Nadofatul Riyanti (12307144042)
Review jurnal
Large Mesopore Generation in an Amorphous Silica-Alumina by Controlling the Pore Size with the Gel Skeletal Reinforcement and Its Application to Catalytic Cracking
Oleh: Atsushi Ishihara, Tadanori Hashimoto dan Hiroyuki Nasu 1. Pendahuluan
Kelebihan jumlah fraksi berat minyak bumi yang dihasilkan dan pemanfaatnya telah menjadi salah satu masalah. Proses pengolahan fraksi berat minyak bumi ini dengan cracking katalitik, yang akan menghasilkan bensin oktan tinggi dengan kandungan sulfur rendah. Umumnya, unit desulfurisasi ditempatkan setelah unit FCC (Fluid Catalytic Cracking). Menurunnya bilangan oktan dikarenakan pada unit ini menurunkan kandungan olefin. Untuk mengatasi masalah ini produksi produk turunan dalam jumlah besar sangat diperlukan pada penempatan di unit desulfurisasi. Oleh karena itu, pembentukan katalis baru yang mempunyai selektivitas tinggi untuk turunan produk dalam cracking katalitik perlu dibutuhkan. Seperti yang diketahui bahwa katalis pada FCC umumnya tidak hanya mengandung zeolit sebagai komponen utama tetapi silika-alumina sebagai matriks. Meskipun zeolit merupakan katalis sangat aktif, ukuran pori zeolit relatif kecil. Sebagian besar pori-pori zeolit terdiri dari pori-pori mikro sehingga tidak dapat meloloskan dan mendifusi hidrokarbon dengan struktur molekul besar, minyak dalam gas vakum atau residu atmosfer. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengontrol ukuran pori silika dan silika-alumina dengan gel penguatan tulang dan menyiapkan bahan pore besar yang mempromosikan difusi cepat dari molekul dan pembentukan preferensial hidrokarbon bercabang bila digunakan dalam katalitik cracking sebagai matriks. Dalam gel penguatan kerangka, kekuatan kerangka silika gel secara efektif ditingkatkan dengan penuaan dengan TEOS / 2-propanol dicampur larutan dengan penghambatan pori penyusutan.
2. Bagian eksperimen
Reagen untuk persiapan gel adalah tetraetil ortosilikat, TEOS, aluminium tri-sec-butoksida, air penukar ion dan 2-propanol. Silika-alumina disintesis dengan proses sol-gel katalitik asam-basa, termasuk sol-gel penguat kerangka. TEOS digunakan sebagai prekursor silika. Perbandingan berat TEOS yang digunakan untuk penguat kerangka dala larutan ini adalah 100, 200 atau 362 untuk 100 dari TEOS prekursor silika. Katalis hasil sintesis dikarakterisasi dengan XRD, adsorpsi N2, adsorpsi NH3, dan TEM. Aktivitas
katalis dan selektivitas produk dalam katalitik cracking dari n-dodekana diselidiki dengan 1 gram dikemas kedalam reaktor fix-bed (tabung stainless, panjang 30 cm, diameter bagian dalam 8 mm, diameter luar 10 mm). Kaca wol dan pasir kuarsa yang dikemas dalam sisi atas dan bawah dari katalis. Reaktor dipanaskan sampai 500°C pada tingkat pemanasan 10°C/menit dibawah 30 mL/menit aliran N2. Setelah berhenti aliran
N2, n-dodekana dimasukkan pada tingkat 1,1 mL/menit untuk 80 s. Setelah itu, 30
mL/menit dari N2 dimasukkan lagi pada 500°C selama 20 menit. Produk cair
Produk gas dikumpulkan dalam bag tedlar dengan N2. Produk cair dan gas dianalisis
dengan GC-FID. Jumlah kokas pada katalis yang digunakan diukur dari penurunan berat setelah kalsinasi pada 500°C selama 12 jam. Minimum konversi diperkirakan dengan jumlah produk pulih terhadap jumlah pakan dari n-dodekana untuk semua katalis.
[image:2.595.236.405.152.275.2]3. Hasil dan Pembahasan
Gambar 1. Pola XRD zeolit, katalis campuran dan silika-alumina
Pada Gambar 1. menunjukkan bahwa pada pola XRD dari silika dan silika-alumina tidak ada puncak hasil ini menunjukkan bahwa sifat kristal yang dihasilkan amorf. Sedangkan pola XRD dari katalis campuran menunjukan puncak. Hal ini disebabkan dari adanya struktur kristal zeolit.
Gambar 2. Isoterm adsorpsi-desorpsi N2 (a) silika dan (b) silika-alumina
[image:2.595.202.435.362.470.2]Gambar 3. BJH distribusi ukuran pori silika dan silika alumina
Pada Gambar 3 menunjukkan bahwa silika dan silika-alumina memiliki distribusi ukuran pori yang lebih besar dan lebih luas dengan peningkatan jumlah larutan TEOS untuk penguatan.
Gambar 4. Perbandingan BJH distribusi ukuran pori untuk silika-alumina, katalis campuran dan zeolit
Pada Gambar 4. Dapat dijelaskan bahwa ketika silika-alumina dicampur dengan zeolit dan sol alumina (pengikat), area permukaan dan volume pori mesopori diukur dengan metode BJH menurun. Namun hampir diameter pori yang sama dan distribusi pori yang dipertahankan.
[image:3.595.241.393.293.425.2]tunggal atau katalis campuran menggunakan silika-alumina konvensional (refSA), distribusi produk gas (C1-C4) dan bensin (C5-C11) fraksi dan beberapa parameter di fraksi bensin dibandingkan. Dalam katalis campuran menggunakan gel penguatan kerangka, MAT-100SA-5 dan MAT-200SA-5, distribusi bensin meningkat meskipun konversi sedikit menurun. Distribusi produk dari katalis campuran (MAT-362SA-5) sangat mirip dengan zeolit tunggal, mungkin karena konversi mirip dengan yang dari zeolit tunggal. Kehadiran mesopori yang lebih besar dalam matriks katalis retak akan mempromosikan tidak hanya difusi reaktan molekul mendekati situs asam zeolit dan untuk menghasilkan produk bercabang besar, tetapi juga penghapusan efektif dari produk bercabang untuk mencegah retak kelebihan produk tersebut.
Gambar 5. Gambar TEM silika, katalis campuran dan zeolit
Dari gambar diatas menyatakan pada silika dengan pori besar (362SiO2) tidak menunjukkan pola diffraktif sedangkan katalis campuran menunjukkan pola diffraktif sedikit kabur dan zeolit yang jelas, menunjukkan bahwa struktur kristal zeolit dipertahankan dalam katalis campuran. Gambar TEM silika dan katalis campuran menunjukkan bentuk bulat dari setiap partikel dan dapat dianggap bahwa ruang antara partikel-partikel ini merupakan mesopori, sedangkan Gambar TEM zeolit tidak menunjukkan bentuk bulat, menunjukkan bahwa zeolit tercampur merata dan tersebar dengan silika-alumina. Amorf silika-alumina dengan mesopori memiliki stabilitas hidrotermal rendah dan sifat keasaman juga lemah. Namun, penggunaan simultan dari zeolit dan amorf silika-alumina dipertahankan kristalinitas zeolit dan rekristalisasi zeolit, menunjukkan bahwa amorf silika-alumina masih memiliki potensi besar untuk digunakan dalam katalitik cracking.
4. Komentar
silika-alumina. Walaupun katalis campuran menunjukkan hasil bagus juga namun tidak sebagus katalis zeolit. Hal ini disebabkan pada katalis campuran masih ada kandungan zeolit.
