Perpustakaan Digital ITB

Kualitas minyak bumi yang diproses di kilang-kilang dunia, termasuk di wilayah Asia Pasifik, menunjukkan tren penurunan dari tahun ke tahun. Hal ini ditandai dengan meningkatnya kandungan fraksi berat serta kontaminan seperti senyawa sulfur, nitrogen, dan logam berat (nikel dan vanadium) yang bersifat katalisdeaktivasi. Perubahan komposisi ini menimbulkan tantangan teknis dan ekonomis yang signifikan dalam proses peningkatan kualitas minyak, terutama pada unit hydrotreating (HDT) yang bertugas menghilangkan kontaminan tersebut untuk menghasilkan bahan bakar bersih. Salah satu fraksi minyak bumi strategis yang banyak digunakan di pasaran adalah bahan bakar diesel, yang secara efisiensi energi lebih unggul dibanding bensin, namun mengandung sulfur yang jika tidak dikontrol akan menghasilkan emisi gas SO? berbahaya. Oleh karena itu, pengembangan katalis hydrotreating yang efisien, stabil, dan selektif menjadi suatu kebutuhan mendesak untuk memenuhi regulasi lingkungan internasional seperti standar Euro V, yang mensyaratkan kadar sulfur dalam diesel maksimum 10 ppm. Penelitian ini berfokus pada pengembangan dan optimasi katalis untuk proses hidrodesulfurisasi (HDS) dan hidrodemetalisasi (HDM) fraksi distilat berat, dengan mempertimbangkan keterbatasan kondisi operasi reaktor di kilang serta spesifikasi produk ultra low sulfur diesel (ULSD). Strategi pengembangan dilakukan melalui tiga pendekatan utama: (1) penambahan aditif seperti magnesium dan asam sitrat untuk meningkatkan interaksi logam aktif dan stabilitas termal, (2) modifikasi penyangga menggunakan bahan-bahan seperti TiO?, PEG, urea, Mg-asetat, NH?OH, dan NaOH untuk memperoleh struktur pori yang sesuai, serta (3) optimasi metode impregnasi untuk distribusi logam aktif yang merata. Uji aktivitas dilakukan menggunakan dua jenis umpan: umpan model (mengandung sulfur dan logam secara terkontrol), serta umpan nyata dari kilang seperti Combined Gasoil (CGO) dan Light Cycle Gas Oil (LCGO) yang memiliki kandungan sulfur hingga 1200 ppm dan nitrogen hingga lebih dari 350 ppm. Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa penambahan urea dan magnesium pada penyangga alumina menghasilkan material dengan struktur pori yang dioptimalkan, memiliki diameter pori rata-rata 259 Å, volume pori 0,80–0,84 cc/g, dan luas permukaan hingga 191 m²/g. Katalis dengan konfigurasi ini menunjukkan performa terbaik dalam menurunkan kadar sulfur dari CGO ke level <50 ppm, dan memiliki kinerja HDS yang konsisten dalam rentang suhu operasi 195–285 °C. Sementara itu, katalis berbasis CoMo/?-Al?O? menunjukkan kecenderungan deaktivasi lebih cepat saat mengolah umpan dengan kandungan nitrogen tinggi, disebabkan oleh interaksi kompetitif antara nitrogen dan sulfur terhadap situs aktif. Aspek kinetika reaksi juga dikaji secara mendalam melalui pendekatan eksperimental dan simulasi menggunakan perangkat lunak ASPEN HYSYS versi 10. Pengaruh parameter operasi seperti suhu, LHSV, dan rasio H?/HC dianalisis terhadap konstanta laju reaksi dan konversi sulfur. Hasil menunjukkan bahwa peningkatan suhu secara signifikan mempercepat laju reaksi HDS, dengan nilai konstanta laju meningkat dan energi aktivasi tercatat sebesar 88,61 kJ/mol (untuk katalis C) dan 69,07 kJ/mol (untuk katalis D). Kombinasi katalis C dan D menghasilkan profil konversi sulfur yang optimal pada kondisi operasi 330 °C, LHSV 2,0 jam?¹, dan rasio H?/HC sebesar 300 Nm³/m³, tanpa memerlukan modifikasi besar pada sistem reaktor eksisting. Secara keseluruhan, penelitian ini memberikan kontribusi penting dalam pengembangan katalis multifungsi untuk proses hydrotreating distilat berat. Strategi modifikasi terstruktur terhadap penyangga dan aditif terbukti mampu meningkatkan performa katalis dalam HDS dan HDM, serta memperpanjang umur katalis terhadap pengotor-pengotor reaktif. Temuan ini tidak hanya relevan secara akademik dalam pemahaman dasar-dasar reaktivitas katalitik dan struktur pori, tetapi juga memiliki implikasi praktis bagi industri pengolahan minyak bumi, khususnya dalam mencapai target produksi bahan bakar ramah lingkungan secara ekonomis dan berkelanjutan