Departemen Teknik Gas & Petrokimia Terima kasih atas kesempatan ikut serta dalam Seminar Nasional Teknik Kimia SOEBARDJO BROTOHARDJONO, UPN “VETERAN“ Jawa Timur Judul Penurunan kadar senyawa olefin dalam gas iso-butana dengan metode adsorpsi Disajikan oleh Setiadi Departemen Teknik Gas & Petrokimia Fakultas Teknik - Universitas Indonesia

Penurunan kadar olefin dalam LPG Latar Belakang Petroleum Oil (±4%) Bahan bakar kompor gas rumah tangga (LPG) Potensi sebagai refrigerant (pengganti CFC, chemical perusak lapisan ozon) Cracking in FCC Utilisasi Produk LPG : Isobutana (±88 %) Propana Olefin (3-6 %) Senyawa olefin bersifat reaktif. Karena ikatan rangkap carbon Scope of work Penurunan kadar olefin dalam LPG

Metode adsorpsi - Keistemewaaannya Relatif sederhana dan lebih ekonomis Penyisihan komponen berkadar rendah Final step pemurnian produk Metode Adsorpsi 3 Metode : Hydrotreating Destilasi ekstraksi Destilasi fraksionasi Tujuan Penelitian Adsorpsi untuk penurunan kadar olefin: uji kemampuan adsorben molekuler-sieve & karbon aktif Mendapatkan kurva terobosan berbagai suhu, Penentuan laju adsorpsi serta model adsorpsi isotermis.

Tinjauan teoritis

Tinjauan teoritis

Pelaksanaan penelitian Vent A B C D E F G H 50 ml/min Memantau Cout & waktu Diagram rancangan experimen Sistem adsorsi aliran kontinyu Perlu didapatkan kurva terobosan, C0ut vs waktu

Pengolahan data / Perhitungan Berdasar neraca massa olefin d(q.W) Fin.Cin – Fout.Cout = ---------- dt Fin = laju alir olefin masuk (cc/menit) Fout = laju alir olefin keluar (cc/menit) Cin = konsentrasi olefin masuk (μmol/cc) Cout = konsentrasi olefin keluar (μmol/cc) q = jumlah olefin teradsorp / gram adsorben W = berat adsorben yang digunakan (gr) dt = perubahan waktu adsorpsi (menit) diturunkan diperoleh sebagai berikut: dq dW W. ----- + q . ------ = Fin.Cin – Fout.Cout dt dt Fin Cin Fout Cout Accumulation d(q.W) dt

Perhitungan olefin teradsorpsi Diintegrasikan dengan kondisi batas : t = 0 → q = 0 (tidak ada olefin yang teradsorpsi) t = t* → q = q* (tercapai kesetimbangan adsorpsi) Cout berubah terhadap waktu adsorpsi q*= F/W {(Cin.∆t)-( ∫ Cout dt )} q* Luasan dibawah kurva Luasan diatas kurva terobosan

Hasil dan Pembahasan 50 oC 40 oC 30 oC 20 oC Cout=Cin=C* Kurva terobosan adsorpsi olefin menggunakan molecular sieve 5A pada berbagai temperatur (W = 2 g, F gas = 50 ml/min)

Hasil dan Pembahasan Kurva terobosan adsorpsi olefin menggunakan 20% H3BO3/ karbon aktif pada berbagai temperatur (W = 2 g, F gas = 50 ml/min) 20 oC 30 oC 40 oC 50 oC Cout=Cin=C*

Hasil dan Pembahasan 20 oC 30 oC 40 oC 50 oC q* Jumlah olefin teradsorpsi (q) vs waktu pada molecular-sieve 5A pada berbagai temperatur (W = 2 g, F gas = 50 ml/min)

Hasil dan Pembahasan 30 oC 40 oC 50 oC 20 oC q* Jumlah olefin teradsorpsi (q) vs waktu pada 20% H3BO3/ karbon aktif pada berbagai temperatur (W = 2 g, F gas = 50 ml/min)

Kapasitas adsorpsi Hasil dan Pembahasan Suhu Adsorpsi (oC) Molekuler-sieve 5A 20% H3BO3/Karbon aktif Cout (µmol/cc) q* (µmol/gr) 20 30 40 50 2.40 2.42 2.43 2.44 1740.6 1479.9 1132.3 849.3 2.45 2.46 2.47 2362.5 1747.6 1032.5 725.7 Note : T semakin naik q* semakin menurun T=20-30 oC, Kapasitas adsorbsi 20% H3BO3/Karbon aktif lebih tinggi T=40-50 oC, Kapasitas adsorbsi Molekuler sieve 5A lebih tinggi

Perbandingan kemampuan adsorben pada temperatur 20 oC. Hasil dan Pembahasan Perbandingan kemampuan adsorben pada temperatur 20 oC. Diambil data hasil uji adsorpsi dgn. data adsorben dari data sumber pustaka [Adsorption equilibrium data handbook by Valenzuela and Myers, Prentice Hall (1989)]

Laju adsorpsi olefin formulasi Lagergren; Hasil dan Pembahasan Laju adsorpsi olefin formulasi Lagergren; d(q*- q) - = kads . (q*- q) ln(q*- q) = kads. t dt 20 oC 30 oC 40 oC 50 oC Linearisasi Laju adsorpsi Olefin dengan molecular-sieve 5A

Hasil dan Pembahasan 30 oC 40 oC 50 oC 20 oC Linearisasi Laju adsorpsi Olefin dengan 20% H3BO3/karbon aktif

Koefisien korelasi (R2) Hasil dan Pembahasan Temp. (oC) Kads (μmol/gr.menit) Koefisien korelasi (R2) Mol.-sieve 5A 20%H3BO3/ Karbon 20 0.099 0.080 0.99 0.956 30 0.074 0.072 0.98 0.943 40 0.069 0.95 0.983 50 0.054 0.96 cenderung menurun cenderung konstan T=20-30 oC, Koef. Laju adsorpsi Molekuler sieve 5A lebih tinggi T=40-50 oC, Koef. Laju adsorpsi 20% H3BO3/Karbon lebih tinggi

Hasil dan Pembahasan Pengujian data kesetimbangan hasil eksperimen Kurva linearisasi log Cout vs log q, adsorpsi isotermal model Freundlich Kurva linearisasi 1/Cout vs. 1/q, adsorpsi isotermal model Langmuir Data kesetimbangan adsorpsi mengikuti model adsorpsi Langmuir maupun Freunlich Degree of coverage : medium coverage [G.C Bond (1987), Heterogeneous Catalysis:Principles &applications] Adsorbate olefin berkadar rendah [cenderung membentuk monolayer adsorption ]

Kesimpulan Penurunan kadar senyawa olefin dapat dilakukan dengan menggunakan adsorben jenis molekuler sieve & 20 % H3BO3/karbon aktif dengan proses kontinyu aliran gas iso-butana. Terbentuk pola kurva terobosan S-curve. Kemampuan Molekuler-sieve 5A dan 20 % H3BO3/karbon aktif menurunkan kadar olefin masing-masing sampai 0,3 μmol/cc dan 0,2 μmol/cc pada 20 oC. Penambahan adsorption site asam borat pada permukaan adsorben dapat meningkatkan kemampuan adsorpsi terhadap senyawa olefin. Adsorpsi olefin dapat mengikuti model adsorpsi langmuir maupun Freundlich. Laju kinetika adsorpsi olefin dapat diformulasikan dengan baik dengan tingkat koefisien korelasi yang tinggi.

Pustaka acuan Armor, John N., Environmental Catalysis, ACS Symposium Series, Washington DC, 1994. Bond, G.C., Heterogenous Catalysis, Principles and Aplication, Clarendon Press, Ofxord, 1987. Douglas Ruthven, M., Adsorption, Encyclopedia of Chemical Technology, Vol.1, 4th Ed.,Wiley Inter Science. Frank, Slejko, L., “Adsorption Technology”, Marcell Dekker, Inc., New York, 1985 Gaser, R.P.H., An Introduction to Chemisorption and Catalysis by Metals, Clarendon Press, Oxford,1985. Kirk Othmer, encyclopedia of chemical technology, vol 1, Jhon wiley and Sons Publishing Lee, Y.S. and Su C.C, Experimental studies of isobutane (R600a) as the refrigerant in domestic refrigeration system, Applied Thermal engineering 22 (2002) 507-519 M.A Alsaad and M.A. Hammad, The application of propane/butane mixture for domestic refrigerators, Applied Thermal Engineering 18 (1998) 911-918 Setiadi and Sudirman, Pengaruh rasio B/(Al+B) terhadap aktivitas katalis Alumina-Alumina borat pada reaksi dehidrasi etanol menjadi etilena, Prosiding Seminar Nasional Teknologi Proses Kimia (ISSN : 1410-9891), Depok (2000), pp. F.7.1~ 7.8 Tamon, H., dan Okazaki, M., Influence of Acidic surface Oxides of Activated Carbon on Gas Adsorption Characteristics, Carbon, Vol. 34, No. 6, hlm. 741-746, 1996. Wongwises, Somchai; Nares Chimres, Experimental study of hydrocarbon mixture to replace HFC-134a in a domestic refrigerator, Energy Conversion and Management (2004), article in press

Terima kasih atas segala perhatiannya Jazakumullah khairan katsira