Laboratorium Thermodinamika Jurusan Teknik Kimia Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya DESULFURISASI RESIDU OIL DENGAN METODE OXIDATIVE DESULFURIZATION FAJAR AMA EBAN NRP. 2308 100 515 Penyusun : Pembimbing : Prof. Dr. Ir. GEDE WIBAWA, M. Eng Ir. WINARSIH KADEK RINDA RAHAYU NRP. 2308 100 516
LOKASI CADANGAN GAS ALAM DI INDONESIA
NATURAL GAS TERMINOLOGY
LATAR BELAKANG Terkandungnya senyawa sulfur yang merupakan impuirities pada residu oil (kondensat) Mengurangi mutu dari residu oil baik sebagai bahan bakar maupun sebagai solvent pada dunia industri DESULFURISASI
PENELITIAN TERDAHULU 1. Zannikos et al (1995), desulfurisasi gas oil dengan sistem H 2 O 2 -acetic acid dengan pemanasan pada temperature 90 0 C dan pengadukan selama 30 menit. 2. Yao (2004), melakukan penelitian pada penghilangan sulfur dengan mengaplikasikan formic acid sebagai katalis dan larutan H 2 O 2 sebagai oxidant untuk mengoksidasi komponen sulfur dalam light oil.
PENELITIAN TERDAHULU 3. Zhi et al (2006), melakukan penelitian desulfurisasi menggunakan sistem oksidasi H 2 O 2 dan acetic acid anhydride untuk mengoksidasi sulfur pada diesel oil. 4. Ahmed et al (2009), melakukan penelitian pada penghilangan sulfur pada fraksi petroleum (ultra low sulfur fuels) dengan proses hydro treated diesel base oil dan oxidation dengan H 2 O 2 dan acetic acid (AcOH) menggunakan H 2 SO 4 sebagai katalis. 5. Ashgar et al (2010), melakukan penelitian desulfurisasi dari non-hydrotreated kerosene dengan pengoksidasian yang diikuti dengan proses pemisahan ekstraksi liquid-liquid.
PERUMUSAN MASALAH Kandungan sulfur yang sulit dihilangkan dari bahan bakar cair seperti kerosene,diesel oil, gasoline dan residu oil (kondensat) Diperlukkan metode yang tepat untuk menghilangkan kandungan sulfur dalam residu oil (kondensat) Pada umumnya metode yang digunakan adalah oxidative desulfurization Experiment
TUJUAN PENELITIAN Mengaplikasikan metode oxidative desulfurization yang dilakukan oleh (ashgar et al, 2010) untuk mereduksi kandungan sulfur pada residu oil (kondensat).
MANFAAT PENELITIAN Berkurangnya kandungan sulfur dalam residu oil (kondensat) Aplikasi dalam Dunia Industri Memperbaiki mutu dari residu oil (kondensat) sebagai solvent dan bahan bakar pada dunia industri.
METODE LOGI PENELITIAN Scope Experiment Bahan Katalis Acetic Acid Formic Acid Solvent
DIAGRAM ALIR OXIDATIVE DESULFURIZATION Oksidasi Mencampurkan residu oil dan katalis Memanaskan campuran tersebut sampai suhu 50 0 C dan disertai dengan pengadukan Ekstraksi liquid-liquid Mencampurkan residu oil yang telah teroksidasi dengan solvent Memanaskan campuran sampai suhu 30 0 C dan pengadukan selama 30 menit Setelah suhu konstan ditambahkan H 2 O 2 dan menset waktu oksidasi 150 menit Memisahkan 2 fase yang terbentuk dari hasil oksidasi Mencuci fase residu oil dengan aquadest Menambahkan aquadest pada campuran hasil ekstraksi agar terbentuk 2 fase Memisahkan fase rafinat dan fase ekstrak Menganalisa fase residu oil dengan metode XRF Menganalisa fase rafinat dengan metode XRF Sumber : Asghar et al, 2010
HASIL DAN PEMBAHASAN Total Sulfur dalam residu oil (kondensat) = 424.77 ppm Pengaruh jenis katalis dan solvent terhadap % desulfurisasi. No Bahan V/V (ml) % Desulfurisasi Tahap Oksidasi Solvent Rasio solvent/sampel % Desulfurisasi Tahap Ekstraksi % Desulfurisasi Total 1 2 kondensat 250 Asam Asetat 23 Hydrogen Peroxide 8 kondensat 250 Asam Formiac 23 Hydrogen Peroxide 8 59.02 45.84 0.5 17.03 66.00 1 17.71 66.28 2 26.30 69.80 3 30.50 71.52 0.5 6.80 61.81 1 8.22 62.39 2 16.26 65.68 3 18.58 66.64 0.5 17.45 55.29 1 27.76 60.87 2 36.03 65.35 3 38.65 66.77 0.5 13.84 53.33 1 18.82 56.03 2 27.23 60.59 3 29.82 61.99
Desulfurisasi [%] Desulfurisasi [%] HASIL DAN PEMBAHASAN Grafik hubungan antara % desulfurisasi dengan rasio solvent/residu oil untuk katalis asam asetat Gambar 4. 1 Grafik hubungan antara % desulfurisasi dengan rasio sovent / residu oil untuk katalis asam asetat 74 72 70 68 66 64 62 Grafik hubungan antara % desulfurisasi dengan rasio solvent/residu oil untuk katalis asam formiac Gambar 4.2 Grafik hubungan antara % desulfurisasi dengan rasio solvent / residu Oil untuk katalis asam formiac 70 65 1 2 3 Rasio Volume Solvent / Residu oil 60 55 1 2 3 Rasio Volume Solvent / Residu Oil
PENGARUH RASIO SOLVENT/RESIDU OIL 76 75 74 % Desulfurisasi 73 72 71 70 69 68 67 0 2 4 6 8 10 Ratio Solvent/residu oil
HASIL DAN PEMBAHASAN Pengaruh jumlah katalis asam asetat terhadap % desulfurisasi. No Bahan V/V (ml) % Desulfurisasi Tahap Oksidasi Solvent Rasio solvent/sampel % Desulfurisasi Tahap Ekstraksi % Desulfurisasi Total 1 2 kondensat 250 Asam Asetat 18 Hydrogen Peroxide 8 kondensat 250 Asam Asetat 13 Hydrogen Peroxide 8 58.94 49.65 0.5 10.14 63.10 1 16.29 65.63 2 31.51 71.88 3 34.76 73.21 0.5 6.34 61.54 1 15.22 65.19 2 24.54 69.02 3 26.90 69.99 0.5 22.97 61.22 1 32.11 65.82 2 38.86 69.22 3 36.47 68.01 0.5 21.80 60.63 1 30.34 64.93 2 34.95 67.25 3 36.09 67.82
Desulfurisasi [%] Desulfurisasi [%] HASIL DAN PEMBAHASAN Grafik hubungan antara % desulfurisasi dengan rasio solvent/residu oil menggunakan variasi komposisi asam asetat 18 ml Gambar 4.3 Grafik hubungan antara % desulfurisasi dengan rasio solvent / residu oil menggunakan variasi komposisi asam asetat 18 ml 75 70 Grafik hubungan antara % desulfurisasi dengan rasio solvent/residu oil menggunakan variasi komposisi asam asetat 13 ml Gambar 4.4 Grafik hubungan antara % desulfurisasi dengan rasio solvent / residu menggunakan variasi komposisi asam asetat 13 ml 70 65 68 66 1 2 3 Rasio Volume Solvent / Residu Oil 64 62 60 1 2 3 Rasio Volume Solvent / Residu Oil
HASIL DAN PEMBAHASAN Pengaruh jumlah oksidator (hydrogen peroksida) terhadap% desulfurisasi. No Bahan V/V (ml) % Desulfurisasi Tahap Oksidasi Solvent Rasio solvent/sampel % Desulfurisasi Tahap Ekstraksi % Desulfurisasi Total 1 2 kondensat 250 Asam Asetat 18 Hydrogen Peroxide 13 kondensat 250 Asam Asetat 18 Hydrogen Peroxide 18 59.30 60.58 0.5 17.47 66.41 1 21.39 68.01 2 21.84 68.19 3 22.22 68.35 0.5 14.06 65.03 1 17.11 66.27 2 21.11 67.89 3 21.82 68.18 0.5 18.38 67.82 1 20.14 68.52 2 21.49 69.05 3 22.11 69.30 0.5 15.41 66.65 1 20.32 68.59 2 22.43 69.42 3 24.50 70.24
Desulfurisasi [%] Desulfurisasi [%] HASIL DAN PEMBAHASAN Grafik hubungan antara % desulfurisasi dengan rasio solvent/residu oil menggunakan variasi Gambar 4.6 Grafik hubungan antara % desulfurisasi dengan rasio solvent / residu oil komposisi menggunakan hydrogen variasi komposisi peroxida hydrogen 13 peroksida ml 13 ml 70 Grafik hubungan antara % desulfurisasi dengan rasio solvent/residu oil menggunakan variasi Gambar 4.5 Grafik hubungan antara % desulfurisasi dan rasio solvent / residu oil komposisi menggunakan hydrogen variasi komposisi peroxida hydrogen 18 peroxida ml 18 ml 68 72 66 70 1 2 3 Rasio Volume Solvent / Residu Oil 68 66 1 2 3 Rasio Volume Solvent / Residu oil
HASIL DAN PEMBAHASAN Pengaruh jumlah residu oil (kondensat) terhadap % desulfurisasi. No Bahan V/V (ml) % Desulfurisasi Tahap Oksidasi Solvent Rasio solvent/sampel % Desulfurisasi Tahap Ekstraksi % Desulfurisasi Total 1 2 kondensat 180 Asam Asetat 18 Hydrogen Peroxide 18 kondensat 145 Asam Asetat 18 Hydrogen Peroxide 18 65.57 66.90 0.5 4.52 67.13 1 7.27 68.07 2 17.13 71.47 3 19.98 72.45 0.5 2.58 66.46 1 3.78 66.87 2 9.85 68.96 3 11.67 69.59 0.5 8.07 69.57 1 9.96 70.19 2 19.83 73.46 3 21.47 74.00 0.5 4.38 68.35 1 8.71 69.78 2 15.08 71.89 3 16.11 72.23
Desulfurisasi [%] Desulfurisasi [%] HASIL DAN PEMBAHASAN Grafik hubungan antara % desulfurisasi dengan rasio solvent/residu oil menggunakan variasi Gambar 4.8 Grafik hubungan antara % desulfurisasi dengan rasio solvent / residu oil menggunakan komposisi variasi residu komposisi oil resdiu 180 oil ml 180 ml 72 70 Grafik hubungan antara % desulfurisasi dengan rasio solvent/residu oil menggunakan variasi Gambar 4.7 Grafik hubungan antara % desulfurisasi dengan rasio solvent / residu oil komposisi residu oil 145 ml menggunakan variasi komposisi residu oil 145 ml 76 68 66 74 72 1 2 3 Rasio Volume Solvent / Residu Oil 70 68 1 2 3 Rasio Volume Solvent / Residu Oil
KESIMPULAN 1. Kandungan sulfur pada residu oil (kondensat) telah berhasil direduksi dari total sulfur 424,77 ppm menjadi 110,43 ppm dengan metode oxidative desulfurization. 2. Penggunaan katalis asam asetat lebih baik dibandingkan dengan asam formiac dimana % desulfurisasi untuk asam asetat sebesar 59 % sedangkan asam formiac hanya mencapai 45 %. 3. lebih baik pada tahap ekstraksi dibandingkan dengan ethanol, dengan % desulfurisasi yang dihasilkan sebesar 74 % sedangkan ethanol 69 %. 4. Hasil terbaik pada penelitian ini dengan % desulfurisasi total 74 % didapatkan pada variasi komposisi sampel : - Tahap oksidasi Residu oil: 145 ml; Asam Asetat :18 ml; H 2 O 2 : 18 ml. -Tahap ekstraksi Rasio /Residu Oil : 3
LOGO www.themegallery.com
Peralatan Penelitian Oxidative Desulfurization
Perbandingan Single Extraction dan ODS Sumber : Asghar et al,2010.
X-Ray Fluorosence (XRF)
Polarity Index Solvent Polarity Index (P') n-pentane 0 n-heptane 0.1 n-hexane 0.1 Isooctane 0.1 Cyclohexane 0.2 Toluene 2.4 Methyl-butyl-ether 2.5 Benzene 2.7 Ethyl ether, anhydrous 2.8 Dichloromethane 3.1 1,2-Dichloroethane 3.5 1-Butanol 3.9 2-Propanol 3.9 n-butyl acetate 4 Polarity Index (P') 1-Propanol 4 Tetrahydrofuran 4 Chloroform 4.1 4.3 Ethyl acetate 4.4 Methyl ethyl ketone 4.7 1,4-Dioxane 4.8 Acetone 5.1 5.1 Pyridine 5.3 Acetonitrile 5.8 N,N-Dimetylformamide 6.4 n-methyl-2-pyrrolidone 6.7 Water 10.2 Sumber : Burdick & Jackson