Preparasi dan karakterisasi katalis Ni/Zeolit alam aktif (Ni/NZA) untuk hidrorengkah metil ester asam lemak menjadi fraksi bensin dan solar

MAHARDIANI, Lina, Prof. Dr. Triyono, SU

2010 | Tesis | S2 Ilmu Kimia

Dalam upaya untuk menghasilkan rantai pendek hidrokarbon yang berasal dari minyak sawit, telah dilakukan hidrorengkah metil ester asam lemak (FAME) menggunakan katalis nikel yang diembankan pada zeolit alam aktif (NZA). Zeolit alam dicuci menggunakan H2O dan dikeringkan selama 2 jam menghasilkan sampel zeolit alam (NZ) yang kemudian diberi perlakuan asam dilanjutkan dengan kalsinasi selama 1 jam pada suhu 500oC diperoleh katalis NZA. Impregnasi Ni menggunakan prekusor Ni(NO3)2.6H2O dilakukan dengan memvariasikan kandungan Ni sebesar 2,5 dan 8% dari berat NZA yang menghasilkan katalis Ni/NZA2, Ni/NZA5 dan Ni/NZS8. Karakterisasi katalis yang dilakukan meliputi penentuan keasaman dengan metode gravimetri, rasio Si/Al menggunakan X-ray Fluoresence (XRF), identifikasi logam Ni yang teremban meggunakan X-ray Diffraction (XRD) dan XRF, dan permukaan katalis menggunakan Scanning Electron Microscope-Energi Dispersive X-ray (SEM-EDX) serta penentuan luas permukaan dan rerata jejari pori menggunakan instrumen pengukur luas permukaan. Hidrorengkah metil ester asam lemak dilakukan pada reaktor fixed-bed kolom plat jamak. Kondisi reaksi meliputi waktu retensi 30 menit, laju alir gas hidrogen 20 ml/min dan suhu reaksi 400, 450 dan 500oC. Produk cair hasil reaksi hidrorengkah dianalisis menggunakan kromatografi gas (GC). Hasil penelitian menunjukkan dari hasil XRD impregnasi Ni diindikasikan dengan munculnya puncak difraktogram pada 37,24o dan 43,36o. Hasil kuantitatif XRF menunjukkan bahwa 1,67, 3,92 dan 6,81% berat dari impregnasi Ni ke dalam NZA. Hasil SEM-EDX menunjukkan bahwa terlihat pengotor pada katalis NZ, rapinya susunan kristal pada katalis NZA dan terimpregnasinya Ni pada katalis NZA. Dari proses uji aktivitas katalis didapatkan persentase produk optimum pada jenis katalis Ni/NZA8, yaitu fraksi bensin 29,85% dan fraksi solar 18,03% pada temperatur 500oC. Pada variasi reaktor kolom plat jamak, sebanyak 57,41% produk fraksi bensin diperoleh dengan jumlah plat 2 pada temperatur 500oC, sedangkan sebanyak 36,35% produk fraksi solar diperoleh dengan jumlah plat 1 pada temperatur 500oC .

In an attempt to produce short chain hydrocarbon from palm oil, hydrocracking of fatty acid methyl esther (FAME) over nickel (Ni) impregnated into activated natural zeolite catalyst had been conducted. The natural zeolite was washed with H2O and dried for 2 h then treated with acid followed by calcinations and oxidation at 500oC for 2 h to produce NZA sample. The impregnation of Ni with precursor Ni(NO3)2.6H2O was conducted under variation of Ni content of 2,5 and 8 wt % based on the NZA produced the Ni/NZA2, Ni/NZA5 and Ni/NZA8 catalyst, respectively. The characterization of catalyst was performed by determination of acidity using gravimetric method with ammonia adsorption, Si/Al ratio using X-ray Fluoresence (XRF), determination of nickel content using X-ray Diffraction (XRD) and XRF, observation of catalysts morphology using Scanning Electron Microscope-Energi Dispersive X-ray (SEM-EDX), and determination of surface area and average pore radius by Surface Area Analyzer. Hydrocracking of FAME was carried out in a fixed-bed multiplate column reactor. The reaction conditions were reaction time 30 min, H2 gas flow rate 20 mL/min, and reaction temperature (400, 450 and 500oC). Liquid products of the hydrocracking were analyzed by gas chromatography (GC). The results showed that from XRD difractogram Ni loading into zeolite was indicated by difractogram peaks at 2θ = 37.24o and 43.36o. Quantitative result of XRF showed that 1.67, 3.92 and 6.81 w% of Ni impregnated into the NZA. Meanwhile for SEM-EDX, the results showed that many impurities seen in NZ, the good arrangement of crystal, and Ni impregnated on the NZA. The optimum conversion of gasoline fraction (29.85 wt%) and diesel fraction (18.03 wt%) was performed by Ni/NZA8 at 500oC for 1 plate column reactor. For multiplate column variation, the optimum conversion of gasoline fraction was 57.41% (2 plates) and diesel fraction 36.35% (1 plate) at temperature 500oC.

Kata Kunci : hidrorengkah, asam lemak metil ester (FAME), Ni/Zeolit, reaktor kolom plat jamak, hydrocracking, fatty acid methyl ester, activated natural zeolite, fixedbed multiplate column reactor