas Chromatography (GC). The variables observed is the reaction temperature in the range of 350℃ – 500℃ and the reactor pressure in the range of 6-14 bar. The result of the study shows that the kinetic model of the asphalt hydrocracking process in the fixed bed reactor using Mo-Ni/γ-alumina catalyst is the surface reaction of asphalt vapour adsorbed in the catalyst surface and hydrogen gas which is not adsorbed. The product of this reaction is in the form of gas fraction and oil fraction, with the reaction rate which depends on the reaction temperature and pressure. The constants of the reaction rate of the selected model (model 3) are as follows : ksM = 1.274 e-1837,41/T , gram oil/(hour.gram catalyst.atm) ksG = 2.839 e-3379,09/T , gram gas/(hour.gram catalyst.atm) KA = 3.12 e 692,75/T , 1/atm K’G = 0.157 e 1048,7/T , 1/atm K’M = 4.499 e 362,8/T , 1/atm Based on the reaction rate equation, there must be a correction of 5.221 % for the asphalt hydrocracking reaction to become gas and 4.121 % for the asphalt reaction to become oil, with sum of square of error (SSE) of constants optimization is 1.3882 x 10-3.
Kata Kunci : Kinetika Reaksi,Hidrorengkah Aspal Buton,Reaktor Fixed Bed
