22
Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan Vol. 6, No. 1, hal. 21-27, 2007 Oksidasi Parsial Metana Menjadi Metanol dan Formaldehida Menggunakan Katalis CuMoO 3 /SiO : Pengaruh Rasio Cu:Mo, Temperatur Reaksi dan Waktu Tinggal 2 Husni Husin, Lia Mairiza, Zuhra Laboratorium Teknik Reaksi Kimia dan Katalisis Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Syiah Kuala Jl. Tgk. Syech Abdurrauf No. 7 Darussalam, Banda Aceh - 23111, Indonesia e-mail: [email protected] Abstrak Oksidasi parsial metana menjadi metanol dan formaldehida menggunakan katalis tembaga molybdenum oksida berpenyangga silica (CuMoO 3 /SiO ) telah dilakukan. Preparasi katalis dilakukan dengan metode impregnasi. Hasil identifikasi dengan XRD menunjukkan bahwa komponen katalis terdiri dari senyawa MoO 3 , CuO, dan SiO 2 . Uji kinerja katalis dilangsungkan dalam reactor pipa lurus berunggun tetap, beroperasi pada temperature 400, 425, 450, 475, dan 500 o 2 C, dengan waktu tinggal (W/F) 5,82, 9,7, dan 14,55 gram katalis jam/mol. Produk reaksi dianalisis menggunakan gas kromatografi dengan kolom molsieve 5A dan porapak-Q. konversi metana tertinggi sebesar 36,83% diperoleh saat menggunakan katalis dengan rasio Cu:Mo=1:1,5 pada W/F 14,55 gr cat jam/mol dan temperatur reaksi 500 o C. Selektivitas metanol tertinggi diperoleh 11,19 % menggunakan katalis dengan rasio Cu : Mo 1 : 3,5 pada W/F 5,82 gr cat .jam/mol dan temperatur reaksi 400 o C. Selektivitas formaldehida tertinggi diperoleh 20,75% menggunakan katalis dengan rasio Cu : Mo 1 : 2,5 pada W/F 9,7 gr jam/mol dan temperatur reaksi 400 C. o Keywords: formaldehida, katalis CuMoO 3

Jurnal rekayasa kimia dan lingkungan

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Jurnal rekayasa kimia dan lingkungan

Jurnal Rekayasa Kimia dan LingkunganVol. 6, No. 1, hal. 21-27, 2007

Oksidasi Parsial Metana Menjadi Metanol dan Formaldehida Menggunakan Katalis CuMoO3/SiO : Pengaruh Rasio Cu:Mo,Temperatur Reaksi dan Waktu Tinggal 2

Husni Husin, Lia Mairiza, Zuhra Laboratorium Teknik Reaksi Kimia dan KatalisisJurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Syiah Kuala Jl. Tgk. Syech Abdurrauf No. 7 Darussalam, Banda Aceh - 23111, Indonesiae-mail: [email protected] Abstrak

Oksidasi parsial metana menjadi metanol dan formaldehida menggunakan katalis tembagamolybdenum oksida berpenyangga silica (CuMoO3/SiO) telah dilakukan. Preparasi katalisdilakukan dengan metode impregnasi. Hasil identifikasi dengan XRD menunjukkan bahwakomponen katalis terdiri dari senyawa MoO3, CuO, dan SiO2. Uji kinerja katalis dilangsungkandalam reactor pipa lurus berunggun tetap, beroperasi pada temperature 400, 425, 450, 475,dan 500o2C, dengan waktu tinggal (W/F) 5,82, 9,7, dan 14,55 gram katalis jam/mol. Produkreaksi dianalisis menggunakan gas kromatografi dengan kolom molsieve 5A dan porapak-Q.konversi metana tertinggi sebesar 36,83% diperoleh saat menggunakan katalis dengan rasioCu:Mo=1:1,5 pada W/F 14,55 grcatjam/mol dan temperatur reaksi 500oC. Selektivitas metanoltertinggi diperoleh 11,19 % menggunakan katalis dengan rasio Cu : Mo 1 : 3,5 pada W/F5,82 grcat.jam/mol dan temperatur reaksi 400oC. Selektivitas formaldehida tertinggi diperoleh20,75% menggunakan katalis dengan rasio Cu : Mo 1 : 2,5 pada W/F 9,7 grjam/mol dantemperatur reaksi 400C. oKeywords: formaldehida, katalis CuMoO3/SiO2, metanol, oksidasi metana

1. Pendahuluan

Peningkatan eksplorasi gas alam perlu diimbangi dengan peningkatan pemanfaatannya,sehingga

Page 2: Jurnal rekayasa kimia dan lingkungan

diperlukanpeningkatan

produksikomoditi-komodititurunan petrokimiaberbasisgasalamyanglainnyaselain

LNG.Komoditicairdari gas alampada

kondisikamarselainLNGantaralainadalah

metanol(CH3OH) dan formaldehida (CHO).Salah satu cara untuk produksi metanol danformaldehida adalah melalui proses oksidasiparsial gas metana dimana kandungan gasmetana dalam gas alam adalah sekitar 8090%.Proses konversi metana menjadi

metanol dan formaldehida selain dapat sebagai alternatif dari pemanfaatan gas alamjuga mampu mengatasi masalah transportasiyang selama ini sering dihadapi dalam usahapemanfaatan gas alam.

Metanol merupakan salah satu bahan kimiaindustri yang penting Sebagai bahan kimiaindustri, metanol telah digunakan secara luasuntuk produksi berbagai bahan kimia yanglain. Sekitar sepertiga dari produksi metanoldigunakan untuk membuat formaldehida danselebihnya digunakan untuk pembuatanMTBE (Methyl Tertiary Buthyl Eter), asamasetat, pelarut, metaklirat, bahan bakar, danlain-lain. Sementara itu, formaldehida yang 2catISSN 1412-5064 ditemukan oleh Butlerov pada tahun 1859adalah suatu senyawa yang dapat bereaksidengan hampir semua senyawa kimia baikorganik maupun anorganik. Penggunaanterbesar formaldehida adalah sebagai bahan

Page 3: Jurnal rekayasa kimia dan lingkungan

dasar pembuatan resin-resin formaldehidaseperti urea formaldehida, melamin formaldehida,danfenolformaldehida(Kirk dan

Othmer,1994)

Prosesoksidasiparsialmetana menjadi

metanoldan formaldehidatelahlama

menjadiobjekpenelitianparapeneliti.

Umumnya,parapenelitimemfokuskanstudi

bagaimanacara memperolehkonversidan

selektifitas metanol dan formaldehida yang tinggi diantaranya dengan cara memilihkatalis yang aktif dan selektif. Berbagaikatalis telah dicoba oleh beberapa penelitiuntuk mendapatkan konversi dan selektifitasyang tinggi (Brown dan Parkyns, 1991).Karena gas metana mempunyai kestabilanyang kuat, maka sampai saat ini kataliskatalisyang telahditelitibelummemberikan

selektivitasdanhasil yangmemuaskanuntukdiselenggarakandalamskalakomersial.

Page 4: Jurnal rekayasa kimia dan lingkungan

Sifat

metanoldanformaldehidayangreaktif

menyebabkanpembentukanCO danCO

sebagai hasil oksidasi total sangat mudahberlangsung, sehingga selektifitas terhadapproduk yang diinginkan masih sangat rendah 2Husni Husin, dkk. / Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan Vol. 6 No. 122 akibat pembentukan CO dan CO yang belumdapat ditekan sampai tingkat yang serendahrendahnya(Husindkk.,2003).Spencer

(1988)melangsungkanreaksioksidasi

metanamenggunakan katalismolibdenum

oksidaberpenyanggasilika.Hasilpenelitian

itumelaporkanbahwa perolehanprodukformaldehidasudah mendapatkanhasilyangmemuaskan.Sebelumnya Dowden danWalker(dalam Pitchaidan Klier,1986)

menelitibeberapakatalisoksidamulti

Page 5: Jurnal rekayasa kimia dan lingkungan

komponenberdasarkanpadaoksidamolibdenum(MoO32) dan menyimpulkan bahwa jikamolibdenum digabungkan dengan oksida lainmaka katalis akan menjadi lebih aktif. Husin(2002) melaporkan bahwa senyawa kompleksFe2(MoO4) dapat menghasilkan produkformaldehida yang tinggi. Selanjutnya Husin,dkk. (2003) mencoba menggabungkan senyawatembaga dengan MoO3 untukdigunakan pada reaksi oksidasi metana 3menjadi metanol dan formaldehida. Hasil penelitian menunjukkan bahwa konversimetana, selektifitas metanol dan selektifitasformaldehida yang diperoleh masing-masingadalah sebesar 25,3%, 8,18% dan 39,8%.

Sementara itu, Husin dan Marwan (2004)telah mengevaluasi penggunaan katalisCuMoO3/SiO untuk oksidasi metana menjadimetanol dan formaldehida. Dari hasilpenelitian, diperoleh nilai konversi metana,selektifitas metanol dan selektifitas formaldehidamasing-masingadalah34,1%, 10,9%

dan31,75%.HusindanMarwan(2004)

menyarankanagar dilakukanpenelitian

variasiwaktutinggal karenawaktu tinggalmerupakansalahsatu parameter yangdapat

Page 6: Jurnal rekayasa kimia dan lingkungan

mempengaruhikecepatanreaksi.WittdanSchmidt(1996) telahmempelajaripengaruh

lajualirumpan terhadapreaksioksidasi

metanapadakatalisrhodiumdilapisimonolit.

Wittdan Schmidt(1996) menyarankanagar

dievaluasilebihlanjutpengaruhwaktutinggal darireaksitersebutkarenawaktu 2tinggal sangat berpengaruh pada perolehan konversi reaktan dan selektivitas produk.

Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasipengaruh waktu tinggal pada reaksi oksidasimetana menjadi metanol dan formaldehidaserta untuk mendapatkan katalis yang aktifdan selektif. Untuk mencapai tujuan ini,evaluasi kinerja katalis CuMoO3/SiO padaberbagai kondisi operasi serta mengetahuikarakterisasi komponen katalis CuMoOakan dilakukan.

23

Page 7: Jurnal rekayasa kimia dan lingkungan

/SiO2 2. Metodologi

2.1 Pembuatan Katalis

Pembuatan katalis dilakukan dengan caraimpregnasi. Bahan-bahan yang digunakanadalah Cu(NO3)2.3H2O, (NH4)6Mo7OO,dan penyangga SiO224. Logam yang akandipadukan adalah Cu dan Mo denganperbandingan 1 : 1,5, 1 : 2,5, dan 1: 3,5.

Garam Cu(NO3)2.3H2O, (NH4)6Mo7OOdan SiO2.4H24 masing-masing ditimbang denganperbandingan berat tersebut di atas,dilarutkan dalam suatu gelas kimia denganaquades. Kemudian diaduk selama 1 jam.Selanjutnya campuran diimpregnasi kepenyangga SiO dengan cara diaduk selama 4jam menggunakan pengaduk magnetik padatemperatur ruang. Impregnasi adalahmendepositkan larutan garam pada padatan. 2Kemudian, campuran tersebut dituang ke dalam cawan porselin dan selanjutnyadikeringkan di dalam oven pada temperatur110 oC selama 4 jam. Tujuan pengeringanadalah untuk mengurangi kadar air danmengkristalisasi garam pada permukaan poripori.

Page 8: Jurnal rekayasa kimia dan lingkungan

Hasil pengeringandikalsinasidalam

reaktorpadatemperatur 400oC selama 4 jamdengan dialirkan udara. Kalsinasi adalahpemanasan melebihi pengeringan. Kalsinasibertujuan untuk mengubah garam yang telahterkristalisasi menjadi suatu oksida ataulogam atau menjadi suatu bentuk kristal yanglebih stabil. Katalis hasil kalsinasi sebagiandiidentifikasi dengan x-ray difraktometer(XRD) dan sebagian dievaluasi kinerjanyaterhadap reaksi oksidasi metana. Diagramproses pembuatan katalis di tunjukan padaGambar 1.

2.2 Karakterisasi Katalis Karakterisasi katalis dilakukan dengan XRDuntuk mengidentifikasi fasa kristal dari sampel. Grafik XRD yang akan diperoleh untuk nilai 2 dari 10 sampai 60o denganukuran scanning step 0,02o. Grafik XRDsampel dapat dibaca dengan membandingkannilai d dari masing-masing peak difraktogramsampel dengan nilai d difraktogram senyawastandar.

2.3 Reaksi Uji Kinerja Katalis Keberhasilan proses pembuatan katalis dapatdilihat dari hasil uji kinerja katalis. Reaksioksidasi metana sebagai reaksi uji kinerjakatalis dilangsungkan dalam reaktor pipalurus aliran kontinyu (plug flow reactor).Katalis dipasang dalam reaktor berunggun .4H22 Lar. Cu Husni Husin, dkk. / Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan Vol. 6 No. 123 tetap (fixed bed) pada temperatur, tekanan,dan laju alir yang dijaga konstan. Umpangas metana dan udara dialirkan dengan laju25 ml/menit dengan perbandinganmetana:oksigen:nitrogen yaitu 84:6:10 yang diukur dengan bubble soap flow meter.

Reaksi berlangsung pada temperatur 400,425, 450, 475, 500o

Page 9: Jurnal rekayasa kimia dan lingkungan

C dan tekanan atmosfir.Dilakukan pengecekan terhadapkemungkinan adanya kebocoran. Untukmencapai temperatur operasi tersebutrangkaian alat dilengkapi furnace yangdihubungkan dengan pengendali temperaturuntuk menjaga agar suhu reaksi konstan.Produk yang dihasilkan selanjutnyadidinginkan menggunakan kondensor danproduk yang dihasilkan berupa gas. Produkgas yang terbentuk dialirkan melalui bubblesoap flowmeter sehingga laju alirnya dapatdiukur. Skema rangkaian alat dapat dilihatpada Gambar 2. impregnasi katalisCuMoO Lar. Mo

2.4 Analisis Produk Hasil keluaran reaktor dianalisis denganmenggunakan Gas Chromatograph GC-8Abuatan Shimadzu untuk mendeteksi danmenentukan jumlah fraksi mol produk.Analisis ini menggunakan detektor jenis TCD(Thermal Conductivity Detector) dengankolom Porapak Q dan mole sieve 5A. Luaspuncak dihitung dengan alat chromatopac CR6B.Analisisproduk dilakukanpada

temperaturkolom 80oC dan temperaturinjektor 110oC. SiO2

PENGERINGAN

.... OVEN Gambar 1. Skema proses pembuatan katalis KALSINASIKatalis aktif 2.5 Penentuan Konversi dan Selektivitas

Nilai konversi (X) adalah perbandingan antarajumlah mol produk secara total terhadapjumlah mol reaktan persatuan waktu.Sedangkan nilai selektivitas (S) adalahperbandingan jumlah mol produk satu

Page 10: Jurnal rekayasa kimia dan lingkungan

komponen terhadap jumlah mol produk totalpersatuan waktu. Nilai konversi danselektivitas ditentukan masing-masingdengan menggunakan persamaan-persamaanberikut: a. Penentuan konversi metana (X): %x,inCHn,outCHn444CHX 1004,inCHnCH4

(1) b. Penentuan selektivitas komponen-i(Sproduk-i): ,

%10044iodukSPrnoutiprodukn

(2) inCHUJI KARAKTERISTIK (XRD) nxoutCH

3. Hasil dan Pembahasan

3.1 Hasil Analisis XRD

Hasil karakterisasi katalis menggunakan XRDditampilkan pada Gambar 3 dan 4. DariGambar 3 sampai 4 terlihat bahwa komponenkatalis terdiri dari MoO3UJI KINERJA , CuO, dan SiO. Tiga

Page 11: Jurnal rekayasa kimia dan lingkungan

Puncak utama karakteristik MoO terletakpada 2θ 25,97; 27,4; dan 33,18 derajat.Tiga puncak utama karakteristik CuOterdapat pada 2θ 17,2; 26,71; dan 30,21derajat. Sedangkan tiga puncak utama 32Husni Husin, dkk. / Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan Vol. 6 No. 124 karakteristik SiO terletak pada 2θ 22,5;29,2; dan 55,32 derajat.

Gambar 3 dan 4 adalah difraktogram XRDkatalis CuMoO32/SiO dengan perbandinganCu:Mo = 1:2,5 dan 1:3,5. Sedangkanpuncak-puncak karakteristik Cu22O dan SiO

terlihat intensitasnya hampir stabil.

Membandingkan kedua difraktogram katalisyang memiliki rasio Cu:Mo = 1:2,5 dengan1:3,5 dapat disimpulkan bahwa puncak MoO

memiliki intensitas yang lebih tinggi. 16 0 0 014 0 0 012 0 0 010 0 0 080006000400020000mmmmCuMoO3 1:2,5ccmcc10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 702 Theta (degree)

Gambar 3. Difraktogram CuMoO3/SiO, rasioCu:Mo 1:2,5

Intensitas SiO22m = MoO3c = Cu2Omcc

cenderung menurun padakatalis dengan kandungan Mo yang lebihbesar. Dari ketiga difraktogram tersebutmenunjukkan bahwa perbuatan katalis telahberhasil dengan baik karena komponenkomponenkatalis yangdiinginkan

Page 12: Jurnal rekayasa kimia dan lingkungan

telah

terbentukyaitu:MoO3, Cu2O, dan SiO. flowmeterbuble soapnitrogenoxigenmetanaGas mixer2Ventdetektor23reaktorkatalis Produk cair produk gasGambar 2. Skema sistem reaktor reaksi oksidasi metana H2O absorberpreheater3.2 Uji Kinerja Katalis

Kinerja katalis secara kuantitatif ditinjau dariaktivitas katalis. Aktivitas dinyatakan olehkonversi dan selektivitas. 1600014000120001000080006000400020000mmCuMoO3 1:3,5mmcmmmmmccccc10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 702 Theta (degree)

Gambar 4. Difraktogram CuMoO termokopelkondenser3/SiO, rasioCu:Mo 1:3,5 2m = MoO3c = Cu2Oc

a. Konversi

Page 13: Jurnal rekayasa kimia dan lingkungan

Grafik pengaruh W/F dan temperatur reaksiterhadap konversi metana ditampilkan pada Gambar 5. Dari Gambar 5 dapat dilihatbahwa peningkatan waktu tinggal dantemperatur reaksi menyebabkan naiknyakonversi metana.

Konversi metana saat menggunakan katalisdengan W/F 5,82 gr jam/mol, rasio Mo:Cu1,5:1 dan temperatur reaksi 450cat sumber aruspengontroltemperaturoC adalah31,33%. Konversi metana meningkatmenjadi 33,08% pada W/F 9,7 gr jam/mol,selanjutnya akan meningkat lagi menjadi35,95% pada W/F 14,55 grcatcat jam/mol. Husni Husin, dkk. / Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan Vol. 6 No. 125 Peningkatan konversi juga terjadi pada rasiokatalis Mo:Cu 2,5:1 dan temperatur reaksi450oC. Pada harga W/F 5,82 gr jam/molkonversi metana yang diperoleh adalah31,59%. Konversi metana pada W/F 9,7 grcat

jam/mol meningkat menjadi 33,74% danselanjutnya konversi metana pada W/F 14,55gr jam/mol meningkat kembali menjadi34,20%. Dari hasil ini dapat disimpulkanbahwa semakin meningkatnya harga W/Fmaka akan menghasilkan konversi reaksiyang semakin besar. Peningkatan konversireaksi ini disebabkan karena makin besarW/F maka jumlah katalis yang digunakanjuga semakin banyak. Dengan demikianreaktan akan lebih sempurna teradsorbsipada permukaan katalis sehinggamenyebabkan orientasi tumbukan molekulmolekulreaktan dapat lebihtepat (Husin,

2001).Fenomena inijuga sesuaidengan

yang

Page 14: Jurnal rekayasa kimia dan lingkungan

dilaporkanolehPiccoli(1992) bahwa

catpeningkatan W/F akan menyebabkan meningkatnya konversi reaksi. Konversi (%)383634323028400 425 450 475 500Temperatur (oC)W/F= 5.82, M o:Cu 1,5:1 W/F = 9.7, M o:Cu 1,5:1 W/F =14.55,Mo:Cu 1,5:1W/F = 5.82, Mo:Cu 2.5:1 W/F = 9.7, M o:Cu 2.5:1 W/F=14.55,Mo:Cu 2.5:1W/F = 5.82, Mo:Cu 3.5:1 W/F = 9.7, M o:Cu 3.5:1 W/F=14.55,Mo:Cu 3.5:1

Gambar 5. Pengaruh temperatur terhadap konversimetana pada berbagai variasi waktutinggal

Kenaikan temperatur reaksi jugamenyebabkan konversi metana semakinmeningkat. Konversi metana menggunakankatalis CuMoO3/SiO dengan rasio Mo:Cu1,5:1 dan W/F 14,55 gr2jam/mol pada suhu400oC, 425oC, 450ocatC, 475oC, dan 500Cberturut-turut adalah 34,04%, 35,78%,35.95%, 36.61%, dan 36.83%. Temperaturyang lebih tinggi akan menghasilkan energiyang lebih besar sehingga dapatmempercepat reaksi. Kenaikan konversi inisesuai dengan yang dikemukakan olehArrhenius yang menyatakan bahwa semakintinggi temperatur maka laju reaksi jugasemakin tinggi (Fogler, 1992 dalam Husin,2004). Akan tetapi, pada katalis dengan rasioMo:Cu 2,5:1 dan W/F 9,7 gr jam/molterjadi sedikit penyimpangan yaitu padatemperatur reaksi 475oC dan 500catocatoC tampak konversi metana turun dari 33,74% menjadi33,29% dan 32,84%. Hal ini kemungkinandisebabkan karena sifat fisik dan kimia katalistersebut belum stabil sehingga pada suhu

Page 15: Jurnal rekayasa kimia dan lingkungan

475oC katalis mulai terdeaktivasi (penurunanaktivitas). Dari hasil perhitunganmenunjukkan bahwa konversi metanatertinggi diperoleh sebesar 36,83% pada W/F14,55 gr jam/mol dan rasio katalis Mo:Cu1,5:1 serta temperatur reaksi 500catoC.

b. Selektifitas

Gambar 6 sampai dengan 7 merupakanhubungan antara temperatur terhadapselektifitas metanol dan formaldehida padaberbagai variasi waktu tinggal. Dari Gambar6 tampak bahwa kenaikan waktu tinggal dantemperatur reaksi menyebabkan penurunanselektifitas metanol. Selektifitas metanollebih rendah pada waktu tinggal dan temperatur yang tinggi. Selektifitas metanol pada katalis dengan rasio Mo:Cu 1,5:1 dantemperatur reaksi 450oC pada W/F 5,82 gr

jam/mol adalah 9,53% dan pada W/F 9,7gr jam/mol menurun menjadi 8,67%, sertapada W/F 14,55 grcat jam/mol selektifitasnyasemakin rendah menjadi 8,53%.

Selektifitas formaldehida menunjukkankecenderungan yang sama dengan metanol.Dari Gambar 6 dapat dilihat bahwa semakintinggi waktu tinggal dan temperatur reaksimenyebabkan penurunan selektifitasformaldehida. Selektifitas formaldehida padakatalis dengan rasio Mo:Cu 1,5:1, temperaturreaksi 450ocatC, dan W/F 5,82 gr jam/moladalah 15,74% dan pada W/F 9,7 grcat

jam/mol menjadi 12,46%, serta pada W/F14,55 gr jam/mol selektifitas formaldehidasemakin rendah menjadi 11,94%. Fenomenaini kemungkinan disebabkan karena terjadireaksi lanjut dari metanol dan formaldehidamembentuk CO dan COcat. Hal ini sesuaidengan yang dilaporkan oleh Husin dan 2Marwan (2004) bahwa kenaikan temperatur reaksi dapat menyebabkan terjadinya

Page 16: Jurnal rekayasa kimia dan lingkungan

oksidasi total dari metanol dan formaldehidamembentuk CO dan CO sehinggamenurunkan selektifitas metanol danformaldehida. Kecenderungan yang samajuga pernah dilaporkan oleh Piccoli (1992),ketika menguji katalis besi molibdat untukreaksi oksidasi metanol menjadi formaldehidayang menyimpulkan bahwa peningkatanW/Fmenyebabkan penurunan selektifitas. 2Penurunan selektifitas ini dikarenakan semakin besar W/F kemungkinan metanoldan formaldehida teradsorpsi kuat padakatalis sehingga terjadi oksidasi lanjutmembentuk produk samping. catcatHusni Husin, dkk. / Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan Vol. 6 No. 126 Membandingkan hasil selektifitas yangdiperoleh untuk katalis berbagai rasio dapatdisimpulkan bahwa semakin tinggi waktutinggal dan temperatur reaksi makamenyebabkan selektifitas methanol yangdihasilkan semakin rendah. Dari hasilperhitungan menunjukkan bahwa selektifitasmetanol tertinggi diperoleh sebesar 11,19%. OH (%)3

Selektifitas CH1614121086

400 425 450 475 500Temperatur (oC)W/F = 5.82, Mo:Cu 1.5:1 W/F = 9.7, M o:Cu 1.5:1 W/ F = 14 . 5 5 , M o : C u 1. 5 : 1W/F = 5.82, Mo:Cu 2.5:1 W/F = 9.7, M o:Cu 2.5:1 W/F=14.55,Mo:Cu 2.5:1W/F = 5.82, Mo:Cu 3.5:1 W/F = 9.7, M o:Cu 3.5:1 W/F=14.55,Mo:Cu 3.5:1

Gambar 6. Pengaruh temperatur terhadap selektifitasmetanolpada berbagaivariasi

waktutinggal

Sebagaimana terlihat pada Gambar 7,selektifitas formaldehida tertinggi diperolehsebesar 20,75% pada W/F 9,7 gr jam/mol,temperatur reaksi 400ocatC dan menggunakankatalis dengan rasio Mo:Cu 3,5:1. Hasil yangdiperoleh ini sedikit berbeda dengan yangdilaporkan oleh Husin dan Marwan (2004)yang memperoleh selektifitas metanoltertinggi 10,9% dan selektifitas formaldehida31,75%. Hal ini kemungkinan disebabkankarena pengaruh W/F yang berbeda. Selainitu, sifat fisik dan kimia katalis juga belumsama. Akan tetapi, nilai selektifitas

Page 17: Jurnal rekayasa kimia dan lingkungan

formaldehida yang diperoleh pada penelitianini lebih tinggi dari yang dilaporkan olehHusin (2002) yang hanya sebesar 15%dengan menggunakan katalis Fe/Mo/O untukoksidasi metana menjadi metanol danformaldehida.

4. Kesimpulan

Komponen katalis CuMoO3/SiO terdiri darikristal: MoO3, CuO dan SiO22. Kenaikan waktutinggal reaksi menyebabkan naiknya konversimetana, tetapi akan menurunkan selektifitasmetanol dan formaldehida. Selain itu,kenaikan temperatur reaksi menyebabkanmeningkatnya konversi metana tetapi jugamenurunkan selektifitas metanol danformaldehida. Derajat konversi tertinggidiperoleh 36,83% menggunakan katalis CuMoO3/SiO dengan rasio Cu : Mo 1 : 1,5pada W/F 14,55 gr2jam/mol dan temperaturreaksi 500ocatC. Selektivitas metanol tertinggidiperoleh 11,19 % menggunakan katalisCuMoO3/SiO dengan rasio Cu : Mo 1 : 3,5pada W/F 5,82 gr2jam/mol dan temperaturreaksi 400ocatC. Selektivitas formaldehidatertinggi diperoleh 20,75% menggunakankatalis CuMoO3/SiO dengan rasio Cu : Mo 1 :2,5 pada W/F 9,7 gr2jam/mol dantemperatur reaksi 400C O(%)2

Selektifitas CH2220

Page 18: Jurnal rekayasa kimia dan lingkungan

18161412108ocat400 425 450 475 500Temperatur (oC)W/F = 5.82, Mo:Cu 1.5:1 W/ F = 9.7, Mo:Cu 1.5:1 W/F=14.55,Mo:Cu 1.5:1W/F = 5.82, Mo:Cu 2.5:1 W/F = 9.7, Mo:Cu 2.5:1 W/F=14.55,Mo:Cu 2.5:1W/F = 5.82, Mo:Cu 3.5:1 W/F = 9.7, Mo:Cu 3.5:1 W/F=14.55,Mo:Cu 3.5:1

Gambar 7. Pengaruh temperatur terhadap selektifitasformaldehidapadaberbagai

variasiWaktuTinggal

Ucapan Terima Kasih

Penulis mengucapkan terima kasih kepadaDIKTI yang berkenan mendanai penelitian inimelalui Penelitian Dosen Muda danUniversitas Syiah Kuala yang menyediakanfasilitas laboratorium serta semua pihak yangtelah membantu.

Daftar Pustaka Brown, M. J., Parkyns N. D. (1991) Progress in the partial oxidation of methane tomethanol and formaldehyde, CatalysisToday, 8, 305-335. Husin, H. (2002) Oksidasi parsial metanamenjadi metanol dan formaldehida, JurnalRekayasa Kimia dan Lingkungan, 1, 32-36 Husin, H. (2001) Diktat kinetika reaksihomogen, Jurusan Teknik Kimia FakultasTeknik Universitas Syiah Kuala, BandaAceh. Husin, H., Fitri, R., Marwan (2003) Oksidasiparsial metana menjadi metanol danformaldehida menggunakan katalistembaga molibdenum oksida (CuMoO),Proceedings National Conference On 3 Husni Husin, dkk. / Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan Vol. 6 No. 127 Chemical Engineering Sciences AndApplications, Banda Aceh. Husin, H., Marwan (2004) Studi penggunaankatalis tembaga molibdenum oksidaberpenyangga silika (CuMoO3/SiO) untukoksidasi metana menjadi metanol danformaldehida, Jurnal Reaktor, 8, 1-6. 2

Page 19: Jurnal rekayasa kimia dan lingkungan

Pitchai, R., Klier, K. (1986) Partial oxidationof methane, Catalysis Review: Scienceand Engineering, 28, 13-88. Piccoli, R. L. (1992) Kinetic study of methanolselective oxidation to formaldehyde oniron molybdate catalyst, Research Report,Laboratorium Voor Petrochemische Tech-

niek, Faculteit Der Toegepaste Wetenschappen,UniversiteitGhent.

Stuart H. T., Justin S. J. Graham J., RichardW. J. (1998) Partial oxidation of methaneto methanol: an approach to catalystdesign, Catalysis Today, 42, 217-224. Spencer, N. D. (1988) Direct oxidation ofmethane, Journal of Catalysis, 109, 187. Kirk Othmer (1994) Encyclopedia of chemicaltechnology, Fourth edition, vol. II,Interscience, New York. Witt, P. M., Schmidt, L. D. (1996) Effect offlow rate on the partial oxidation ofmethane and ethane, Journal of Catalysis,163, 465-475.