Studi Kinetika Reaksi Katalitik Heterogen Sintesis Dietil Eter Menggunakan Katalis Cr-Co/γ-Al2O3

Muna, Izza Aliyatul (2015) Studi Kinetika Reaksi Katalitik Heterogen Sintesis Dietil Eter Menggunakan Katalis Cr-Co/γ-Al2O3. Doctoral thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02211860010002-Dissertation.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 April 2027. Download (3MB) | Request a copy

Abstract

Seiring dengan pertumbuhan ekonomi nasional dari tahun ke tahun konsumsi bahan bakar semakin meningkat. Hal tersebut menyebabkan menipisnya sumber daya energi. Untuk mengatasi hal tersebut maka diperlukan upaya-upaya untuk mencari energi alternatif yang ramah lingkungan. Dietil eter merupakan salah satu energi alternatif yang dapat dipakai sebagai aditif dalam bahan bakar fosil. Dietil eter dapat dibuat melalui proses dehidrasi senyawa etanol dan menggunakan katalis alumina. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pembuatan katalis Cr-Co/γ-Al2O3 dengan metode incipient wetness impregnation, mempelajari pengaruh rasio dan %loading logam katalis terhadap karakteristik katalis, mengetahui pengaruh suhu reaksi terhadap konversi dan yield produk dietil eter yang terbentuk pada proses dehidrasi etanol serta mempelajari kinetika reaksi proses tersebut. Penelitian ini terdiri dari dua tahap. Tahap pertama diawali dengan mengimpregnasi logam Cr dan Co sebagai promotor ke dalam γ-Al2O3 sehingga didapatkan katalis Cr-Co/γ-Al2O3. Metode impregnasi yang digunakan adalah incipient wetness impregnation. Pada proses impregnasi dilakukan variasi berupa rasio logam Cr-Co (1:1, 1:2, dan 2:1) dan % loading logam promotor terhadap jumlah total katalis γ-Al2O3 (5% dan 10%). Katalis Cr-Co/γ-Al2O3 yang terbentuk dikarakterisasi dan diuji aktivitasnya dalam memproduksi dietil eter. Katalis Cr-Co/γ-Al2O3 dikarakterisasi dengan berbagai teknik seperti XRD, BET, dan SEM/EDX. Tahap kedua yaitu uji aktivitas katalis Cr-Co/γ-Al2O3 pada proses produksi dietil eter dari etanol melalui reaksi dehidrasi. Reaksi dehidrasi dilakukan dalam reaktor fix bed dengan variasi suhu operasi (100 hingga 200 °C). Uap keluaran reaktor dihubungkan dengan kondensor untuk mengkondensasikan produk yang kemudian akan dilakukan analisa gas kromatografi (GC). Sedangkan untuk mempelajari reaksi fasa cair dehidrasi etanol akan dilakukan dalam reaktor batch yang dilengkapi dengan pengaduk dengan variasi suhu dan waktu, kemudian produk hasil reaksi akan dilakukan analisa GC. Semakin besar loading logam Cr-Co semakin besar pula konversi etanol, dan katalis dengan loading 10% menghasilkan nilai konversi dan yield yang paling tinggi berturut-turut untuk rasio logam Cr-Co adalah 2:1 diikuti 1:2 dan 1:1dibandingkan loading 5% pada reaktor fixed bed. Semakin tinggi suhu maka konversi semakin besar, dan yield terbesar didapatkan pada suhu reaksi 200 ºC pada reaktor fixed bed. Konversi etanol menjadi dietil eter pada reaksi fasa cair dalam katalis batch sangat kecil dan DEE tidak terbentuk pada fasa cair karena tidak terkondensasi.
=================================================================================================================================
Along with national economic growth, fuel consumption continues to increase, depleting energy resources. To overcome this, efforts are needed to find environmentally friendly alternative energy. Diethyl ether is an alternative energy that can be used as an additive in fossil fuels. It can be made through the dehydration process of ethanol compounds and using an alumina catalyst. This research aims to study the manufacture of Cr-Co/γ-Al2O3catalysts using the incipient wetness impregnation method, study the effect of the ratio and % loading of catalyst metal on the characteristics of the catalyst, determine the effect of reaction temperature on the conversion and yield of diethyl ether products formed in the ethanol dehydration process and study the reaction kinetics of the process. This research consists of two stages. The first stage begins with impregnating Cr and Co metals as promoters into γ-Al2O3 to obtain a Cr-Co/γ-Al2O3 catalyst. The impregnation method used is incipient wetness impregnation. In the impregnation process, variations were made in the form of the Cr-Co metal ratio (1:1, 1:2, and 2:1) and the % loading of the promoter metal to the total amount of γ-Al2O3 catalyst (5% and 10%). The Cr-Co/γ-Al2O3 catalyst formed was characterized and tested for its activity in producing diethyl ether. The Cr-Co/γ-Al2O3 catalyst was characterized by various techniques such as XRD, BET, and SEM/EDX. The second stage is testing the activity of the Cr-Co/γ-Al2O3 catalyst in the production process of diethyl ether from ethanol through a dehydration reaction. The dehydration reaction was carried out in a fixed bed reactor with varying operating temperatures (100 to 200 °C). The reactor output steam is connected to a condenser to condense the product which will then be analyzed by gas chromatography (GC). Meanwhile, to study the liquid phase reaction of ethanol dehydration, it will be carried out in a batch reactor equipped with a stirrer with variations in temperature and time. The reaction product will be subjected to GC analysis. The greater the Cr-Co metal loading, the greater the ethanol conversion, and the catalyst with a loading of 10% produces the highest conversion and yield values respectively for the Cr-Co metal ratio, namely 2:1 followed by 1:2 and 1:1 compared to a loading of 5 % in fixed bed reactors. The higher the temperature, the greater the conversion, and the largest yield is obtained at a reaction temperature of 200 ºC in a fixed bed reactor. The conversion of ethanol to diethyl ether in the liquid phase reaction in a batch catalyst is very small and DEE is not formed in the liquid phase because it is not condensed.

Item Type:	Thesis (Doctoral)
Uncontrolled Keywords:	dehidrasi etanol, dietil eter, katalis Cr-Co/γ-Al2O3, reaktor batch, reaktor fixed bed, ethanol dehydration, diethyl ether, Cr-Co/γ-Al2O3 catalyst, batch reactor, fixed bed reactor
Subjects:	T Technology > TP Chemical technology T Technology > TP Chemical technology > TP155.7 Chemical processes.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Chemical Engineering > 24001-(S3) PhD Thesis
Depositing User:	Izza Aliyatul Muna
Date Deposited:	03 Mar 2025 05:48
Last Modified:	03 Mar 2025 05:48
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/118943

Actions (login required)

View Item