1 / 23

SPESI AKTIF KATALIS HASIL IMPREGNASI BORON OKSIDA UNTUK REAKSI OKSIDATIF DEHIDROGENASI ETANA

Judul. SPESI AKTIF KATALIS HASIL IMPREGNASI BORON OKSIDA UNTUK REAKSI OKSIDATIF DEHIDROGENASI ETANA disampaikan dalam Seminar Katalis dan Katalisis : Peningkatan Nilai Tambah, Efisiensi, dan Ramah Lingkungan Depok, 26-27 Juni 2006 oleh Setiadi e-mail : setiadi@che.ui.edu

loki
Télécharger la présentation

SPESI AKTIF KATALIS HASIL IMPREGNASI BORON OKSIDA UNTUK REAKSI OKSIDATIF DEHIDROGENASI ETANA

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Judul SPESI AKTIF KATALIS HASIL IMPREGNASI BORON OKSIDA UNTUK REAKSI OKSIDATIF DEHIDROGENASI ETANA disampaikan dalam Seminar Katalis dan Katalisis : Peningkatan Nilai Tambah, Efisiensi, dan Ramah Lingkungan Depok, 26-27 Juni 2006 oleh Setiadi e-mail : setiadi@che.ui.edu Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Kampus UI, Depok – 16434, Indonesia,

  2. Research Background – Relevancy ??? The origin of Ethane compound Petroleum refinery Natural Gas Light Hydrocarbons Fractionation (gas product) LNG Naphtha Ethane Research Work with partial Oxidation Ethylene Petrochemicals Industries (PE, Ethylene Oxide, Ethylbenzene, Vinyl Chloride, etc.)

  3. Scope – Catalytic Process Oxidative Dehydrogenation Etilena / oksigenat (CH3CHO, HCHO, dll) Etana B2O3/YSZ, B2O3/ Al2O3, B2O3/Sm2O3 C2H4 :senyawa penting sbg. building block bahan baku utama yang sangat penting bagi industri petrokimia Etana : salah satu fraksi komponen gas alam dan hasil fraksinasi fraksi ringan minyak mentah. Jumlahnya cukup melimpah. • Kemampuan katalisis terimpregnasi B2O3 dalam reaksi dehidrogenasi, dehidrasi maupun deoksigenasi terletak pada kemampuan interaksi berupa terbentuknya spesi peroksida (O2-2) • Lattice oxygen (oksigen kisi, O-2), umumnya sangat aktif untuk oksidasi total menjadi CO2, dan sangat tidak cocok untuk partial oxidation etana menjadi etilena ataupun produk oksgenat. • Perlu modifikasi dengan penambahan boron oksida untuk menghilangkan peran oksigen kisi dalam reaksi dehidrogenasi.

  4. Catalytic Process by B2O3/YSZ or B2O3/Al2O3 Interaksi antar partikel B2O3 support YSZ, Al2O3 disertaiterbentuknya spesi peroksida (O22-) saat kalsinasi atau reaksi apa & mengapa B2O3-YSZ B2O3-Al2O3 ??? Kerjanya ??? B : Boron M : Logam Al, Zr, Lattice Oxygen (O2-), Oksg. kisi Adsorpsi dan aktivasi molekul etana pada spesi peroksida (O2-) Pembentukan produk C2H4 dan regenerasi dengan O2 membentuk spesi peroksida Pembentukan produk okdigenat asetal dehida & pemulihan dengan O2 membentuk spesi peroksida Reaction Mechanism of ethaneoxidative dehydrogenation (Sumber : Otsuka dan Setiadi, Master Thesis & Catalysis Today 1995)

  5. Tujuan Pengembangan reaksi katalisis oxidative dehidrogenasi dgn. mengetahui kinerja katalis B2O3 Studi reaksi oksidasi parsial etana dengan membandingkan kereaktifan masing-masing paduan katalis B2O3/YSZ, B2O3/Al2O3 dan B2O3/ Sm2O3. Mengkaji hasil pengamatan hasil karakterisasi XRD, BET dan XPS untuk mengklarifikasi peran dan keberadaan spesi peroksida pada permukaan katalis.

  6. Metode Penelitian Bahan H3BO3, YSZ, Al2O3, Sm2O3Etana (Reaktan), Quartz WoolQuartz sand 10-15 meshAlat Uji ReaksiReaktor Quartz sand 8 mm i.d. Kondisi Operasi Suhu 823, 873 K Tekanan atmosferikInstrumen analisaProduk gas ---- GC- TCD

  7. Metode Penelitian Larutan H3BO3 YSZ, Al2O3, Sm2O3padatan 75 oC Impregnasi Pengeringan 80 oC 300 oC, 2 jam 750 oC, 2 jam Kalsinasi Katalis B2O3 hasil akhir metode impregnasi YSZ, etc. Metode Penelitian : Langkah-langkah Preparasi katalis Metode Impregnasi Ilustrasi Penyebaran Partikel B2O3 pada permukaan YSZ, Al2O3 atau Sm2O3

  8. Metode Penelitian : Furnace Furnace Quartz wool Katalis C2H6 Vent Profil Fixed Bed Reactor & Furnace O2 REAKTOR On Line GC SAMPLING BOX He Skema sarana uji katalis dalam reaksi oxidative dehidrogenasi Etana Reaksi dilakukan pada reaktor unggun tetap beraliran kontinyu, bertekanan atmosferik

  9. Hasil dan Pembahasan B2O3 > 5 % wt region for Peroxide (O2-2 ) generation 0% B2O3/YSZ : High Active for Total Oxidation (O2-) 15 % B2O3 content Highest Active Catalyst For Oxidative Dehydrogenation 0 – 5 % B2O3/YSZregion The Destruction Active Site of Total Oxidation Kandungan B2O3 vs laju konversi etana B2O3/YSZ

  10. Hasil dan Pembahasan B2O3 > 5 % wt region for Peroxide (O2-2 ) generation 15 % B2O3 Highest Active For Oxidative Dehydrogenation Products Ethylene & acetaldehyde 0% B2O3 /YSZ : High Active for Total Oxidation (O2-) 0 – 5 % B2O3/YSZregion The Destruction Active Site of Total Oxidation Decreasing COx Rate Kandungan B2O3 vs laju pembentukan produk Katalis B2O3/YSZ

  11. Hasil dan Pembahasan 0% B2O3 /YSZ : High Active for Total Oxidation (O2-) 15 % B2O3 Highest Active Catalyst for oxidative dehydrogenation, S.A < 20 m2/g 0 – 5 % B2O3/YSZregion The Destruction Active Site of Total Oxidation Kandungan B2O3vs Luas Permukaan Katalis B2O3/YSZ

  12. Hasil dan Pembahasan Highest Active Catalyst for oxidative dehydrogenation Perbandingan Spektrum XRD sample katalis B2O3 /YSZ

  13. Hasil dan Pembahasan simbol putih – data hasil reaksi dengan katalis simbol warna hitam – hasil reaksi tanpa katalis Induction period Perbandingan hasil reaksi dehidrogenasi etana dengan kat. 15% B2O3/YSZ vs non katalitik pada berbagai suhu reaksi

  14. Hasil dan Pembahasan Laju konversi maks, 0,22 mmol/h.m2 pada ~ 30 % B2O3 ~15 % B2O3- awal pembentukan spesi peroxide Kandungan Boron oksida vs Laju Konversi Etana (B2O3/Al2O3)

  15. Hasil dan Pembahasan Laju maksimal produk etilen, ~200 μmol/h.m2 Laju maksimal produk CH3CHO, 10μmol/h.m2 ~15 % B2O3 Minimum laju Produk hasil Kandungan Boron oksida vs. Laju produk (B2O3/Al2O3)

  16. Hasil dan Pembahasan 0% B2O3 /YSZ : High Active for Total Oxidation (O2-) Kandungan 30 % B2O3, SA ~ 60 m2/g, komposisi terbaik Kandungan boron oksida vs Luas katalis(B2O3/Al2O3)

  17. Hasil dan Pembahasan Highest Active Catalyst for oxidative dehydrogenation Amorphous Perbandingan Spektrum XRD katalis B2O3/Al2O3

  18. Hasil dan Pembahasan 0 – 10 % B2O3/Sm2O3 region The Destruction Active Site of Total Oxidation Kandungan Boron Oksida vs Laju Konversi Etana (B2O3/Sm2O3)

  19. Hasil dan Pembahasan Kandungan Boron oksida vs Laju Produk (B2O3/Sm2O3)

  20. Hasil dan Pembahasan Gambar 11 Spektrum XPS untuk katalis 15 % B2O3/ Sm2O3 (Sumber : Setiadi, Thesis 1994) Gambar 9 Spektrum XPS untuk katalis 15 % B2O3/YSZ (Sumber : Setiadi, Thesis 1994) Sekitar 531 eV Tidak ada Peak Spesi Peroxide pada sekitar energi ikat 531 eV Gambar 12 Spektrum XPS untuk katalis 30 % B2O3/ Sm2O3 (Sumber : Setiadi, Thesis 1994) Gambar 10 Spektrum XPS untuk katalis 30 % B2O3/ Al2O3 (Sumber : Setiadi, Thesis 1994)

  21. Hasil dan Pembahasan spesi permukaan peroxide terjadi pd. kandungan B2O3 > 15 % (YSZ) &maksimum pd. 30 % B2O/Al2O3, untuk Sm2O3------ No Formation + C2H6 + O2 Inti aktif katalis dalam reaksi dehidrogenasi etana menjadi etilena

  22. Kesimpulan Pengaruh kandungan B2O3 dalam sistem katalis B2O3/YSZ maupun B2O3/Al2O3 mampu menekan terbentuknya produk total oksidasi (CO &CO2) dengan penambahan kandungan B2O3 sampai 5% untuk YSZ, dan 15 % untuk Al2O3. Sedangkan pengaruh penambahan B2O3 pada Sm2O3 malahan mematikan kereaktifan katalis. Penambahan B2O3 diatas 5% untuk katalis B2O3/YSZ dan diatas 15 % untuk katalis B2O3/Al2O3 merubah sifatkatalis menjadi sangat aktif untuk reaksi dehidrogenasi etana.Komposi terbaik untuk katalis B2O3/YSZ adalah 15 % berat B2O3 dan 30 % untuk katalis B2O3/Al2O3. Hasil karakterisasi katalis metode XPS ternyata konsisten dengan hasil kinerja katalitiknya, sehingga sangat kuat diduga bahwa inti aktif katalis untuk reaksi dehidrogenasi etana adalah spesi peroksida yang berasal dari hasil interaksi antara B2O3 dengan YSZ dan Al2O3 pada bidang kontak antar permukaan partikel kedua tersebut.

  23. Terima kasih atas perhatiannya

More Related