ISSN: 1410-8917
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 12 (1) (2009): 14 – 16
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi Journal of Scientific and Applied Chemistry
Journal homepage: http://ejournal.undip.ac.id/index.php/ksa
Pengaruh Temperatur terhadap Jumlah Produk Hidrorengkah Fraksi Aspalten dari Aspal Buton dengan Katalis Mo-Ni/ γ -Alumina
Rahmad Nuryanto a* , Wega Trisunaryanti b , M. Utoro Yahya b
a Physical Chemistry Laboratory, Chemistry Department, Faculty of Sciences and Mathematics, Diponegoro University, Jalan Prof. Soedarto, Tembalang, Semarang 50275 b Physical Chemistry Laboratory, Chemistry Department, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Gadjah Mada University
* Corresponding author: nuryantorahmad@live.undip.ac.id
A r t i c l e   I n f o

## A b s t r a c t
Keywords:
hydrocracking, asphaltene, Mo-
Ni/ γ -alumina catalyst
Hydrocracking process of Butonian asphalt derived asphaltene using Mo-Ni/ γ -alumina catalyst  has  been  investigated.  The  processes  were  carried  out  in  1  L  stainless  steel autoclave  reactor.  The  reaction  temperatures  were  250,  300,  350  and  400°C,  initial pressure  was  10  atm  and  catalyst/feed  ratio  was  ½.  The  asphaltene  was  a Pentane insoluble-benzene  soluble (PI-BS)  fraction  of  Butonian  asphalt.  The  results  of hydrocracking processes  showed  the  conversion by means of  100%  -  coke  (wt  %)  was followed conversion equation % (w/w) = 0.306 t (°C) – 41.29

## A b s t r a k
Kata kunci: Hidrorengkah, aspal, katalis Mo- Ni/ γ -alumina
Telah dilakukan kajian tentan proses hidrorengkah aspal Buton yang berasal dari aspal menggunakan  katalis  Mo-Ni/ γ -alumina.  Prosesnya  dilakukan  dalam  reaktor  autoclave stainless steel 1 L. Suhu reaksi adalah 250, 300, 350 dan 400°C, tekanan awal adalah 10 atm  dan  rasio  katalis/umpan  adalah  ½.  Asphaltene  adalah  fraksi  terlarut  pentana  tak larut-benzena  (PI-BS)  dari  aspal  Buton.  Hasil  proses  hidrorengkah  menunjukkan konversi  dengan  rata-rata  100%  -  kokas  (wt%)  diikuti  persamaan  konversi  %  (b/b)  = 0,306 t (°C) - 41,29

## 1. Pendahuluan
Aspal  Buton  merupakan  salah  satu  dari  kekayaan alam  Indonesia.  Kandungan  aspal  yang  dimiliki  pulau Buton cukup tinggi, namun belum dimanfaatkan secara maksimal. Selama ini aspal Buton dimanfaatkan sebagai material  pelapis  permukaan  jalan,  pengganti  aspal minyak,  blok  asbuton,  genteng  asbuton,  diekstraksi bitumennya, pelapis bendung/embung dan kontruksi.
Menurut [1] mengemukakan tantangan masa depan bagi industri pengilangan minyak mentah harus mampu mengatasi umpan berat dengan kualitas rendah.  Benito dan  Martínez  [1]  melakukan  perengkahan  katalitik terhadap  residu  aspal syncrude yang  diperoleh  pada pelelehan batubara subbitumen dari Spanish. Rankel [2] menggunakan  Ni-W  yang  diembankan  pada  alumina, silika alumina, US-Y, montmorilonit, sepiolit dan karbon
aktif  untuk  proses  hidrorengkah  dengan  umpan  residu vakum  fraksi  berat  dari  Arab.  Proses  impregnasi kemudian dilakukan kalsinasi, oksidasi dan reduksi.
Umpan  Aspalten . Umpan  aspal  dibuat  dari  aspal mentah  Buton  yang  diambil  dari  Kabungka,  Buton. Pembuatan  umpan  ini  dilakukan  dengan  cara  ekstraksi sokhlet.  Ektraksi  ini  dilakukan  dalam  dua  tahap  yaitu: tahap pertama diektraksi dengan n- pentana kemudian tahap kedua diekstraksi dengan benzena.
Nomura , dkk. [3] melakukan hidrorengkah katalitik dengan  umpan  fraksi  aspalten  tidak  larut  pentana (pentane-insoluble),  berasal  dari  fraksi  berat  residu vakum  campuran  minyak  mentah  Arab  dari  Nippon  Oil Ltd.  Co.  menggunakan  katalis  Pd-Ni  yang  diembankan pada zeolit type Y.
Berdasarkan  penelitian-penelitian  tersebut  di  atas belum pernah dilakukan penelitian dengan menggunakan  bahan  dasar  aspalten  dari  Buton  dan katalis  Mo-  Ni/ γ -alumina.  Pada  penelitian  ini  akan ditentukan  pengaruh  temperatur  terhadap  produk hidrorengkah  fraksi  aspalten  pentana  insoluble- bensena  soluble  dari  aspal  Buton  dengan  temperatur antara  250°C  sampai  400°C  dengan  rentang  kenaikan temperatur  50°C  menggunakan  katalis  Mo-Ni/ γ - alumina untuk menentukan konversi produk

## 2. Metodologi
Katalis  Mo-Ni/ γ -alumina.  Katalis  dibuat  dengan mengimpregnasikan  garam  Ni(NO 3 ) 2 ·6H 2 O  sebagai sumber  logam  nikel  dan  (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 ·4H 2 O  sebagai sumber logam molibden dengan pengemban γ -alumina. Perbandingan antara logam total dan pengemban adalah 1:10, sedang perbandingan antara Ni dan Mo adalah 4:1. Setelah  hasil  ekstraksi  tahap  kedua  diambil  dan dievaporasi kemudian ditimbang sampai beratnya tetap, dan  disebut  fraksi  pentane  insoluble-benzena  soluble (tak  larut  pentana-larut  benzena  atau  PI-BS)  yang digunakan sebagai umpan hidrorengkah.

## Hidrorengkah fraksi PI-BS.
Perengkahan fraksi PI-BS dilakukan dengan reaktor Autoclave  system  batch  di  Laboratorium  Teknologi Minyak Bumi, UGM , buatan Autoclave Enginering, Ltd, dengan dimensi bagian dalam diameter 7 cm dan tinggi 20 cm dengan tempat sampel diameter 5 cm dan tinggi 10 cm. Katalis: umpan ditimbang masing-masing 0,5 g: 1 g (rasio  katalis:  umpan  =  1:2)  kemudian  ditempatkan dalam wadah sebagai tempat reaksi dan dimasukkan ke dalam reaktor. Reaktor kemudian ditutup rapat dan diisi gas hidrogen dengan tekanan 10 atm. Selanjutnya reaktor diaktifkan  dengan  pemanasan  untuk  menaikkan temperatur  secara  perlahan  sampai  pada  temperatur yang  dikehendaki,  setelah  temperatur  reaksi  tercapai dijaga agar konstan selama 1 jam (waktu tinggal 1 jam). Temperatur  hidrorengkah  dalam  penelitian  ini  adalah 250, 300, 350 dan 400°C.
Hasil hidrorengkah yang berupa cairan dan padatan diambil  dengan  tetrahidrofuran  (THF)  dan  disaring dengan kertas saring wathman 42 untuk dipisahkan dari katalis dan kokasnya. Konversi diperhitungkan dari sisa katalis dan kokas sehingga % konversi dinyatakan:
%𝑘𝑜𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖 = 𝑊 𝑢𝑚𝑝𝑎𝑛 − 𝑊 𝑘𝑜𝑘𝑎𝑠
𝑊 𝑢𝑚𝑝𝑎𝑛 × 100% di mana W umpan = berat umpan mula-mula
W k o ka s =  berat  kokas  (berat  yang  tidak  lolos  kertas saring dikurangi katalis)

## 3. Hasil dan Pembahasan
Proses  perengkahan  aspal  Buton fraksi PI-BS  pada penelitian  ini  menggunakan  proses  hidrorengkah, dengan  tujuan  untuk  memperoleh  konversi  tertinggi pada  rentang  temperatur  250-400  °C  dengan  keanikan
temperatur  50°C,  rentang  ini  dipilih  karena  di  bawah temperatur  kalsinasi,  oksidasi  dan  reduksi  katalis.  Hal tesrbut  diharpkan  katalis  dapat  bekerja  secara  optimal dan tidak rusak atau berubah struktur selama digunakan untuk  proses  hidrorengkah.  Tekanan  awal  yang diberikan  ke  dalam  reaktor  adalah  sebesar  10  atm, sedangkan  tekanan  operasi  akan  naik  sesuai  dengan temperatur  yang  dipakai  yang  berkisar  antara  17  -  24 atm. Waktu tinggal dalam reator batch ditetapkan selama 60 menit per temperatur, sehingga diharapkan diperoleh data  yang  cukup  akurat  untuk  menentukan  persamaan hubungan antara konversi dan temperatur.
Hasil konversi hidrorengkah dihitung sebagai (100- kokas)% disajikan pada grafik sebagai berikut:
Gambar 1. Grafik temperatur perengkahan  (°C) vs konversi %(b/b)
Hasil  hidrorengkah  fraksi  PI-BS  menunjukkan kenaikan  konversi  yang  cukup  tinggi,  sesuai  dengan kenaikan  temperatur.  Kenaikan  temperatur  bagi  fraksi aspal mengakibatkan semakin banyak fraksi aspal yang meleleh menjadi cair bahkan mungkin sebagian menjadi fraksi gas, sehingga vibrasi molekul menjadi lebih tinggi. Tingginya  kekuatan  vibrasi  molekular  yang  melebih ambang  batas  bisa  menyebabkan  terputusnya  ikatan antar atorm, sehingga kemudian terbenlah fraksi-fraksi molekul  yang  lebih  pendek.  Adanya  katalis  membantu proses  pemecahan  fraksi  aspal  menjadi  molekul- molekul  lebih  pendek  dengan  proses  kemisorpsi.  Pada temperatur 400°C diperoleh konversi dari padatan aspal menjadi fraksi cari dan gas paling besar. Hal ini sebabkan efektifitas  pemutusan  molekul  aspal  baik  oleh temperatur maupun katalis yang ditambahkan semakin efektif.  Sedangkan  pada  temperatur  yang  lebih  rendah proses  perubahan  fasa  dan  juga  vibrasi  molekul  farksi aspal ini tidak sekuat pada temperatur 400°C, demikian juga dengan efektifitas katalis pada temperatur dibawah 400°C  menjadi  kurang  effektif  dalam  mengadsorbsi reaktan yang disebabkan oleh cairan atau padatan yang masih  melingkupi  katalis  tersebut,  sebagai  akibatnya maka konversi yang diperoleh menjadi lebih rendah dan terendah diperoleh pada temperatur 250°C.
Hasil  konversi  hidrorengkah  pada  penelitian  ini diperoleh kenaikan konversi yang mengikuti persamaan linear: konversi % (b/b) = 0,306 t (°C) - 41,29 dengan R =
0,979. Persamaan yang diperoleh dapat digunakan untuk memperkirakan  konversi  yang  diperoleh  pada  tiap temperatur perengkahan dengan kondisi yang sama.

## 4. Kesimpulan
Dari  hasil  penelitian  dan  pembahasan  terhadap proses  hidrorengkah  fraksi  tak  larut  pentana-larut benzena  (PI-  BS)  dari  aspal  Buton  dengan  katalis  Mo- Ni/ γ -alumina  diperoleh  kesimpulan  bahwa  hasil konversi meningkat secara linear mengikuti persamaan persamaan  berikut:  konversi  %  (b/b)  =  0,306  t  (°C)  - 41,29.

## 5. Daftar Pustaka
[1]  A. M. Benito, M. T. Martínez, Catalytic Hydrocracking of  an  Asphaltenic  Coal  Residue,  Energy  &  Fuels,  10 (1996) 1235-1240.
[2]  Lillian A. Rankel, Hydrocracking vacuum resid with Ni-W  bifunctional slurry  catalysts,  Fuel  Processing Technology, 37 (1994) 185-202.
[3]  Masakatsu  Nomura,  K  Kidane,  S  Murata,  Y  Su,  L Artok,  Y  Miyatani,  Structure  and  reactivity  of  the asphaltene  fraction  of  an  Arabian  light-medium crude  mixture,  in:    Proceedings  of  the  218th  ACS National Meeting, 1999, pp. 22-26.