Improvement of coke resistance of Ni/Al2O3 catalyst in CH4/CO2

reforming by ZrO2 addition

DISUSUN OLEH :

ZULIA HAJLIASIH ASTRILA

RAHAYU IKA WAHYUNIRINAWITA SINAMO

YOGI NUGRAHA

Pendahuluan

CH4 dan CO2

Sumber energi baru Penting Biogas

Pembentukan Kering

Katalis Logam Mulia dan Non Logam Mulia

ZrO2 sebagai pendukung untuk Ni/ γ-Al2O3 pada aktivitas katalis dalam pembentukan CO2/CH4

Tujuan

• Meneliti efek ZrO2 sebagai pendukung untuk Ni/ γ-Al2O3 pada aktivitas katalis dalam pembentukan CO2/CH4 dan pada ketahanan terhadap pambentukan karbon.

Tinjauan Pustaka

Katalis

HOMOGEN

HETEROGEN

KOKAS

XRD

Bentuk Kokas

Bahan dan Metode• Persiapan KatalisZrO(NO3)2.xH2O diimpregnasi ke dalam Al2O3

dikeringkan dan dikalsinasi di udara pada suhu 110°C selama 3 jam dan 500°C selama 3 jam diimpregnasi oleh larutan

nikelnitrat

Pasta katalis nikel alumina dikeringkan pada suhu 110°C semalam dan dikalsinasi pada suhu 500°C di udara selama 3 jam. Sampel bubuk katalis ditekan ke wadah, kemudian dilumatkan dan disaring dengan ukuran butiran 1.0 ±0.1 mm.

• Uji Pembentukan CH4/CO2Reaksi pembentukan CH4/CO2 dilakukan dalam reaktor tetap tabung baja 316-stainless steel dengan diameter dalam 1.27 cm pada tekanan atmosfir. Sejumlah katalis 0.6 gram dikemas antara lapisan wol kuarsa pada tabung. Reaktor tersebut ditempatkan dalam tabung dan tungku terhubung kealiran campuran gas reaktan.

Produk yang dihasilkan ditetapkan sebagai:

Dimana YCH4 ,in dan YCO2 ,in adalah inlet mol dari CH4 dan CO2, masing-masing dan YH2,out , YCO,out adalah outlet mol dari H2 dan CO, masing-masing.

• Karakterisasi Katalis• Area permukaan BET dari katalis murni ditentukan oleh fisisorpsi nitrogen

pada 77 K menggunakan Autosorb I (Quantachrome, USA). Pola XRD katalis sebelum dan setelah reaksi direkam menggunakan Phillips PW 1830/00 SY 1241 Model X-ray diffractometer dilengkapi dengan sumber CuKα. Katalis yang terbuang juga diperiksa untuk jumlah kokas yang dibentuk oleh pembakaran batubara dengan udara mengalir di atas sampel pada suhu 800 ° C selama 3 jam. Perubahan berat ini terutama disebabkan deposisi kokas pada sampel karena perubahan berat akibat fase nikel dan zirkonia relatif rendah. Pembentukan kokas pada katalis setelah reaksi disajikan dalam bentuk persamaan yield kokas yang dihitung berdasarkan total karbon sebagai berikut:

HASIL DAN PEMBAHASAN

Karakterisasi katalis

Gambar 1 Spektrum XRD katalis pendukung Al 2 O 3 murni mengandung Ni loading berbeda

Material Peak 2θ pada XRD

Ni 44.2, 51.7, 76.1, 92.8, 98.2

NiO 37.2, 43.2, 62.7, 75.2, 79.4, 95

γ – Al 2 O 3 37.6, 45.7, 66.8

ZrO 2 (tetragonal) 30.1, 50.2, 60

C 26.2

Tabel 1 Spektrum XRD pada material

HASIL DAN PEMBAHASAN

Gambar 2 Spektrum XRD pada reduksi katalis Ni/Al 2 O 3

Tabel 1 Efek dari loading Ni dalam Ni/Al 2 O 3 pada konversi feed dari pembentukan kering CH 4 /CO 2 pada 700°C dan CH 4 :CO 2 = 1:1.25

KatalisLuas permukaan BET Konversi (%)

(m 2/g) CH 4 CO 2

5Ni/Al 2 O 3 212.4 7.0 19.5

10Ni/Al 2 O 3 195.9 26.6 35.7

15Ni/Al 2 O 3 188.5 63.0 57.3

20Ni/Al 2 O 3 177.9 65.1 64.1

25Ni/Al 2 O 3 164.8 63.4 66.9

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengaruh loading Ni

Gambar 3 Pengaruh loading Ni pada komposisi produk gas dari pembentukan CH 4 /CO 2 pada 700°C dan rasio CH 4 :CO 2 1:1.25

Gambar 4 Pengaruh loading Ni pada rendemen produk dari pembentukan CH4/CO 2 pada 700°C dan rasio CH 4 :CO 2 1:1.25

HASIL DAN PEMBAHASAN

Gambar 5 Spektrum XRD katalis yang mengandung loading Ni berbeda setelah pembentukan CH 4 /CO 2 pada 700°C

Pengaruh temperatur reaksi

Gambar 6 Pengaruh temperatur reaksi pada konversi feed dan komposisi produk gas selama pembentukan CH 4 /CO 2 berlebih 15% Ni/Al 2 O 3 dan pada CH 4 :CO 2 dengan rasio 1:1.25

HASIL DAN PEMBAHASAN

Gambar 7 Pengaruh temperatur reaksi pada rendemen produk selama pembentukan CH 4 /CO 2 berlebih 15% Ni/Al 2 O 3 dan pada CH 4 :CO 2 dengan rasio 1:1.25

Gambar 8 Spektrum XRD menghabiskan 15% katalis Ni/Al 2 O 3 setelah melakukan pembentukan kering pada temperatur berbeda

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengaruh dari loading ZrO 2

Gambar 9 Pola XRD katalis tereduksi Ni /Al 2 O 3 dipromosikan dengan loading ZrO 2 berbeda

Gambar 3 Luas permukaaan BET dan konversi feed pada 15% katalis pendukung Ni/Al 2 O 3

Katalis

Luas permukaan BET

Konversi (%)

(cm 2/g) CH 4 CO 2Ni/Al 2 O 3 188.5 63.0 57.3

5% ZrO 2 180.9 63.4 60.1

10% ZrO 2 178.6 71.3 62.1

15% ZrO 2 167.1 55.2 48.7

10% ZrO 2 (sekuensial

impregnasi)143.0 60.5 58.4

HASIL DAN PEMBAHASAN

Gambar 10 Pengaruh dari loading ZrO 2 dalam Ni/Al 2 O 3 pada komposisi gas selama pembentukan CH 4 /CO 2 pada 700°C dan CH 4 :CO 2 1:1.25

Gambar 11 Pengaruh dari loading ZrO 2 dalam Ni/Al 2 O 3 pada produk dan rendemen kokas selama pembentukan CH 4 /CO 2 pada 700°C dan CH 4 :CO 2 1:1.25

HASIL DAN PEMBAHASAN

Gambar 12 Rendemen produk dan kokas berlebih 15%/Ni/10% ZrO 2 /Al 2 O 3 dipersiapkan dengan metode sekuensial-impregnasi dalam pembentukan CH 4 /CO 2 pada 700°C

Gambar 13 Spektrum XRD dari Ni/Al 2 O 3 dipromosikan dengan loading ZrO 2 berbeda setelah reaksi CH 4 /CO 2

Pengaruh metode persiapan katalis

SIMPULAN

• Minimum loading Ni pada Al2O3 : konversi feed tinggi, produk hidrogen 15%

• Reaksi pembentukan dan RWGS, disosiasi feed CH4 selama Ni/Al2O3 mengakibatkan deposisi kokas dan penonaktifan dihambat oleh ZrO2

• Promotor ZrO2 meningkatkan pemisahan CO2 membentuk intermediet oksigen dekat kontak antara ZrO2 dan nikel, dimana deposit kokas digasifikasi sesudahnya.

• Persiapan katalis mempengaruhi tekstur katalis atau area permukaan akibat pembentukan komposit ZrO2 - Al2O3dan dengan memasukkan pori Al2O3 oleh ZrO2

• Katalis coimpregnated 15Ni/10% ZrO2 /Al2O3 memiliki aktivitas dan luas permukaan BET lebih tinggi dari katalis sequentially-impregnated. Namun, kemampuan inhibisi kokas dari promoted katalis yang dibuat dengan kedua metode tersebut tidak berbeda untuk periode jangka pendek.

TERIMA KASIH