34
PREPARASI DAN KARAKTERISASI KATALIS MONOMETAL Mo/USY (PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF THE MONOMETAL CATALYST
Mo/ USY)
Khoirina Dwi Nugrahaningtyas1*, Wega Trisunaryanti2, Triyono2, Nuryono2, Dian Maruto Widjonarko1, Mulyani1
1
Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret, Jl. Ir Sutami No 36 A Kentingan Surakarta
2
Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Gadjah Mada, Sekip Utara, Bulaksumur, Yogyakarta
E-mail: khoirinadwi@yahoo.com
Received 20 December 2011, accepted 5 February 2012, Published 05 March 2012
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk preparasi dan karakterisasi katalis berbasis logam Mo yang diembankan pada Ultra Stable Y-zeolite (USY), untuk menghasilkan katalis dengan aktivitas reaksi reaksi hydrotreatment dalam rangka menghilangkan pengotor berupa senyawa yang mengandung gugus heteroatom yang tidak diinginkan.
Prosedur yang dilakukan adalah preparasi, aktivasi dan karakterisasi. Katalis monometal Mo/USY dipreparasi dengan variasi konsentrasi larutan garam logam prekursor (konsentrasi), yaitu 2, 6, 10 dan 14% (b/b). (8 % b/b). Adapun aktivasi katalis meliputi kalsinasi, oksidasi dan reduksi, sedangkan karakterisasi katalis meliputi kristalinitas, kandungan logam, keasaman, luas permukaan
spesifik dan porositasnya. Hasil penelitian menunjukkan bahwa katalis yang diperoleh
mempunyai beberapa karakter yang baik untuk reaksi hydrotreatment. Satu hal lagi adalah bahwa berdasarkan karakternya, katalis Mo10/USY merupakan katalis dengan karakter yang terbaik.
Kata kunci: hydrotreatment, preparasi, karakterisasi, katalis Mo/USY
ABSTRACT
This research deals with preparing and characterizing the metal based-catalyst of Mo supported on Ultra Stable Y-zeolite (USY) and, is aimed to ascertain the best produced catalyst for hydrotreatment reaction in standpoint of its capabilities on removing the unwanted-heteroatom compounds.
Procedure of catalyst treatment was preparation, activation and characterization. Monometal catalyst Mo/USY was prepared under variation concentrations of salt metal precursor (concentrations), i.e 2, 6, 10 and 14% wt. The activation steps were carried out by calcination, oxidation, and reduction. Characterization of catalysts were determined by data of XRD, AAS, acidity, surface area and its porosity. The result shows that these catalysts have several good characters that supporting their usefulness in hydrotreatment-catalytic reaction. In addition, catalyst Mo10/USY performs many ideal criteria as the best functional catalyst.
PENDAHULUAN
Sintesis katalis untuk reaksi hydrotreatment telah menjadi semakin penting dalam industri bahan bakar (minyak bumi) dan telah membuat kontribusi yang signifikan terhadap kemajuan teknologi hydroprocessing (Coulier et al., 2000; Hensen et al., 1996; Isoda et al., 1996; Kagami et al., 2005; Kameoka et al., 1996). Industri minyak bumi telah dipaksa untuk mengatasi tantangan bagaimana membuat proses pemurnian minyak yang lebih efisien dan bagaimana meng-upgrade residu agar kualitasnya menjadi lebih. Efisiensi ini juga menjadi tantangan bagi dunia energi dalam mengatasi dampak lingkungan.
Dalam beberapa dekade terakhir, residu minyak bumi dianggap sebagai 'sampah' yang dibuang selama proses industri. Memang, residu tersebut telah diketahui memiliki sejumlah besar kandungan sulfur, nitrogen dan logam yang sangat korosif terhadap instalasi kilang. Kontaminan heteroatom tersebut mengakibatkan rendahnya kualitas produk hasil konversi menjadi bahan bakar. Selain itu, bahan bakar yang dihasilkan tersebut juga menyebabkan polusi lingkungan.
Baru-baru ini, residu tersebut digunakan sebagai sumber energi berkualitas tinggi melalui proses penghilangan kandungan senyawa heteroatomnya. Proses tersebut akan melibatkan beberapa set katalis untuk reaksi hidrotreatment termasuk katalis reaksi hidrodesulfurisasi (HDS), sebuah reaksi yang bertujuan untuk menghilangkan sulfur dari residu tersebut. Namun, penelitian ini ditentukan pada studi katalis HDS.
Katalis HDS secara signifikan penting dalam hidrodesulfurisasi karena perannya dalam menghilangkan sulfur untuk menghasilkan bahan bakar dengan kualitas yang lebih baik. Banyak peneliti (Absi-Halabi et al., 1998; Li et al., 2000; Martinez et al, 1998; Ozkan et al., 1994; Periera et al., 1993; Steiner, P., 2002; Sugioka et al., 2004; Yu et al., 1999; Yu et al., 2003) telah mempelajari katalis tersebut. Namun, tingkat efektivitas katalis tersebut 'masih jauh dari harapan untuk mengurangi kontaminan tersebut heteroatom. Augustine (1996) telah membuat tinjauan umum beberapa hasil penelitian tentang katalis untuk menghilangkan kontaminan tersebut. Metode preparasi yang digunakan oleh peneliti-peneliti sebelumnya dalam menggabungkan proses kalsinasi dan reduksi diikuti dengan proses sulfidasi menjadi faktor utama yang menyebabkan rendahnya efektivitas dalam menghilangkan sulfur. Hal ini, adalah karena terjadinya penurunan aktivitas katalitik selama proses preparasi katalis sistem logam-pengemban.
36
Katalis NiMo/Al2O3 dan CoMo / Al2O3 telah banyak digunakan dalam industri
minyak bumi. Namun, penggunaan Al2O3 sebagai agen pengemban kurang efektif karena
bersifat innert, yaitu tidak mempunyai situs aktif katalitik. Selanjutnya Sugioka et al. (2004) telah melakukan penelitian tentang katalis sulfida Pt dengan beberapa variasi pengemban antara lain Al2O3 dan HZSM-5. Hasil penelitian menunjukkan bahwa aktivitas
katalis sulfida Pt/HZSM-5 lebih baik daripada Pt/Al2O3. Sementara itu Li et al. (2000)
telah mempelajari katalis sulfida NiMo dengan variasi pengemban USY, NaY zeolit, mordenit dan ZSM-5 dan diperoleh bahwa aktivitas katalitik tertinggi adalah untuk katalis sulfida dengan pengemban USY.
Berdasarkan hasil-hasil penelitian tersebut, maka pada penelitian ini digunakan pengemban USY menggantikan Al2O3. Penggunaan USY diharapkan akan lebih efektif
untuk industri minyak bumi seperti yang telah dibuktikan oleh Li et al. (2000). Namun demikian, penelitian yang mempelajari pengaruh variasi konsentrasi prekusor logam terhadap karakter katalis yang dihasilkan belum pernah dilakukan. Dalam penelitian ini akan mengkaji pengaruh konsentrasi prekusor logam Mo yang diembankan pada USY.
METODE PENELITIAN
Pengemban yang digunakan dalam penelitian ini adalah NH4-USY yang diperoleh
dari Tosoh Inc Jepang. Pengemban tersebut dikalsinasi selama 1 jam untuk memperoleh H-USY sebelum digunakan untuk proses preparasi katalis. Metode impregnasi basah digunakan untuk sintesis katalis monometal Mo/USY (Nugrahaningtyas et al., 2007) dengan berbagai konsentrasi heptamolibdat amonium (NH4)6Mo7O24.4H2O (pa E. Merck)
yaitu Mo2/USY, Mo6/USY, Mo10/USY, Mo14/USY. Preparasi katalis kemudian diikuti dengan langkah-langkah berturut-turut yaitu kalsinasi, oksidasi dan reduksi.
Beberapa standar karakterisasi katalis yaitu tingkat kekristalan, kandungan logam, keasaman total, luas permukaan spesifik, volume pori total dan rerata jejari pori digunakan untuk mengkarakterisasi katalis yang dihasilkan. Alat X-ray difraktometer MMCR Philips digunakan untuk mengukur tingkat kekristalan. Kandungan logam katalis tersebut diukur dengan menggunakan AAS merk Perkin Elmer. Metode penyerapan amonia digunakan untuk mengukur keasaman total. Adapun luas permukaan spesifik, volume pori total, dan rerata jejari pori diukur dengan metode penyerapan gas N2 dan dihitung dengan metode
Katalis yang diperoleh kemudian diuji aktivitas katalitiknya pada reaksi HDS tiofen dengan menggunakan reaktor sistem alir pada temperatur dan laju alir hidrogen optimum sesuai penelitian Nugrahaningtyas et al., (2007). Sebagai pembanding dilakukan proses yang sama di ulangi pada reaksi termal serta pada reaksi dengan jenis katalis yang berbeda yaitu USY.
PEMBAHASAN
Identifikasi dan karakterisasi material pengemban bertujuan untuk mengidentifikasi dan mengetahui karakter dari material pengemban yang nantinya akan digunakan sebagai pembanding untuk katalis logam-pengemban yang dihasilkan. Data karakter pengemban (USY telah disampaikan dalam penelitian Nugrahaningtyas et al. (2009). Data tersebut dilakukan beberapa pengolahan ulang dan kajian yang berbeda pada artikel ini.
Karakter sampel USY
Material pengemban yang digunakan dalam penelitian ini adalah NH4-USY yang
berasal dari Tosoh Corporation, Jepang. NH4-USY merupakan suatu zeolit Y yang
kation-kationnya telah digantikan oleh amonium dan bersifat stabil terhadap perlakuan termal. Preparasi awal bertujuan untuk mengubah material pengemban NH4-USY menjadi
H-USY (menghilangkan NH3). Perubahan gugus ion NH4+ yang terikat pada USY menjadi
H+, menyebabkan terbentuknya situs asam Brønsted, yang bertujuan untuk memodifikasi sifat katalitik dari USY. Kalsinasi juga dapat menghilangkan oksida organik pengotor tetapi tidak merusak struktur kristal USY, sehingga kristalinitas USY secara keseluruhan meningkat. Sampel H-USY tersebut untuk selanjutnya disebut USY.
Analisis XRD terhadap USY dilakukan secara kualitatif untuk mengetahui jenis mineral yang menyusun USY dengan mencocokkan harga d sampel dengan data standar JCPDS Powder Diffraction File. Difraktogram sampel NH4USY dan USY, disajikan
selengkapnya pada Gambar 1.
Berdasarkan analisis terhadap difraktogram tersebut, diperoleh bahwa pada sampel NH4-USY terdapat tiga puncak dominan yaitu pada basal spacing d 13,923 Å (bidang 111);
5,592 Å (bidang 331) dan 3,726 Å (bidang 533) dengan intensitas relatif sebesar 100; 82; 75. Berdasarkan data standar JCPDS Powder Diffraction File ketiga puncak tersebut sesuai dengan ketiga puncak dari mineral faujasit (PDF no 73-2313).
38
Analisis terhadap produk hasil kalsinasi (USY) menunjukkan tiga puncak utama pada basal spacing (d) 13,744 Å (bidang 111); 5,558 Å (bidang 331) dan 3,709 Å (bidang 533) dengan masing-masing intensitasnya 86, 100 dan 77. Terjadi sedikit pergeseran d dibandingkan dengan NH4-USY awal, hal ini karena lepasnya molekul NH3 yang
disebabkan proses kalsinasi pada suhu yang cukup tinggi 550 °C. Namun puncak-puncak tersebut masih bersesuaian, sehingga kalsinasi pada suhu 550 °C dapat menghilangkan molekul NH3 tanpa merusak struktur kristal.
0 20 40 60 80 I n te n s it a s ( a .u ) a. 2 (derajat) b.
Gambar 1. Difragtogram XRD a. NH4-USY , b. USY
Data hasil analisis keasaman total disajikan pada Tabel 1. Berdasarkan hasil analisis Tabel 1 tersebut, diperoleh bahwa keasaman USY meningkat setelah proses kalsinasi. Peningkatan nilai keasaman disumbangkan oleh bertambahnya situs asam Brønsted (ion H+) dari USY yang dihasilkan dari proses kalsinasi NH4-USY menjadi USY
dengan melepas gas NH3, sedangkan keasaman dari USY berasal dari situs AlO+ yang
mampu menyumbangkan situs asam Lewis dan ion H+ pada USY sendiri yang berperan sebagai situs asam Brønsted.
Tabel 1. Keasaman total sampel NH4-USY dan USY
Sampel Keasaman Total (mmol/g)
NH4-USY 3,878
USY 5,089
Luas permukaan yang dianalisis merupakan luas permukaan tiap gram sampel zeolit, yaitu luas permukaan spesifik. Analisis luas permukaan spesifik, volume pori total dan rerata jejari pori didasarkan pada perhitungan adsorpsi monolayer gas nitrogen dengan
teori BET menggunakan SAA. Hasil pengukuran luas permukaan spesifik NH4-USY dan
USY ditunjukkan oleh Tabel 2.
Tabel 2. Data luas permukaan spesifik (S), volume pori total (V) dan rerata jejari pori (R) NH4-USY dan USY
Sampel S (m2/g) V (10-3 cm3/g) R (Å)
NH4-USY 237,769 111,346 9,366
USY 409,286 207,786 10,154
Pada Tabel 2 tersebut, diperoleh bahwa sampel USY mempunyai luas permukaan spesifik yang lebih besar daripada sampel NH4-USY. Hasil analisis dengan SAA
menunjukkan bahwa terjadi perubahan luas permukaan spesifik sebesar 171,517 m2/g dari NH4-USY menjadi USY.
Modifikasi NH4-USY menjadi USY menyebabkan peningkatan rerata jejari pori.
Peningkatan rerata jejari pori tersebut disebabkan karena pelepasan gugus NH3 yang
berakibat terbentuknya pori-pori baru, maupun terjadinya pembukaan pori USY. Hasil analisis juga menunjukkan bahwa dengan perubahan rerata jejari dan terbentuknya pori-pori baru dapat meningkatkan volume pori-pori total.
Analisis kandungan logam ini dilakukan dengan AAS, yang dimaksudkan untuk mengetahui kandungan logam Si (SiO2), Al (Al2O3), Ni (NiO), Co(CoO) dan Mo (MoO3)
dalam NH4-USY sebelum dilakukan pengembanan logam Ni (NiO), Co(CoO) dan Mo
(MoO3), dan sebagai faktor koreksi terhadap katalis yang dihasilkan. Hasil analisis dengan
AAS disajikan selengkapnya pada Tabel 3.
Tabel 3. Kandungan logam NH4-USY
Jenis Logam/oksida logam Kandungan logam (%b/b) SiO2 Al2O3 NiO CoO MoO3 Lain-lain 60.09 15.16 0.003 0.025 0.070 24.652
Berdasarkan sifat fisiknya (kristalinitas, luas permukaan dan porositas), USY tersebut diharapkan dapat dimanfaatkan sebagai pengemban yang ideal untuk logam Mo. Adanya sedikit kandungan logam serta sifat keasaman dari USY, maka gabungan antara logam transisi Mo dengan USY diharapkan dapat memberikan sifat sinergis antara logam dan pengemban (katalis bifungsional). Oleh karena itu analisis dilanjutkan pada karakter
40
katalis logam-pengemban serta dipelajari pula pengaruh konsentrasi larutan garam prekursor pada karakter katalis monometal Mo/USY.
Karakter katalis Mo/USY
Material pengemban yaitu USY yang telah diimpregnasi dengan larutan garam logam prekusor (NH4)6Mo7O24.4H2O dianalisis dengan XRD seperti disajikan pada
Gambar 2. 0 20 40 60 80
In
te
n
si
ta
s
(a
.u
)
2
(derajat)
(a) (b) (c) (d)Gambar 2. Difraktogram XRD sampel setelah proses impregnasi (a). Mo2/USY, (b). Mo6/USY, (c). Mo10/USY, (d). Mo14/USY
Berdasarkan difraktogram Gambar 2, diperoleh bahwa setelah proses pengembanan garam logam Mo, kristalinitas USY mengalami penurunan berupa base peak (dilingkari) yang tidak rata. Base peak yang tidak rata tersebut menjadi indikator bahwa kristal USY telah bercampur dengan suatu bentuk amorf. Struktur amorf tesebut diperkirakan berasal dari garam logam molibdate yang teremban.
Selanjutnya katalis tersebut dikalsinasi, dioksidasi dan direduksi sampai diharapkan dapat diperoleh katalis molibdate dalam bentuk logam. Sampel yang diperoleh, kemudian dianalisis dengan XRD (Gambar 3).
** * *
** * *
** * *
20 40 60 80
In
te
n
si
ta
s (
a
.u
)
2 (derajat) (a) (b) (c) (d)Gambar 3. Difraktogram XRD sampel setelah proses kalsinasi, oksidasi dan reduksi: (a). Mo2/USY, (b). Mo6/USY, (c). Mo10/USY, (d). Mo14/USY
Berdasarkan Gambar 3 tersebut terlihat adanya pergeseran d dan perubahan intensitas dari USY yaitu yang bertanda (*). Hal tersebut menunjukkan bahwa logam Mo telah masuk kedalam pori. Hasil analisis dengan menggunakan standar JCPDS Powder Diffraction File logam Mo (PDF no 88-2331) diketahui sampel mempunyai puncak pada harga d yang bersesuaian dengan logam Mo (2,327; 2,015; 1,215; 1.425 Å) dengan intensitas yang relatif rendah. Hal tersebut menunjukkan bahwa sebagian logam Mo telah masuk ke dalam pori USY dalam bentuk logamnya.
Berdasarkan data difraktogram, terlihat adanya penurunan intesitas (*) pada beberapa harga d (bidang kristal) dibandingkan dengan USY. Penurunan intensitas terbesar terdapat pada difraktogram Mo14/USY. Keadaan tersebut diduga karena logam Mo yang teremban menutupi bidang kristal USY, sehingga semakin besar konsentrasi logam Mo yang teremban maka penurunan intensitasnya juga semakin besar. Namun begitu pengembanan logam Mo tersebut tidak menyebabkan kerusakan kristal dari USY.
Karakterisasi lebih lanjut terhadap katalis Mo/USY berupa analisis kandungan logam, keasaman, luas permukaan dan porositasnya (Gambar 4) Berdasarkan histogram hasil analisis Gambar 4 tersebut, diperoleh juga bahwa pengembanan logam Mo berhasil meningkatkan kandungan logam Mo di dalam USY. Kenaikan konsentrasi prekusor amonium heptamolibdate, mengakibatkan semakin besar jumlah logam yang teremban. Hal yang menarik adalah bahwa pada konsentrasi prekursor logam Mo 14% (b/b), persentase logam Mo yang teremban lebih kecil dibandingkan pada konsentrasi prekursor
** * ** * * * * ** * ** * * * ** * * ** * * ** * ** * * *
42
10%(b/b). Hal ini dapat diperkirakan karena pada konsentrasi yang terlalu tinggi terjadi kompetisi antar ion logam Mo untuk masuk ke dalam pori USY. Kompetisi ini dapat menyebabkan ion-ion logam saling berdesakan dan menghalangi mulut pori sehingga berakibat semakin sedikit logam Mo yang dapat lolos dan berdifusi ke dalam pori USY.
Gambar 4. Histogram karakter katalis Mo/USY
Selain faktor proses impregnasi seperti tersebut di atas, banyaknya logam yang teremban juga dipengaruhi kemampuan zeolit sendiri untuk mengadsorbsi ion logam. Kemampuan zeolit mengadsorbsi ion logam dipengaruhi oleh banyaknya situs yang dimiliki zeolit. Berdasarkan analisis Gambar 4 tersebut, diperkirakan bahwa kemampuan optimum pori USY mengadsorpsi logam Mo adalah pada konsentrasi Mo 10%(b/b). Oleh karena itu, maka pada saat konsentrasi Mo ditambah, pori-pori USY tidak mampu mengadsorpsi lagi. Disamping itu fenomena yang terjadi dimungkinkan karena faktor rintangan sterik berupa persaingan ion-ion logam untuk dapat berdifusi ke dalam pori USY. Semakin besar konsentrasi logam dalam larutan prekusor menyebabkan halangan sterik yang semakin tinggi pula. Oleh karena itu pada konsentrasi larutan garam prekursor yang relatif tinggi, maka ion-ion logam akan lebih sulit teremban ke dalam pori.
Masing-masing sampel Mo/USY menunjukkan peningkatan kandungan logam Mo yang cukup besar bila dibandingkan dengan USY awal. Meningkatnya kandungan logam Mo ini menunjukkan telah teradsorbsinya ion Mo oleh situs aktif permukaan USY.
Kenaikan kandungan logam diharapkan mampu menaikkan nilai keasaman dan luas permukaan spesifik katalis.
Berdasarkan analisis Gambar 4 tersebut, terlihat bahwa peningkatan kandungan logam Mo tersebut tidak menyebabkan perubahan harga keasaman dibandingkan dengan USY awal. Peningkatan kandungan logam Mo yang cukup besar pada pori USY kurang memberikan kontribusi peningkatan nilai keasaman katalis. Hal ini disebabkan karena logam Mo memiliki konfigurasi setengah penuh pada orbital d-nya, sehingga berada dalam kondisi konfigurasi elektron yang stabil. Oleh karena itu, walaupun logam Mo yang teremban dalam pori zeolit memiliki elektron yang tidak berpasangan pada orbitalnya, namun kurang efektif berperan sebagai akseptor pasangan elektron dari basa absorbatnya.
Pembuktian secara tidak langsung terhadap sifat dispersi logam, selanjutnya dilakukan dengan cara analisis terhadap terhadap luas permukaan spesifik dan porositas katalis. Analisis luas permukaan spesifik dan porositas katalis dengan metode BET secara umum menunjukkan bahwa semakin bertambahnya konsentrasi prekusor meningkatkan luas permukaan spesifik dan volume pori dari Mo2/USY ke Mo10/USY, dan pada katalis Mo14/USY mengalami penurunan luas permukaan. Namun begitu, semua katalis hasil pengembanan logam Mo menghasilkan luas permukaan spesifik lebih kecil dibandingkan dengan USY awal. Oleh karena itu diperkirakan bahwa sampel-sampel tersebut dimungkinkan mengalami distribusi logam Mo yang tidak merata pada permukaan katalis. Adapun luas permukaan dan volume total pori terbesar dihasilkan sampel Mo10/USY sebesar 311,314 m2/g.
Nilai volume pori total untuk semua sampel menunjukkan penurunan dibanding USY. Hal ini sebagai konsekuensi masuknya logam Mo menempati pori-pori zeolit. Penurunan volume pori juga dimungkinkan karena logam menutup mulut pori sehingga saluran pori menjadi lebih dangkal. Volume pori terbesar ditunjukkan sampel Mo10/USY sebesar 156,200 x 10-3cm3/g . Adapun rerata jejari pori katalis Mo/USY menunjukkan nilai yang hampir sama.
Pengembanan logam transisi (Mo) ke dalam padatan pengemban USY pada preparasi katalis sistem logam-pengemban bertujuan untuk meningkatkan karakter katalis yang dihasilkan. Karakter katalis tersebut antara lain kandungan logam, keasaman, luas permukaan spesifik, volume pori dan rerata jejari pori katalis. Pengembanan logam pada USY akan meningkatkan keasaman, yang berasal dari logam yaitu situs asam Lewis dan dari pengemban yaitu situs asam Brønsted. Pengembanan logam juga bertujuan
44
sebanyak-banyaknya. Situs aktif inilah yang nantinya berperan dalam proses katalitik. Situs-situs aktif ini akan berinteraksi langsung dengan molekul reaktan, mengadsorbsi dan mengaktivasi reaktan sehingga terbentuk produk molekul yang baru.
Banyaknya logam yang teremban dalam pori pengemban akan memberikan situs aktif yang besar apabila didukung dengan dispersi logam yang merata. Dispersi logam yang tidak merata menyebabkan penumpukan logam dan penutupan pori pengemban oleh logam sehingga luas permukaan dan keasaman katalis kecil.
Keasaman merupakan parameter yang sangat berpengaruh terhadap aktivitas katalitik katalis pada reaksi perengkahan senyawa hidrokarbon. Karakter keasaman Mo/USY ini didukung pula dengan luas permukaan spesifik, volume pori dan rerata jejari pori katalis yang lebih rendah dibandingkan dengan pengembannya yaitu USY. Namun begitu, karakter tersebut belum bisa menjadi pembanding besarnya aktivitas katalis antara Mo/USY dan USY. Oleh karena itu dilakukan uji aktivitas katalitik masing-masing sampel dalam reaksi HDS Tiofen.
Aktivitas katalitik HDS tiofen
Uji aktivitas katalitik katalis Mo/USY dilakukan dengan cara membandingkan hasil reaksi HDS tiofen secara termal, dengan USY maupun dengan salah satu katalis Mo/USY. Hasil uji tersebut dimaksudkan untuk mengetahui pengaruh temperatur maupun USY pada reaksi HDS tiofen dan disajikan pada Gambar 5.
Gambar 5. Histogram perbandingan produk butena total hasil reaksi HDS tiofen secara termal dan terkatalisis
Berdasarkan analisis terhadap Gambar 5 diperoleh bahwa produk butena total terbaik adalah reaksi HDS tiofen dengan katalis Mo/USY. Hal tersebut bisa dipahami,
karena pada katalis bimetal tersebut terjadi sinergisme antara logam-pengemban (Mo-USY). Tingginya aktivitas katalis monometal tersebut sesuai dengan teori yang dikemukakan oleh Augustine (1996). Adapun relatif tingginya produk butena total hasil reaksi HDS secara termal belum dapat dijelaskan dalam penelitian ini. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai hal tersebut.
KESIMPULAN
Berdasarkan karakter kristalinitas, keasaman, kandungan logam, luas permukaan spesifik serta porositasnya, diperkirakan bahwa katalis Mo10/USY merupakan katalis terbaik dibandingkan katalis Mo/USY yang lain. Selain itu, katalis Mo/USY tersebut mempunyai aktivitas HDS yang lebih tinggi dibandingkan reaksi HDS dengan menggunakan katalis USY saja.
UCAPAN TERIMAKASIH
Terimakasih kepada MENRISTEK atas bantuan dana penelitian melalui program insentif Riset Dasar MENRISTEK tahun 2007.
DAFTAR PUSTAKA
Absi-Halabi, M., Stanislaus. A, Al-Dolama, K., 1998, Performance Comparison of Alumina-Supported NiMo, Ni-W and NiMo-W Catalyst in Hydrotreating Vacuum Residue, Fuel, vol. 77, No. 7, pp. 787-790.
Augustine, R.L., 1996, Heterogeneous Catalysis for the Synthetic Chemist, Marcel Dekker Inc., New York.
Coulier, L., de Beer V.H.J, van Veen J.A.R, and Niemantsverdriet, J.W., 2000, On the Formation of Cobalt-Molybdenum Sulfides in Silica-Supported Hydrotreating Model Catalysts, Topics an Catalysis, vol.13, pp. 99-108.
Hensen, E.J.M., Vissenberg M.J., de Beer V.H.J., van Veen J.A R., and van Santen R.A., 1996, Kinetics and Mechanism of Thiophene Hydrodesulfurization over Carbon-Supported Transition Metals Sulfides, Journal of Catalysis, vol. 163, pp. 429-443. Isoda, T., Nagao, S., Ma, X., Korai, Y., Mochida, I., 1996, Hydrodesulfurization of
Refractory Sulfur Species. 2. Selective Hydrodesulfurization of 4,5-Dimethyldibenzothiophene in the Dominant Presence of Naphtalene over Ternary Sulfides Catalyst, Energy & Fuels, vol. 10, pp. 487-492.
Kagami, N., Vogelaar, B.M., van Langeveld, A.D., Moulijn, J.A., 2005, Reaction Pathways on NiMo/Al2O3 Catalysts for Hydrodesulfurization of Diesel Fuel,
Applied catalysis A, vol. 293, pp. 11-26.
Kameoka, T., Sato,T., Yoshimura, Y., Shimada, H., Matsubayashi, N., Imamura, M., Nishijim, A., 1996, Hydrogenation and HC Activities of Tungstenum Sulfide
46
Catalysts Supported on Alumina (Part 2) Differences in Catalytic Functions Between Ni-W and NiMo Catalysts, Sekiyu Gakkaishi, Vol. 39(2), pp. 87-95. Li, D., Xu H., Guthrie, G. D. Jr., 2000, Zeolite-Supported Ni and Mo Catalysts for
Hydrotreatments, Journal of Catalysis, 189, pp. 281-296.
Martinez, M. T., Benito, A. B., Callejas, M. A., Trasobares, S., 1998, Kinetic of Sulfur Removal from a Liquid Coal Residue in Thermal, Hydrotermal, and Hydrocatalytic Cracking, Energy & Fuels, vol. 12, pp. 365-370.
Nugrahaningtyas, K.D., Widjonarko, D.M.,Muhammad F.J.P, Wijaya, D., 2007, “Hydrocracking Tir Batubara dengan Katalis Monometal dan Bimetal berbasis Zeolit Alam Aktif”, Procceding of The 2nd
Conference and Symposium Indonesian Catalyst Society, UNDIP-HKI, Semarang.
Nugrahaningtyas, K, Trisunaryanti W, Triyono, Nuryono, Widjonarko, D.,M., Yusnani A, Mulyani, 2009, Characterizing the non-sulfided metal catalysts ((Ni/USY and NiMo/USY), Indonesian Journal of Chemistry, vol. 91 (2), pp. 57-63.
Ozkan, U. S., Ni, S., Zhang, L., Moctezuma, E., 1994, Simultaneous Hydrodesulfurization and Hydrodenitrogenation of Model Compounds over NiMo/γ-Al2O3 Catalysts,
Energy & Fuels, vol. 8, pp. 249-257.
Pereira, M. M., Noronha, F. B., Scmal, M., 1993, SMSI Effect in the Butadiene Hydrogenation on Pd-Cu Bimetallic Catalysts, Catalysis Today, vol. 16, pp. 407-415.
Steiner, P., 2002, Kinetic and deactivation studies of hydrodesulfurization catalyst, Dissertation, The Norwegian University of Science and Technology, Norwegia. Sugioka, M., Kanda, Y., Kobayashi, T., Uemichi, Y., 2004, Development of Highly Active
New Hydrodesulfuriztion Catalysts for Prevention of Acid Rain, Memoirs of The Muroran Institute of Technology, vol. 54, pp. 41-46.
Yu, S. Y., Li, W., Iglesia, E., 1999, Desulfurisasi of thiophene via Hydrogen transfer from Alkanes on Cation-Modified H-ZSM5, Journal of Catalysis, vol. 187, pp. 257-261. Yu, S.Y., Waku, T., Iglesia, E., 2003, Catalytic desulfurization of tiofen on H-ZSM5 using
